关键词：轨道交通；全封闭声屏障工程；结构设计；施工技术
引言
随着人口的增加和私家车的逐渐增多，城市交通问题逐渐凸显出来，具有载客量大、速度快、准时等优点的轨道交通应运而生。世界各国普遍认识到：解决城市交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。 如何降低轨道交通噪音对城市居民的影响，成为了轨道交通工作的重点。全封闭声屏障能够在轨道交通中有效的降噪，保证居民的生活环境，为构建社会主义和谐城市扫除了一大障碍。
1.全封闭声屏障降噪介绍
全封闭声屏障，是指在线路上安装隧道式的隔声屏障，将车辆、轨道等全部封闭在“地上式隧道”内，从而将噪声及噪声源理论上彻底封闭起来，阻止声波的传播，使得声波被吸收衰减或者在“隧道”内多次反射，声能逐渐衰减为零。全封闭声屏障与直立式或者半封闭声屏障相比，声波在传播的过程中，不存在大量的直射和绕射现象，所以从降噪原理上来看，全封闭声屏障具有直立式或者半封闭声屏障无可比拟的优越性。
声波在传播过程中，存在直射、反射、透射、衍射等现象。声波的产生与传播是噪声存在的根源。直立式或半封闭声屏障，通过吸收和反射部分直射声波，达到降噪的目的。但是由于直立式或半封闭声屏障具有“敞开性”，仍存在大量直达声，同时衍射现象也比较严重，因此不可能获得很高的降噪效果。全封闭声屏障可以把声波“封闭”起来，与直立式或半封闭声屏障相比较，全封闭声屏障的噪声声波在传播过程中绝大部分被吸隔声屏障吸收和反射，不存在大量的直射和衍射现象。在密闭性能良好的前提下，只有少量声波会透射过全封闭声屏障到达目标敏感点，可取得最佳的降噪效果。当降噪目标敏感点为小高层或高层建筑时，全封闭声屏障的降噪效果尤其明显。
2.降噪目标
轨道交通声屏障建设是为了降低噪音，保证和谐的城市环境。基于这个目的，轨道交通全封闭声屏障材料的选用应遵循以下几个标准：①隔声量大，吸声系数高：声屏障最基本的目的就是隔声，所以要选用隔声量较大、吸声系数较高的隔声、吸声材料，平均隔声量应不少于30dB，吸声系数应不小于0.84。②耐性较强 ：全封闭声屏障的建设是一项较为复杂的露天工程，所以轨道交通全封闭声屏障的建设要保证工程质量，选用材料时要选用具有耐水性、耐热性、防锈性、耐压性等耐性较强的材料，不能因为雨水、阳光曝晒、大雪积压等问题而导致声屏障损坏。③经济、实用：由于轨道列车的普及，越来越多的城市开始注重轨道交通降噪的问题，建设全封闭声屏障也成为了轨道交通的主要降噪措施。在庞大的工程量面前，选用经济、实用的材料能够降低成本，节省开支。④美观：城市建设的美观与否都代表着一个城市的形象，轨道交通声屏障的建设也是一项注重美观的建设项目，声屏障建设的美观了，能够提升一个城市的整体档次，同时美观、大气的声屏障也能和城市中的一些高楼大厦遥相呼应，形成城市中一道独特的风景线。⑤轻便：在不影响降噪效果和实用性的前提下，选用材料应该遵循轻便的原则，这样既能够节省施工时间，又能够减少工程量，节省开支。
3.全封闭声屏障工程结构设计与施工
3.1钢结构
为兼顾结构安全、景观、雨水排放等因素，全封闭声屏障采用两侧面为直立式、顶部为拱形的门式钢骨架结构，两侧屏体由固定在防撞墙上的钢立柱支承，顶部屏体由固定在钢立柱上的钢梁支承。钢结构构件在工厂预制，现场安装联接，以降低搬运及现场施工安装难度。按着安装顺序和工艺要求在钢平台上进行钢构件的预制和组装，要保证焊接制作质量。型钢的拼接翼缘板拼接接缝和腹板拼接接缝的间距应大于200㎜。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽；腹板拼接宽度不应小于300㎜，长度不应小于600㎜。
为了焊接方便，保证焊接质量，尽量将立柱、横梁上的加强筋板、连接板、垫板、挑梁（梁）等在地面钢平台上按施工图尺寸进行组对焊接。在钢平台上预制的钢构件除按施工图和规范要求制作组装外，还应考虑现场安装的工艺性和安装尺寸的变化。隔音效果是评估工程的一个重要指标，轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔音达40分贝以上；由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成的墙体，其隔音效果可高达60分贝。为了保证钢结构整体强度，采取了以下措施：
1） 截面补强法：在局部或沿构件全长以钢材补强，连成整体使之共同受力；
2） 改变计算简图：增设附加支承，调整荷载分布情况，降低内力水平，对超静定结构支座进行强迫位移，降低应力峰值；
3） 预应力拉索法：利用高强拉索加固结构薄弱环节或提高结构整体承载力、刚度和稳度。
3.2高度控制
在轨道交通中，如果接触网专业设计采用地上门架式供电方式，则全封闭声屏障的高度设计受到很大影响。本工程接触网立柱高度为桥面以上7.7m，净空要求0.5m，因此，全封闭声屏障直立段高度为8.2m，上面曲线段为1.05m，总高度为9.25m。
3.3长度控制
全封闭声屏障有较好的降噪效果，但是投资较大，对桥梁结构设计要求较高，同时长度过长，还需要增设消防设施，悬挂流风机保证通风，因此长度不宜过长，需适中。现以我单位2019年自主建设的“贵阳轨道交通二号线二期全封闭声屏障工程”为案例。由于该工程与轨道交通地下段相接，因此，该全封闭声屏障可以看成是一端无限长的全封闭声屏障，设计中只要考虑向地面延伸长度即可。根据衍射理论，声屏障长度一般不应小于20H(H为声屏障高度)，由此本工程延向地面一侧的延伸长度不应小于10H。本工程H为9.25m，则声屏障长度不应小于92.5m。考虑到地下部分出口距住宅小区30m，实际全封闭声屏障设计为70m，这时声屏障的延伸长度为100m(>92.sm)，满足要求。
3.4跨度设置与预埋管道
轨道交通接触网立柱同样影响到全封闭声屏障的跨度，其跨度需要能够外包接触网立柱，才能保证全封闭声屏障的整体美观性和密闭性。受接触网立柱影响。在管道预埋中：①排水出口不得冲刷路基，与无砟轨道线间集水井排水管交叉处的基础混凝土施工不得破坏排水管。②基础顶端每 2m 预埋 100mm L 形 PVC 管， 以排放声屏障内侧路肩面的雨水。 ③基础中部变截面处每 4m 按 2%坡度预埋75mm 直形 PVC 管，以排出路基本体渗水和电缆槽泄水 。 ④无砟轨道线路和路基线间集水井的连接排水管可浇筑在基础中。 ⑤路基声屏障应设排水设施，外侧排水出口应避免对路基边坡产生冲刷，防止漏声。
3.5材料选型
国内外研究表明，轨道交通噪声主要成分以中低频率为主，其中1000Hz以下部分是最主要频率范围，等效频率约500Hz。针对这一特点，在“贵阳轨道交通二号线二期全封闭声屏障工程”中选用在125一2000Hz频段范围内降噪效果明显的吸隔音材料，该范围1/3倍频带平均吸声系数不低于0.7，平均隔声量不低于28dB。除了考虑声学效果，吸隔声屏体还需要满足力学性能和物理性能要求，结构强度满足1058.4Pa均布荷载，有一定的防腐蚀、防浸、防尘、抗老化和抗紫外的性能。根据这些要求，本工程大部分隔声材料选用12mm厚的PC透明板，双面UV(具有较好的抗紫外线功能，抗紫外年限15年以上)，透光率80%以上;本工程还采用了少量的铝纤维吸声屏，这是一种环保型吸声屏，不存在二次污染。
在声屏障基础搭建完成后，要用混凝土灌注密实，保证声屏障整体的稳定性，使声屏障更加的结实、耐用。同时在用混凝土灌注密实之后，声屏障基础的表面要和路基衔接平顺。
结束语
轨道交通中全封闭声屏障的搭建能够有效缓解噪音对城市的污染，但却始终是治标不治本，随着城市规模的不断扩大，声屏障搭建的规模也会逐渐扩大，如何降低全封闭声屏障的成本，提高全封闭声屏障的有效利用率将会是未来城市环境降噪的一个重要研究方向。
参考文献
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[4]禹瑛. 浅谈轨道交通全封闭声屏障工程的施工[J]. 低碳世界， 2015， No.99(33):136-137.
论文作者:张国元
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第24期
论文发表时间:2020/1/16
标签：屏障论文; 全封闭论文; 轨道交通论文; 降噪论文; 声波论文; 工程论文; 立柱论文; 《城镇建设》2019年第24期论文;