辜小安，郭懷勇，周鐵軍，尹皓

(中國鐵道科學研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081)

1 發(fā)展歷史

我國鐵路聲屏障的研究已有30年歷史。大致可分為三個階段:1985年—1996年基礎研究階段，1995年—2004年示范工程應用階段，2005年至今規(guī)模應用階段。在基礎研究階段主要對聲屏障的理論、類型、性能、結構形式、降噪效果等方面開展研究;示范工程應用階段主要對聲屏障結構設計方案及材料選擇開展研究;規(guī)模應用階段主要在制定系列聲屏障標準圖基礎上，按照標準規(guī)范要求實施。

1．1 基礎研究階段(1985年—1996年)

我國鐵路聲屏障的研究最早始于1985年。當時由鐵道部基本建設總局立項，由鐵道部勞動衛(wèi)生研究所(現(xiàn)鐵科院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所)開展國外鐵路噪聲控制技術的研究，其中設專章研究鐵路聲屏障的降噪原理、設計計算方法以及實際應用種類和案例等內容。研究成果于1990年以《鐵路環(huán)境噪聲控制》一書由中國鐵道出版社出版發(fā)行［1］。

1991年鐵道部計劃司立項研究《鐵路環(huán)境噪聲控制》，由北方交通大學研究《鐵路近聲屏障方案》［2］專題，針對既有鐵路噪聲源特性，提出鐵路拼裝式近聲屏障設計方案。

1991年鐵道部科技司立項，由鐵科院、北方交通大學、鐵道部勞動衛(wèi)生研究所共同研究《廣深準高速鐵路行車噪聲、振動環(huán)境影響和治理措施的研究與試驗》，其中分專題研究《廣深準高速鐵路石龍橋大橋聲屏障推薦方案》［3］，對橋梁聲屏障的類型、性能、結構形式、降噪效果及其影響因素以及聲屏障的制造、安裝、維修養(yǎng)護等內容，該研究成果應用于廣深準高速鐵路石龍橋大橋聲屏障設計施工中。

1996年，鐵道部科技司立項，由西南交通大學、鐵道科學研究院、北方交通大學共同開展了《高速鐵路線橋降噪措施及設計方案研究》［4］。其中課題研究提出了高速鐵路線路橋梁聲屏障降噪措施設計方案。首次研究整體式橋梁吸聲式聲屏障結構。

1．2 示范工程階段(1995年—2004年)

1995年，鐵道部計劃司立項，世界銀行貸款，由鐵科院、北方交通大學共同對《北京—北京南站鐵路聲屏障示范工程》開展研究［5］，分別采用木屑混凝土板及膨脹珍珠巖板聲屏障材料，對夕照寺和光明西里小區(qū)受鐵路噪聲影響加以防護，該示范工程于2000年通過北京鐵路局組織的鑒定驗收。

1997年，鐵道部計劃司立項，世界銀行貸款，由鐵道部勞動衛(wèi)生研究所、鄭州鐵路局鄭州勘測設計院共同研究《鄭州鐵一中噪聲治理工程》［6］，針對鄭州鐵一中受隴海鐵路噪聲影響超標問題，研究設計并實施了復合結構聲屏障工程，采用木屑混凝土吸聲板，工程于1998年投入使用。研究成果獲河南省2001年優(yōu)秀工程設計二等獎。

1997年根據(jù)《廣深準高速鐵路石龍橋大橋聲屏障推薦方案》研究成果，在廣深準高速鐵路石龍橋大橋設計施工了玻璃纖維增強板+超細玻璃棉吸聲材料聲屏障，該工程于1998年竣工投入使用。

2002年，鐵道部科技司立項，由鐵科院開展《鐵路干涉型聲屏障結構的研究》［7］，該研究主要為了進一步提高鐵路聲屏障的降噪效果，利用裝置的特定腔室結構產(chǎn)生干涉聲波原理，降低頂端附近聲壓，以降低聲屏障的有效高度，提高聲屏障的插入損失。干涉構件試驗工程率先在北京南站改建工程中應用。

2004年由鐵道部科技司立項，鐵科院環(huán)保所編制的《鐵路聲屏障聲學構件技術要求及測試方法》(TB/T 3122—2004)，規(guī)定了鐵路聲屏障聲學構件術語、定義、技術性能要求及測試方法。該標準于2010年重新修訂頒布實施。

1．3 規(guī)模應用階段(2005年至今)

2005年京滬高速鐵路依據(jù)德國DE咨詢公司關于高速鐵路聲屏障設計咨詢結果，開展了新型聲屏障研究。同期鐵三院開展插板式金屬聲屏障研究，鐵二院開展整體式混凝土聲屏障研究。

2006年鐵道部工程管理中心主持研究了《客運專線鐵路聲屏障的動力分析與結構設計研究》［8］，該課題研究滿足300 km/h以上速度鐵路聲屏障脈動力檢算理論與方法，預應力高強度混凝土聲屏障結構設計方法與構造要求，預應力高強度混凝土聲屏障產(chǎn)品的制備技術、工藝與裝置，預制用高強度聲屏障安裝施工工藝，給出配合24 m和32 m梁的橋梁聲屏障單元結構產(chǎn)品的制造、運輸、安裝成本分析。

2007—2008年鐵二院研究整體式混凝土聲屏障，鐵三院研究插板式金屬聲屏障，研究成果轉化為鐵道部系列通用參考圖(見表1)。自此鐵路聲屏障進入規(guī)模應用階段。其中聲屏障結構形式主要以插板式金屬聲屏障為主，約占聲屏障總數(shù)量的90%以上。非金屬整體式聲屏障僅在福廈、廈深、海東等少數(shù)線路上應用。

2012年后橋梁開始采用插板式非金屬聲屏障。同時，因橋梁插板式聲屏障的外側立柱螺栓無法檢修，鐵三院在鐵路總公司運輸局要求、經(jīng)規(guī)院主持下，研究檢修方案，并修改橋梁插板式金屬聲屏障通用參考圖，形成了通環(huán)(2013)8223圖集。

表1 我國鐵路聲屏障設計及檢測標準

2 聲屏障材料類型及其聲學性能

鐵路聲屏障材料主要分為金屬類和非金屬類2大類，其中金屬類材料主要采用鋁合金和鋼板等，非金屬材料主要采用水泥制品、珍珠巖、玻璃鋼制品。見表2。

表2 我國鐵路聲屏障材料分類

根據(jù)鐵道部產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心安全衛(wèi)生檢驗站對119件金屬聲屏障材料聲學性能檢測結果，金屬類聲屏障材料的計權隔聲量 Rw在19～44dB間，對應于頻率為315～3 150 Hz有較好的隔聲性能;降噪系數(shù)NRC在0．3～1．1間，大部分內填玻璃棉或巖棉材料的金屬聲屏障構件降噪系數(shù)在0．8～1．0間，大多在頻率為315～2 500 Hz范圍有較好的吸聲性能。見圖1。

圖1 金屬材料聲屏障聲學性能檢測結果

根據(jù)鐵道部產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心安全衛(wèi)生檢驗站對102件非金屬聲屏障材料聲學性能檢測結果，非金屬類聲屏障材料的計權隔聲量Rw在26～45 dB間，略優(yōu)于金屬聲屏障材料的隔聲性能，對應于頻率為315～3 150 Hz間有較好的隔聲性能，基本與金屬聲屏障材料不同頻率的隔聲量相當;降噪系數(shù)NRC在0．16～0．9間，大部分材料NRC在0．7～0．9間，略低于金屬聲屏障構件內填充玻璃棉或巖棉材料的吸聲性能，其中水泥基質吸聲材料在315～800 Hz范圍內有較好的吸聲性能，高頻吸聲性能略低于金屬聲屏障構件內填充玻璃棉或巖棉材料的吸聲性能。見圖2～3。

圖2 非金屬材料水泥基質聲屏障聲學性能檢測結果

圖3 非金屬材料水泥珍珠巖陶粒聲屏障聲學性能檢測結果

圖4 金屬聲屏障插入損失現(xiàn)場測試結果

圖4給出了目前我國高速鐵路大量采用的金屬聲屏障插入損失值現(xiàn)場測試結果，測試結果表明:在400 Hz以下頻率范圍內，聲屏障的插入損失值較低，頻率高于500 Hz時聲屏障的插入損失值較高，可達5dB以上，說明金屬聲屏障對高頻噪聲降噪效果較好。該測試結果與實驗室聲屏障材料的聲學性能測試結果具有一定的相關性，對應于不同頻率材料的隔聲性能較高時，其聲屏障插入損失值較大。

3 結論和建議

本文通過對我國既有鐵路聲屏障材料分類及聲學性能測試，得到如下結論:

(1)實驗室材料聲學性能檢測結果表明:金屬聲屏障材料的計權隔聲量 Rw在19～44dB間，非金屬聲屏障材料Rw在26～45 dB間;金屬聲屏障降噪系數(shù)NRC在0．3～1．1間，非金屬聲屏障材料NRC在0．7～0．9間，其隔、吸聲性能對應于頻率為315～3 150 Hz范圍內具有較好的隔、吸聲性能。

(2)現(xiàn)場金屬聲屏障插入損失值測試結果表明:當頻率高于500 Hz時各頻率的插入損失值可達5dB以上，該測試結果與實驗室聲屏障材料的聲學性能測試結果具有一定的相關性，即目前所采用的金屬聲屏障材料對高頻聲降噪效果應用較好。

建議加強對提高聲屏障材料中、低頻聲學性能的研究，以期進一步改善鐵路沿線的聲環(huán)境質量。

［1］ 焦大化，錢德生．鐵路環(huán)境噪聲控制［M］．北京:中國鐵道出版社，1990．

［2］ 北方交通大學．鐵路近聲屏障方案［R］．1991．

［3］ 鐵道科學研究院，北方交通大學，鐵道部勞動衛(wèi)生研究所．廣深準高速鐵路石龍橋大橋聲屏障推薦方案［R］．1991．

［4］ 西南交通大學，鐵道科學研究院，北方交通大學．高速鐵路線橋降噪措施及設計方案研究［R］．1996．

［5］ 鐵道科學研究院，北方交通大學．北京—北京南站鐵路聲屏障示范工程［R］．1995．

［6］ 鐵道部勞動衛(wèi)生研究所．鄭州鐵一中噪聲治理工程［R］．1997．

［7］ 鐵道科學研究院．鐵路干涉型聲屏障結構的研究［R］．2002．

［8］ 鐵道部工程管理中心．客運專線鐵路聲屏障的動力分析與結構設計研究［R］．2006．