新型環(huán)保隔音墻設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究論文
摘 要：本文介紹了經(jīng)交科院研發(fā)的新型環(huán)保隔音隔離墻的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。詳細(xì)闡述了隔音機(jī)理、結(jié)構(gòu)形式、以及在湖南邵懷高速公路的應(yīng)用情況。通過研究、分析和應(yīng)用，這種既有隔音功能又有綠化作用的新型隔音隔離墻，具有技術(shù)先進(jìn)性和獨(dú)創(chuàng)性，有較大的推廣應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：藝術(shù)隔音隔離墻； 生態(tài)聲屏障； 環(huán)保型隔音墻； 混合型隔音隔離墻； 復(fù)式隔音隔離墻
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將迅猛發(fā)展，在交通發(fā)展的同時(shí)，對(duì)環(huán)境的影響也更加明顯。因此，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注。
近年來，隨著我省高速公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，隔離設(shè)施的應(yīng)用及種類也得到了長足的發(fā)展，隔離設(shè)施在交通安全及環(huán)保方面也日益顯示出了其重要作用。根據(jù)道路噪聲研究成果，影響道路噪聲的有速度、交通流量等十幾個(gè)主要因素。其中噪聲與速度成線形關(guān)系，速度每提高10km/h，噪聲就增加1~1.5分貝。高速公路車速高，流量大，其沿線兩側(cè)的噪音可達(dá)70~80分貝，防止噪聲污染是高速公路環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域急需解決的問題。
當(dāng)前國內(nèi)采用砼板墻、磚砌體墻鋁合金以及彩鋼復(fù)合棉板等作為隔音的防噪設(shè)施來改善公路兩旁的噪聲環(huán)境。從使用效果來看，雖可以起到隔音防噪的效果，但不具備凈化空氣、濾除灰塵、美化景觀等功能。在城市高架橋上，已使用各種不同材質(zhì)的彩鋼復(fù)合棉板作為聲屏障使用，防噪效果不錯(cuò)，但造價(jià)高，沒有生態(tài)及綠化功能，難以與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。因此，隔音隔離的設(shè)計(jì)需要從其材料、結(jié)構(gòu)到形式進(jìn)行充分的研究，達(dá)到隔音降噪與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。
國內(nèi)對(duì)聲屏障的研究始于20世紀(jì)80年代，在噪聲控制原理、噪聲預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型以及聲屏障輕質(zhì)、多孔材料砌筑體聲屏障等方面取得了許多成果。但對(duì)生態(tài)型聲屏障內(nèi)容的研究基本上處于空白。在日益重視環(huán)境保護(hù)的今天，既能隔音隔離，又能與周圍大自然相融的生態(tài)型隔音墻，符合公路建設(shè)“綠色環(huán)�！钡陌l(fā)展方向，可與公路沿線環(huán)境有機(jī)融合。
隔音隔離墻是根據(jù)交通安全及環(huán)境保護(hù)等不同要求在不同的路段設(shè)置。為隔音降噪以及景觀需要或重點(diǎn)禁入地段而設(shè)置。湖南省交通科學(xué)研究院對(duì)此進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究，主要型式有以下幾種；藝術(shù)隔音隔離墻、生態(tài)聲屏障、混合型隔音隔離墻、復(fù)式隔音隔離墻。
1藝術(shù)隔音隔離墻
在噪聲敏感點(diǎn)距路面較遠(yuǎn)（一般在100m左右）處或者有降噪要求而對(duì)降噪要求不高時(shí)采用藝術(shù)隔音墻。藝術(shù)隔音墻一般采用鋼模預(yù)制鋼筋混凝土，由板，立柱，基礎(chǔ)及花池等組成。高2.5m，主柱間距3m，采用吊裝施工。板的規(guī)格為300×250×8cm。立柱規(guī)格為330×15×15，此類設(shè)計(jì)方案在預(yù)制混凝板時(shí)，在靠公路一面設(shè)置優(yōu)美的圖案和植物種植池，在種植池內(nèi)種植植物，植物與圖案相互搭配，交互輝映，此類方案層次豐富，立體感強(qiáng)，視覺效果好。多采用流暢的自由曲線，有的配以大小不一的小圓點(diǎn)，使流暢的曲線產(chǎn)生動(dòng)的韻律。波線的起伏自然流暢，變化豐富，形式優(yōu)美。造型簡單，多依靠色彩的對(duì)比來產(chǎn)生效果，明快的節(jié)奏產(chǎn)生極強(qiáng)的韻律感。該類方案結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，施工方便，造價(jià)較低。為臨長、潭邵高速所采用。
2生態(tài)聲屏障
一種新型的隔音墻，為我省首次研究成功并應(yīng)用在高速公路上。應(yīng)用在衡棗高速公路K21+061~K21+191、K21+275~K21+359段的生態(tài)聲屏障新產(chǎn)品是在進(jìn)行多次試驗(yàn)之后，在高速公路工程現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)安裝，該生態(tài)聲屏障與國內(nèi)外原有的相同類型比較，在功能、結(jié)構(gòu)、外觀等多方面具有顯著的.特色，主要表現(xiàn)在：
2.1降噪功能：在結(jié)構(gòu)上根據(jù)聲學(xué)原理，生態(tài)聲屏障表面設(shè)計(jì)為內(nèi)凹弧形，并在表面栽種植物，可更好的反射聲波，達(dá)到良好的降噪效果。
2.2美化環(huán)境及功能：將聲屏障設(shè)計(jì)成可栽種花卉的形式，使聲屏障四季常青，既減少噪聲污染又可以美化環(huán)境。在植物選擇上，選用了一些耐旱、耐高溫、常年生的植物，在種植上，有意識(shí)的將各種植物按照一定的圖案組合種植，可在聲屏障表面形成賞心悅目的圖案。并且為了保證植物的成活，在聲屏障的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，特別加入了灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使聲屏障上的植物能在一般養(yǎng)護(hù)的條件下，維持正常生長。
2.3凈化空氣功能：在生態(tài)聲屏障墻面種植的植物有意識(shí)的選擇了一些具有凈化空氣效果的品種，既能吸收二氧化碳等有害氣體，又有吸附微塵的作用，既能防止空氣污染，同時(shí)又能吸納聲波、降低噪聲、防眩和美化環(huán)境。
2.4隔離功能：生態(tài)聲屏障高度達(dá)到3.0m，具有足夠的強(qiáng)度，能抵抗建筑設(shè)計(jì)規(guī)范中要求的10級(jí)風(fēng)力，也能抵御一定的外力破壞，兼具隔離墻、隔離柵等隔離設(shè)施的功能。
3環(huán)保型隔音墻
常張高速公路是交通部規(guī)劃的國家重點(diǎn)干線公路泉州至畢節(jié)線的一段，是省會(huì)長沙通往張家界旅游風(fēng)景區(qū)公路干線的重要組成部分，是我省高速公路中的環(huán)保路和生態(tài)路，對(duì)隔音墻的設(shè)計(jì)也要達(dá)到生態(tài)和環(huán)保的要求。
在設(shè)計(jì)上將隔音墻設(shè)計(jì)成樸實(shí)的城墻式，再在隔音墻的前面栽種常綠爬藤植物，使其四季常青，生機(jī)勃勃，古樸大方，本方案采用輕質(zhì)陶�；炷疗鰤K筑墻，在其下部灰色槽內(nèi)填土種植綠色植物，不僅聲學(xué)性能好，且能與周圍環(huán)境更好融合。具有施工方便，生態(tài)環(huán)保，耐高強(qiáng)度，耐火，耐腐蝕等性能。
以上三種隔音隔離墻型式，是2002年以來我院在臨長、潭邵、衡棗、常張等高速應(yīng)用的主要類型，邵懷高速要求我們?cè)O(shè)計(jì)外型簡潔、降噪效果好、占地面積小的新型隔音隔離墻，我院通過現(xiàn)場考察，結(jié)合邵懷實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了混合型隔音隔離墻和復(fù)式隔音隔離墻兩種型式。
4混合型隔音隔離墻
混合型隔音隔離墻為波浪形立體混凝土板結(jié)合攀緣植物的綜合體，其外觀設(shè)計(jì)見下圖（正在邵懷高速公路施工的混合型隔音隔離墻照片）。
這種形式每6.0m為一個(gè)單元，其中3.0m為彩色波浪形立體混凝土板，高度為3.0m，另外3.0m為混凝土預(yù)制墻體，高度也為3.0m，沿墻體縱向地面種植常春藤等常綠型爬藤攀援類植物，可在2~3年時(shí)間內(nèi)形成綠籬形態(tài)，呈現(xiàn)綠色植物的生態(tài)外觀。
其特點(diǎn)是占地面積少，施工比較方便，植物存活比較容易，在3.0m高度和標(biāo)準(zhǔn)降噪技術(shù)條件下可降低噪聲11分貝左右。但在建造初期有一定的管護(hù)費(fèi)用，綠化面積為50%，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)性好，其表面是波陣面，由于聲波的傳播過程實(shí)質(zhì)上是聲源輻射聲能量的傳遞過程。聲能量隨聲波波陣面的擴(kuò)張而衰減。波浪形面板使聲波的阻隔接觸面增大，從而可更好的降低噪聲。在墻面種植植物，使表面形成許多凸面。當(dāng)聲波傳播遇到凸面界面，就會(huì)被分解成許多比較弱的反射聲波，達(dá)到良好的降噪效果。再者間隔波陣面栽種爬藤攀援類植物，增加了墻面的粗糙度，有利于噪聲衰減。
該方案運(yùn)用現(xiàn)代立體構(gòu)成設(shè)計(jì)理念，簡潔大方、富有韻律，將降噪原理與外觀造型巧妙結(jié)合，以綠色為基調(diào)，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)性好，給人以新穎獨(dú)特的視覺感受，于潛移默化中體現(xiàn)著沿線優(yōu)雅的環(huán)境景觀。
5復(fù)式隔音隔離墻
復(fù)式隔音隔離墻由雙層混凝土板組成，面板上有很多吸音小孔，背板為混凝土板，中間填有3cm的吸音材料，這種形式每3m為一個(gè)單元，高度為3.0m，造型簡潔，施工方便，降噪效果好。它結(jié)構(gòu)上主要特色是：采用吸聲、隔聲相結(jié)合的復(fù)合降噪結(jié)構(gòu)，由三層吸聲、隔聲降噪結(jié)構(gòu)組成，通過吸聲、隔聲、反射等多重環(huán)節(jié)，達(dá)到良好的隔音、降噪效果。應(yīng)用在對(duì)降噪有高要求的地段。
考慮到隔音隔離墻設(shè)計(jì)在邵懷高速的整體與協(xié)調(diào)，該方案也運(yùn)用現(xiàn)代立體構(gòu)成設(shè)計(jì)理念，使其簡潔大方流暢，色彩協(xié)調(diào)，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)性好。
總之環(huán)保型隔音隔離墻體現(xiàn)了以下優(yōu)勢(shì)。
�、� 注重公路隔音隔離墻與景觀的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)因地制宜建造隔音隔離墻，特別注重其造型與色彩設(shè)計(jì)。
�、� 注重本土文化的體現(xiàn)，設(shè)計(jì)方案以表現(xiàn)本土文化為立足點(diǎn)，以簡潔、大方、流暢為宗旨，使之既具有民族性又富有時(shí)代感。
�、� 注重生態(tài)環(huán)保，提倡在隔音隔離墻前種植爬藤植物，并注重植物的配植，使植物四季常青，達(dá)到吸收二氧化碳及有害氣體、吸附微塵的作用，這樣既減少噪聲污染又可以美化環(huán)境。
�、� 注重結(jié)構(gòu)的合理性、科學(xué)性。采用組合結(jié)構(gòu)，可根據(jù)地形及防噪的需要，方便地按設(shè)計(jì)改變外形尺寸。集中預(yù)制，現(xiàn)場裝配，施工方便。
�、� 注重隔音隔離墻的經(jīng)濟(jì)性，結(jié)構(gòu)合理、施工方便降低了成本，節(jié)約了土地。
�、� 注重隔音隔離墻制作材料的選擇，材料表面色彩柔和，并且呈亞光效果，不會(huì)產(chǎn)生反光和眩目現(xiàn)象。
�、� 設(shè)計(jì)中始終貫徹“以人為本”的宗旨，無論是造型、結(jié)構(gòu)、色彩上都體現(xiàn)了這一點(diǎn)，非常注重司乘人員心理上、視覺上的愉悅性和舒適性。
邵懷隔音隔離墻的設(shè)置，主要解決了防噪和高速公路景觀單一的問題，設(shè)計(jì)中本著以人為本的原則，既充分考慮了高速公路司乘人員的安全性，又充分考慮了司乘人員視覺上的、心理上的愉悅性，并充分考慮了結(jié)構(gòu)上的合理性、科學(xué)性，解決造型呆板、單一的問題，所有外觀造型簡潔大方流暢，色彩協(xié)調(diào)，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)性好，能有效減輕司乘人員的視覺疲勞，使其在行車過程能產(chǎn)生一種輕松愉悅的心情；降噪效果好，還道路周邊居民一個(gè)較好的居住環(huán)境，產(chǎn)生了極好的社會(huì)效益。
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