城市快速路改建工程噪声治理中的创新实践

宋晓波, 李晓东, 王巧燕, 王亚晨

(1.上海浦东工程建设管理有限公司，上海 201210；
2.中海环境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

近年来，随着城市的不断发展，交通需求不断增长。在城市用地日益紧张、建筑密集度不断提升的背景下，“高架快速路+地面辅路”形式的复合道路越来越多。城市快速路在给人们的交通出行提供便利的同时，也带来了严重的噪声污染，“高架快速路+地面辅路”的复合道路结构更是给噪声治理工作带来了新的挑战。本文以上海市济阳路快速路改建工程为例，分析总结该项目在噪声治理方面的创新实践，为类似城市快速路建设项目的噪声治理提供参考。

济阳路是上海市骨干道路网“一横三环+十字九射”快速路系统的重要组成部分，也是“申”字形高架的组成部分，与南北高架和延安路高架共同构成了上海市中心城区“十字”交通骨架。

济阳路于2003年与上海卢浦大桥同期建成，交通十分繁忙，改建前存在规模偏小、沿线出入口间距较小、局部路段主辅混流和全线辅道不贯通等诸多问题，已不能适应区域经济社会发展的需求，急需改建。

济阳路快速路改建工程北起卢浦大桥引桥，南至浦东闵行区界，线路沿济阳路原走向，设计中心线以济阳路原设计中心线定位，全长约7.1 km。项目主要建设内容包括：新建或改建双向6车道高架主线快速路及上下匝道；
改建标准段6车道济阳路地面辅路。项目改建完成之后，济阳路将形成“高架快速路+地面辅路”的复合道路结构，其中：主线高架设计车速为60 km/h；
地面辅路设计车速为40～60 km/h。图1为济阳路快速路改建工程典型断面。

图1 济阳路快速路改建工程典型断面

济阳路东侧和东南侧为城市建成区，分布有大片毗连的住宅、学校等敏感点;济阳路西侧待开发区域较多，分布有少量住宅和学校等敏感建筑，以及商务区建筑群等。根据调研情况，沿线45%的敏感点距离济阳路边界线不足30 m，受济阳路交通噪声的影响较大。

济阳路交通较为繁忙，沿线敏感点的声环境质量不佳。根据监测，除了个别较远的敏感点，大部分敏感点都存在不同程度的噪声超标现象，其中：4a 类声功能区敏感点噪声昼间最大超标3.6 dB(A)，夜间最大超标13.8 dB(A)；
2类声功能区敏感点噪声昼间最大超标8.8 dB(A)，夜间最大超标15.7 dB(A)。项目沿线居民长期受济阳路交通噪声的影响，对该项目的噪声治理工作十分关注，希望通过改建解决济阳路交通噪声扰民的问题。

据预测，济阳路改建完成之后，随着车道数的增加和车流量的增大，大部分敏感点的噪声值将在原来的基础上进一步增大，在不采取措施的情况下，营运远期，沿线24处敏感点中有22处存在噪声超标现象，其中：昼间最大超标约9.9 dB(A)，较现状最大增加约10.7 dB(A)；
夜间最大超标约13.4 dB(A)，较现状最大增加约7.8 dB(A)。

由主线高架、地面辅路和匝道对敏感点的噪声贡献值计算结果可知：

1)主线高架车流量较大，车速较高，对沿线敏感点，尤其是对高于高桥面的高层建筑的噪声影响较大；

2)地面辅路上的大车占比较高，噪声值较大，同时因地面辅路位于高架下方，车辆产生的噪声易在地面道路与高架底部形成的半封闭空间内反射形成混响声场，使噪声值进一步增大，因此地面辅路对低楼层的噪声影响较大；

3)匝道的车流量较小，其噪声主要对距离匝道较近的敏感点有影响。

由于项目沿线的噪声值已超标，且改建存在使噪声进一步增大的问题，根据现有的技术和经济条件，确定该项目的噪声治理目标为：通过采取噪声治理工程技术措施，明显改善项目沿线敏感点的声环境质量，尤其是改善夜间的声环境质量。

由敏感点噪声影响分析结果可知，若要解决敏感点的噪声问题，需同时对主线高架、地面道路和匝道采取降噪措施。

对于主线高架和匝道，根据现有的经济和技术条件，安装声屏障是公认的性价比较高的降噪措施，可有效降低高架和匝道噪声对敏感点的影响；
对于地面道路，受横向道路和地下管线等条件的制约，不具备声屏障实施条件，因此地面道路的噪声治理措施有限。为尽可能地降低交通噪声的影响，采取综合降噪措施，具体如下：

1)对高架和匝道采取声屏障措施，并根据敏感点噪声影响的特点对声屏障进行优化设计。

2)设置低噪声路面。针对地面道路上大车较多的情况，采用强度较好的SMA沥青低噪声路面，这种路面相比普通沥青路面具有1～3 dB的降噪效果；
高架主线上以小型车为主，仅有少量大客车，采用降噪性能更优的OGFC沥青路面，这种路面相比SMA沥青低噪声路面能多降噪1～3 dB[1-2]。

3)高架桥采用低噪声伸缩缝，减小桥梁伸缩缝带来的车辆撞击声，可降低车辆通过产生的噪声2～3 dB[3]。

4)在主线高架涉及敏感目标的路段的桥梁底部喷涂吸声材料，减小桥下空间因桥梁反射而引起的混响，可降低噪声约2 dB[4]。

5)对于采取声屏障措施之后，受地面道路的影响噪声仍超标的敏感点，采取地面生态墙措施。

4.1 声屏障声学设计

声屏障可根据型式的不同分为直立型声屏障和封闭式声屏障，其中封闭式声屏障又可分为全幅路面封闭声屏障(以下简称“全封闭声屏障”)和半幅路面封闭声屏障(以下简称“半封闭声屏障”)。全封闭声屏障和半封闭声屏障示意图分别见图2和图3。

图2 全封闭声屏障示意图

图3 半封闭声屏障示意图

全封闭声屏障对整个高架路面作封闭处理，可大幅减少高架的噪声影响，降噪效果较好，是目前作为封闭式声屏障推广应用的基本型式，其工程造价较高；
半封闭声屏障对靠近敏感点的半幅路面进行封闭处理，可有效阻断近侧道路的噪声，在一定条件下能达到良好的降噪效果，其工程造价相比全封闭声屏障大幅下降，目前在国内没有应用；
直立式声屏障一般设于高架桥路侧和路中，声学效果不及封闭式声屏障，但其造价较低。为在科学降噪的同时降低工程造价，对3种型式声屏障在典型楼层的降噪效果进行对比，科学确定设计方案。

3种型式声屏障在典型楼层的降噪量预测结果见图4。由图4可知：直立式声屏障对3层和6层有良好的降噪效果，对10层的降噪效果较差；
半封闭声屏障相比直立式声屏障，降噪量可提高4～8 dB(A)；
全封闭声屏障的降噪效果可在半封闭声屏障的基础上提高2～4 dB(A)。通过对不同楼层的降噪量进行对比可知：直立式声屏障和半封闭声屏障对6层的降噪效果最好，10层因受对向车道的噪声影响，其降噪效果下降，而全封闭声屏障在10层依然有15 dB(A)以上的降噪效果。

图4 3种型式声屏障在典型楼层的降噪量预测结果

由于敏感点会受地面道路交通噪声的影响，综合考虑地面道路的噪声影响之后，高架声屏障对敏感点的实际综合降噪量会有所下降。对于低楼层，主要声源为地面道路上的交通噪声，高架声屏障对低楼层的降噪效果有限，可选用造价较低的直立式声屏障；
对于6层左右的楼层，高架噪声的贡献值比地面略大，封闭式声屏障对该高度的降噪效果优于直立式声屏障，而半封闭声屏障与全封闭声屏障对该高度的降噪效果较为接近，因此可选用半封闭声屏障；
对于高层建筑，高架噪声的贡献值进一步增大，同时受到对向车道噪声的影响，只有采用全封闭声屏障才能有效阻挡对向车道噪声对敏感点的影响，因此选用全封闭声屏障更为合理。由此，确定该项目声屏障的总体设置方案如下：

1)当敏感建筑为低于6层的低层建筑时，在对应的主线高架和匝道上设置直立式声屏障；

2)当敏感建筑为以6层为主的多层建筑时，在主线高架一侧设置半幅全封闭声屏障，并在匝道上设置全封闭屏障；

3)当敏感建筑为高于6层的高层建筑时，在主线高架和匝道上设置全封闭屏障；

4)对于采取声屏障措施之后，受地面道路的噪声影响仍超标的敏感点，有条件的路段采取地面生态墙措施。

4.2 封闭式声屏障建筑景观设计

该项目涉及全封闭声屏障、半封闭声屏障和直立式声屏障建设，其中直立式声屏障已在高架上得到广泛应用，建筑景观设计基本成熟。相对而言，封闭式声屏障虽然已在全国推广使用，但其总体应用还不够广泛，在景观设计方面还存在着明显的不足，主要表现在以下2个方面：

1)建筑景观设计不足或缺失，构筑物造型还处在满足基本功能阶段，在美观性、艺术性和与城市景观的融合等方面还存在不足；

2)结构设计主要考虑结构设计本身和方便施工，缺少景观方面的设计优化，造成构筑物给人的直观感受是体量沉重、用材密集和结构件尺寸过大等。

建设高架道路会造成城市空间割裂，景观碎片化，给沿线居民带来空间上的压迫感，而在高架上安装封闭式声屏障会进一步增大高架桥的空间尺寸，若没有良好的景观设计，很容易给人的视觉和心理带来更强的冲击。同时，封闭式声屏障对路域上部空间的遮盖度较高，易给驾乘人员带来强烈的感官冲击[5]。

为改善道路沿线的城市环境，形成良好的城市景观，该项目在设计封闭式声屏障时，在满足交通、隔声、排烟和防火等功能要求的前提下，结合周边环境和地段的功能定位，对声屏障的建筑外形进行优化，构思出优美的建筑外形，创造出崭新的交通建筑景观。

1)创新性地将声屏障外围护结构分为内、外2层，其中：内层为声学降噪层；
外层为装饰层。

(1)内层由直立式金属吸声屏和顶部为弧形的透明PC板组成，其中：金属吸声屏能有效吸收声能，降低封闭空间内的混响声能；
顶部透明的PC板能有效降低封闭空间带来的压抑感，极大地提升声屏障内部的空间维度，提升驾乘人员视线的通透性。顶部PC板与直立式吸声屏通过柔和的弧形条线相连，避免转角处的呆板有生硬和突兀感。

(2)外层设计为幕墙形式的金属方通外装饰层，对高架桥梁底部混凝土与声屏障连接处的过渡界面进行遮挡，使高架桥与声屏障浑然一体，形成统一、美观的整体建筑外观。此外,在声屏障顶部设置椭圆形图案，形成光线明暗对比，增加声屏障整体的韵律感和动态感。外层装饰层的创新设计使得高架桥整体建筑外观与前滩商务区的建筑外装饰风格较为协调，形成了一道新的景观。

2)在立面造型上，全封闭声屏障采用对称整榀门式顶部弧形钢架，相临2榀钢架的间距由传统的2.0～2.5 m扩大为4.0 m，在主钢架钢梁处设置整排椭圆形造型孔，营造出轻盈、通透的视觉感受。中柱采用圆钢管构造成V字形斜撑造型，与屏体的弧形、椭圆孔等设计元素相互呼应，打破大体量钢架单调的纵横排列模式，避免单调连续引起视觉疲劳，产生明快的动态韵律感。图5为全封闭声屏障景观效果图。

a)外部视图

3)半封闭声屏障创造性地采用不对称半榀钢架的建筑造型，屏体面向敏感点一侧封闭，另一侧完全开放，中柱采用圆钢管形式的连续V字形斜撑造型，与另一侧排列整齐的竖向屏体形成对比，给人开放、灵动的驾乘视觉体验。半封闭声屏障的造型充分考虑与全封闭声屏障的衔接，从道路内部观察，二者间的过渡较为流畅。图6为半封闭声屏障景观效果图。

a)外部视图

通过声屏障的建筑景观设计，使济阳路高架桥与前滩商务区的现代化建筑群相互呼应，实现了功能性与美观性的统一。

当前的城市快速路通常设计为“主线高架快速路+地面辅道”形式的复合道路，立体化的道路结构给交通噪声治理带来了新的挑战。本文以济阳路快速路改建工程为例，对其噪声治理进行了以下创新实践：

1)通过从高架、地面道路和匝道等多个角度对沿线敏感目标进行综合分析，提出了综合性治理对策，除了采用传统的低噪声路面和声屏障以外，结合现场情况创新性地提出了设置地面生态墙，由此降低地面交通噪声对敏感点的影响；

2)根据敏感点的特点，结合声学计算结果，提出了不同型式的声屏障结构，首次采用半封闭声屏障，在满足降噪要求的同时，大幅降低了工程造价；

3)从外形构造和内部结构2个方面对封闭式声屏障的建筑景观进行了优化设计，使其与高架结构融为一体，封闭空间内部具有开阔、轻盈、通透的特点，实现了功能性与美观性的统一。