高速铁路声屏障应用现状

高速铁路声屏障应用现状

王卫东

江苏新光环保工程有限公司，江苏 南京 210000

摘要：通过在声源与接收点之间设置声屏障，利用声屏障材料吸收与反射声波，降低噪声。对比与其他降噪措施，声屏障因具有制作简单、拆装方便、对周围建筑设施的影响较小、降噪效果明显等优点，成为高速铁路首选降噪措施。本文就高铁铁路声屏障结构形式进行了系统的阐述。

关键词：高速铁路；声屏障；结构；插入损失

1 引言

近年来，随着高速铁路及城市化进程的快速发展，致使更多铁路贯穿于城市之中，造成城市噪声愈加突出。因此，为了保障人们正常生活，必须对噪声进行治理。根据《铁路工程环境保护设计规范》（TB10501-2016），铁路噪声污染防治设计应从降低声源强、阻隔传播途径和受声点防护等方面提出工程治理或综合防治措施。其中，采用声屏障对高速铁路沿线的噪声敏感点进行保护，是解决高速铁路噪声污染的重要举措之一^[1-2]。声屏障防治技术最基本出发点是阻断受声点至声源间的传播途径，进而达到降低铁路噪声影响的目的^[3]。本文拟从我国高速铁路声屏障常用结构形式进行介绍。

2 直立式声屏障

直立式声屏障是当前我国高速铁路声屏障的最主要结构形式，包括插板式声屏障、整体式声屏障和砌体式声屏障等形式。

2.1 插板式声屏障

铁路工程建设通用参考图2009年版、2016年版及2018年版等均以插板式声屏障结构形式进行设计。根据以上参考图插板式声屏障根据使用位置可分为路基插板式声屏障和桥梁插板式声屏障，根据使用材料可分为插板式金属声屏障和插板式非金属声屏障，根据高速铁路运行速度可分为时速250km客运专线铁路声屏障和时速350km客运专线铁路声屏障。插板式声屏障是我国高速铁路常用形式，其中插板式金属声屏障是最广泛使用的结构形式，约占声屏障总数的90%以上^[4]，又以京沪高速铁路和合福高速铁路最为典型。

辜小安等^[5]测试结果表明：对于设有0.7m高防护墙条件下，当高速列车以时速350km通过2.15m高桥梁插板式金属声屏障时，距离线路中心线25m与轨面等高位置处，插入损失值为5-8dB（A）；在设有1m高防护墙条件下，同样位置处的插入损失值为3-7dB（A）。根据 2011 年 2 月国家环境保护部环境工程评估中心《新建铁路石家庄至太原客运专线工程竣工环境保护验收调查报告》结论: 在石太客运专线两端枢纽区域内，安装了插板式金属声屏障的路段，铁路两侧全部区域昼间可满足 4 类标准 70 dB( A) 的要求^[6]。

2.2 整体式声屏障

整体式声屏障主要采用非金属类材料制作，最典型的为水泥混凝土类制品。早在十年前，原铁道部经济规划研究院就发布了铁路工程建设通用参考图《时速350km客运专线铁路桥梁整体式预制混凝土声屏障》（图号：通环（2007）8321）及《客运专线铁路路基整体式混凝土声屏障》（图号：通环（2008）8322）将整体式声屏障分为钢筋混凝土单元板和预应力混凝土单元板2种结构类型。但时至今日，整体式声屏障仅在福厦客运专线、厦深铁路、海南东环、海南西环、甬台温铁路等少数沿海线路上应用。

常喆^[7]等研究表明：采用整体式声屏障不仅减少了声屏障与桥梁连接的缝隙同时也加强了声屏障与桥梁的连接，隔音效果大大提高。RPC（活性粉末混凝土）制作的与普通钢筋混凝土制作的整体式声屏障相比，更能适应列车脉动风荷载反复作用于声屏障的特点。

2.3 砌体式声屏障

砌体式是采用具有吸（隔）声功能的砌块砌筑而成，可与植物结合形成生态墙，结构简单稳定、造价低廉、降噪效果好、耐候性好、施工方便安全，是具有生态、绿化、景观性的砌体式屏体。但结构厚度较厚，自重较大，不适用于桥梁。

杭州东站扩建工程、宁西铁路西安至合肥段增建第二线工程和鄂州地区三江货运站及港区铁路工程等部分线路采用砌体式声屏障结构形式，另外沪宁城际常州天山花园段下部采用吸声砖砌体式声屏障，上部采用插板式金属声屏障相结合的形式，其中吸声砌块为珍珠岩吸声砖。

3 半封闭式声屏障

半封闭声屏障是将噪声敏感区域一侧以及顶部的部分或全部进行封闭，可大大降低高速铁路噪声对高层建筑的影响。杭长客运专线、沪杭客运专线、京张城际铁路等部分路段噪声敏感区域设置了半封闭声屏障。

李小珍等^[8]认为半封闭声屏障内外表面声压级差值约25dB(A)～27dB(A)，敞开侧与封闭侧噪声插入损失约15dB(A)，且随着列车车速增大插入损失有增加的趋势。

4 全封闭声屏障

全封闭声屏障是将高速铁路产生的噪声全部封闭在内部，只有少量结构噪声辐射，以及很少量的透射声溢出，对线路两侧的建筑尤其是高层建筑防护噪声防治效果较好，是降噪最优的声屏障结构形式。但全封闭声屏障会造成内部噪声加大，影响乘车舒适性。

杨得旺^[9]以深茂铁路全封闭声屏障为背景，开展了全封闭声屏障预测方法和降噪特性的研究。结果表明：全封闭金属吸声板声屏障降噪效果约为19.0-19.5dB（A），全封闭混凝土声屏障降噪效果约为20-21dB（A）。

伍向阳^[10]采用间接法对深茂铁路全封闭声屏进行现场测量，结果表明：全封闭声屏障可大幅度降低列车通过噪声，且不存在声亮区，距线路不同距离、不同高度处，全封闭声屏障降噪效果可达16-18dB。

5 存在问题

除了整体式声屏障和砌体式声屏障外，插板式声屏障、半封闭声屏障和全封闭声屏障单元板几乎都采用穿孔板（金属或非金属类材料）作为罩面层，内部填充岩棉、玻璃棉、矿棉、等纤维类材料作为吸声材料。但岩棉等纤维材料通常强度较低，吸尘易损坏、性脆易断、粉尘化后飞扬造成二次污染，尤其是受潮后吸声性能大大减弱，不能有效起到有效降噪作用。

另外插板式声屏障、半封闭声屏障和全封闭声屏障均采用H型钢立柱作为结构件，H型钢立柱通过预埋螺栓与基础连接，存在螺栓易松动，维护工作量大，成本高、耐腐蚀性差、安全隐患大等缺点。

6 结语

随着我国高速铁路的快速发展和人们对生活品质要求的提高，会对高速铁路噪声污染提出更高的要求，如何更有效的提高传统直立式声屏障的降噪效果，开发具有轻质、高强、环保、免维护或少维护、具有景观特点的声屏障类材料是今后趋势。

参考文献：

[1]夏先芳.高速铁路声屏障技术的研究与进展[J].科技交流，2004（1）：129-131.

[2]尹守迁.高速铁路声屏障降噪技术研究进展[J].铁路节能环保与安全卫生，2018，8（6）：278-282.

[3]尹皓，刘兰华，李晏良，等.高速铁路声屏障研究现状及发展趋势[J].铁路节能环保与安全卫生，2015，5（4）：148-151.

[4]尹守迁.高速铁路声屏障降噪技术研究进展[J].铁路节能环保与安全卫生，2018，8（6）：278-282.

[5]辜小安，李耀增，刘兰华，等.我国高速铁路声屏障应用及效果[J].铁路运输与经济，2012，34（9）：54-58.

[6]党辉，孙凤珍.石家庄至太原铁路客运专线工程声屏障安装及连接方式设计[J].铁路节能环保与安全卫生，2012,2（6）：290-292.

[7]常喆.铁路客运专线桥梁整体式声屏障采用高性能构件的设计研究[J].铁路标准设计，2006（7）：48-50.

[8]李小珍，杨得旺，高 慰，等.高速铁路半、全封闭声屏障振动与降噪效果研究[J].噪声与振动控制，2018，38（Z1）：8-13.

[9]杨得旺.高速铁路桥上全封闭声屏障降噪效果研究[D].西南交通大学，2018.

[10]伍向阳.铁路全封闭声屏障降噪效果试验研究[J].铁道标准设计，2020（1）：1-6.