[科普中國]-隔聲屏障

簡介定義

在聲源和接收點之間 , 垂直插入一個有足夠面密度的密實材料壁板或墻壁 , 使聲波在傳遞中有一個顯著的附加衰減 , 這樣的 “ 障礙物 ” 即稱聲屏障。

作用聲屏障的作用就是阻止直接聲的傳播 , 隔離透射聲 、并使反射聲有足夠的衰減 。 因此 , 聲屏障的隔聲衰減也就是利用聲波反射原理設(shè)計建筑的 。 聲波 ( 噪聲 ) 在傳播途中 , 若遇到障礙物 ( 聲屏障) 時 , 會發(fā)生反射 , 于是在障礙物背后的一定距離范圍內(nèi)形成 了“ 聲影區(qū)” , 其區(qū)域的大小取決于聲音的大小 (即頻率 ) , 從這一點看出 , 聲屏障隔聲衰減與各個中心頻率值有密切關(guān)系 。

從圖中可以看出 , 由于高頻聲聲影區(qū)大 , 波長短 , 所以最容易被阻擋 , 其次是中頻聲 、 而在聲屏障后面形成的聲影區(qū)中所產(chǎn)生的低頻聲 , 由于波長長 , 盡在屏障周圍盤旋 , 它最容易繞射過去 , 因此對周圍的環(huán)境還是會產(chǎn)生一定的影響 , 所以聲屏障對其低頻噪聲的影響隔聲效果是較差的 , 經(jīng)實測證明 : 聲屏障對于頻率在250Hz以下的低頻聲的隔聲衰減不明顯 , 但是對中、高頻聲隔聲衰減效果較好。1

隔聲特性聲音的頻率增加一倍，屏障的降噪量增加3分貝。屏障的高度加倍，其減噪量增加6分貝。如果接收點從遠(yuǎn)場移近到和聲源到屏障的距離相等的地方，各頻率的降噪量均增加 3分貝。如果聲源和接收點的距離以及屏障的高度都是固定的，屏障位于聲源和接收點之間的中間位置時，其降噪量最小。所以設(shè)立屏障的最佳位置是接近聲源或接近接收點。

減噪量計算噪聲在傳播過程中遇到障礙物時，若障礙物的尺寸遠(yuǎn)大于聲波波長，大部分聲能被反射，一部分發(fā)生衍射，而透射聲的影響可以忽略不計。通常，聲屏障的隔聲效果可以采用減噪量來表示。

在聲源S和接收點R之間插入一個聲屏障，設(shè)聲屏障無限長，其后形成一個聲影區(qū)。聲影區(qū)的減噪量與噪聲波長、聲源和接收點之間的距離等因素有關(guān)，引入?yún)⒘糠颇鷶?shù)N，估算隔聲屏障的減噪量：

N=2δ/λ ;δ=(α+b)-(r+d)

δ為有屏障和無屏障時聲源到接收點之間的最短距離之差；λ為聲波波長。

在半自由聲場（如室外開闊地）中，聲屏障的減噪量RN與N的關(guān)系表：

|| ||

當(dāng)N為正值時，用波的衍射理論和邊緣的近場修正，可以得到聲屏障的減噪量近似計算公式：

由上式可知，當(dāng)N趨近于0時，RN近似于5dB,也就是說，當(dāng)屏障的高度接近聲源和接收點的高度時，還有5dB的減噪量。

N為負(fù)值時,表示屏障未遮擋聲源和接收點之間的直達(dá)聲，這時最大降噪效果為5分貝。N值增加,降噪量隨之增加，但實測最大降噪量為24分貝。所使用的屏障材料，應(yīng)使各頻率隔聲量比無限長屏障的隔聲量高6分貝以上。

如果聲源和接收者都在地平面上，聲源和屏障之間的距離為r，接收者和屏障之間的距離為d，屏障的高度為h，并且滿足d>=r>=h，則屏障的降噪量為：

對于點聲源，屏寬比屏高大出5倍以上，就可近似作為無限長屏障處理。1

在室內(nèi)（相當(dāng)于半混響聲場），屏障的減噪量與聲源的性質(zhì)以及室內(nèi)的房間常數(shù)等因素有關(guān)。對于混響聲場，并且接受點在聲源的遠(yuǎn)場范圍內(nèi)的情況，聲屏障沒有減噪效果。因此，如果在室內(nèi)設(shè)置聲屏障，應(yīng)要求室內(nèi)具有較高的聲吸收，減小室內(nèi)混響，從而使聲屏障獲得較好的減噪效果。

室外的聲屏障一般采用磚或混凝土結(jié)構(gòu)，室內(nèi)的聲屏障可用鋼板、木板、塑料板或石膏板等結(jié)構(gòu)，板式聲屏障可用0.5-1.0mm厚的鋼板附加阻尼層和吸聲層構(gòu)成；簾幕式隔聲屏障可用人造革護(hù)面中間附加柔軟纖維材料構(gòu)成。

結(jié)構(gòu)室外的隔聲屏障一般采用磚或混凝土結(jié)構(gòu)，室內(nèi)的隔聲屏障引用鋼板、木板，PMMA/POLYCARBONATE SHEET塑料扳、石膏板和泡沫鋁等結(jié)構(gòu)。隔聲屏障主要由鋼結(jié)構(gòu)立柱和吸隔聲屏板兩部分組成，立柱是隔聲屏障的主要受力構(gòu)件，它通過螺栓或焊接固定在道路防撞墻或軌道邊的預(yù)埋鋼板上；吸隔聲板是主要的隔聲吸聲構(gòu)件，它通過高強(qiáng)彈簧卡子將其固定在H型立柱槽內(nèi)，形成聲屏障。隔聲屏障的設(shè)計已較為充分地考慮了高架高速道路、城市輕軌、地鐵的風(fēng)載、交通車輛的撞擊安全和全天候的露天防腐問題。它外形美觀大方，制作精致，運輸、安裝方便，造價低，使用壽命長，特別適用于高架高速道路和城市輕軌、地鐵的防噪聲使用，是現(xiàn)代化城市最理想的隔聲降噪設(shè)施。

隔聲屏障高度在1m一5m間，覆蓋有效區(qū)域平均降噪達(dá)10～15dB(A)(125Hz～40000Hz，1/3倍頻程)，最高達(dá)20dB(A)。一般來講，隔聲屏障越高，或離隔聲屏障越遠(yuǎn)，降噪效果就越好。

分類根據(jù)材質(zhì)分，主要有：全金屬隔聲屏障、全玻璃鋼隔聲屏障、耐力板（PC）全透明隔聲屏障、高強(qiáng)水泥隔聲屏障、水泥木屑隔聲屏障等；

根據(jù)輪廓形式分，主要有：直立隔聲屏障、直立小弧隔聲屏障、全封閉隔聲屏障；

根據(jù)組合形式分，主要有：全透明隔聲屏障、全不透明隔聲屏障、吸隔聲板與透明材料組合型隔聲屏障；

根據(jù)面板形式分，主要有：波浪板、百葉板、平板穿孔型隔聲屏障。

隔聲屏障常見的四種類型分別是，阻性聲屏障，普通透明聲屏障，微孔板透明聲屏障以及復(fù)合式聲屏障。

阻性隔聲屏障阻性隔聲屏障由前板，后板，側(cè)板構(gòu)成一個封閉的箱式結(jié)構(gòu)，形成一個模塊化單元。前板為穿孔率為穿孔率25%的鍍鋅鋼板，后板和側(cè)板為不穿孔的鍍鋅鋼板，（從美觀角度考慮，也可用彩色鋼板）。兩層板之間內(nèi)填防潮離心玻璃棉板，吸聲材料用聚氟乙烯薄膜覆蓋。立柱為12#工字鋼，柱間距2m。立柱插于鋼筋混凝土的基礎(chǔ)內(nèi)。將標(biāo)準(zhǔn)板插入工字鋼之間，用緊固件加以固定，安裝，維修，更換極為簡便。

普通透明隔聲屏障普通透明隔聲屏障采用透明的聚碳酸酯板（又稱PC板），因為是透明，隔聲屏障的景觀感較好，比較容易溶入周圍的環(huán)境。顏色可選。

微孔板透明隔聲屏障微孔板透明隔聲屏障有2層，它應(yīng)用了微孔吸聲原理，在1層聚碳酸酯板上穿許多直徑為0.8mm 的小孔，穿孔率1%。另一層聚碳酸酯板不穿孔，兩層板之間的間距為100mm。它相當(dāng)于一個單層微孔吸聲結(jié)構(gòu)，解決了吸聲和透明之間的矛盾。由于聲波的作用，微孔并不會被灰塵堵塞。

復(fù)合式隔聲屏障復(fù)合式隔聲屏障兼有透明和不透明隔聲屏障的優(yōu)點。它的一半是阻性隔聲屏障，另一半是透明隔聲屏障，由兩者復(fù)合而成。以上4種隔聲屏障的高度可根據(jù)設(shè)計要求自由組合，亦可根據(jù)需求定制路屏。

選用原則隔聲屏障材料選用總的原則是降噪效果性能良好、結(jié)構(gòu)安全可靠、材料價格經(jīng)濟(jì)、安裝成本低、經(jīng)久耐用、使用壽命長、景觀協(xié)調(diào)、美觀大方等方面。具體說明如下：

（1）隔聲量大：平均隔聲量應(yīng)不小于35dB；

（2）吸聲系數(shù)高：平均吸聲系數(shù)應(yīng)不小于0.84；

（3）耐侯耐久性：產(chǎn)品應(yīng)具有耐水性、耐熱性、抗紫外線、不會因雨水溫度變化引起降低性能或品質(zhì)異常。產(chǎn)品采用鋁合金卷板、鍍鋅卷板、玻璃棉、H鋼立柱表面鍍鋅外理防腐年限在15年以上。

（4）美觀：可選擇多種色彩和造型進(jìn)行組合，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，形成亮麗風(fēng)景線。

（5）經(jīng)濟(jì)：裝配式施工，提高工作效率，縮短施工時間，可節(jié)省施工費及人工費。

（6）方便：與其它制品并行安裝，易維修，更新方便。

（7）輕便：吸音板系列產(chǎn)品具有自重輕特點，可減輕高架輕軌、高架路的承重負(fù)荷，可降低結(jié)構(gòu)造價。

（8）防火：采用超細(xì)玻璃棉，由于其熔點高，不可燃，完全滿足環(huán)保和防火規(guī)范的要求。

（9）高強(qiáng)度：結(jié)合我國各地區(qū)不同的氣候條件，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時充分考虛風(fēng)荷載。通過生產(chǎn)線壓制凹槽增加強(qiáng)度。

（10）防水、防塵：材料設(shè)計時充分考慮防水、防塵，在揚塵或淋雨環(huán)境中其吸聲性能不受影響，構(gòu)造中已設(shè)置排塵排水措施，避免構(gòu)件內(nèi)部積水。微穿孔共振空腔吸聲在淋雨環(huán)境中吸聲性能不受影響，針對中低頻降噪特別明顯。

（11）耐用：產(chǎn)品設(shè)計已充分地考慮了道路的風(fēng)載、交通車輛的撞擊安全和全氣假的露天防腐。產(chǎn)品采用鋁合金卷板、鍍鋅卷板、玻璃棉、H鋼立柱表面鍍鋅處理。在質(zhì)保期內(nèi)不腐蝕、不變型、吸聲、隔聲效果不降低。

應(yīng)用范圍隔聲屏障主要用于鐵路和公路沿線，

目前，隔聲屏障主要用于高速公路、高架復(fù)合道路、城市輕軌地鐵等交通市政設(shè)施中的隔聲降噪、控制交通噪聲對附近城市區(qū)域的影響，也可用于工廠和其它噪聲源的隔聲降噪。

隔聲屏障分為純隔聲的反射型聲屏障，和吸聲與隔聲相結(jié)合的復(fù)合型聲屏障，后者是更為有效的隔聲做法。目前，大多數(shù)的隔聲屏障都選用吸聲和隔聲混合型的產(chǎn)品，該型產(chǎn)品的特點是對道路噪聲的產(chǎn)生和傳遞特征有針對性地控制。如汽車與道路摩擦聲或機(jī)車與軌道摩擦聲在道路下部，聲音有通過屏體上部繞射的特征，所以在設(shè)計上采用上下吸聲，中間隔聲的結(jié)構(gòu)，這樣可以有效地減弱噪聲的繞射；隔聲屏障的中間使用透明的反射型隔聲板，能有效地中斷聲波的傳播途徑；同時也為司機(jī)和居民提供一個開闊的視野環(huán)境。建筑聲學(xué)領(lǐng)域，通過聲學(xué)治理，控制混響時間及室內(nèi)聲環(huán)境，滿足專業(yè)場館要求。

注意事項公路聲屏障安裝注意事項

公路聲屏障按照國家相關(guān)的檢驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行材料、強(qiáng)度、工藝等方面進(jìn)行現(xiàn)場檢查。檢查聲屏障安裝質(zhì)量及外觀尺寸和效果，依照《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1—2004）環(huán)境保護(hù)中聲屏障質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)檢。具體說明如下：

（1）基礎(chǔ)的埋置深度、材料質(zhì)量符合設(shè)計要求。

（2）金屬立柱的規(guī)格、材質(zhì)不應(yīng)低于設(shè)計要求。

（3）所使用的焊接材料和緊固件必須符合設(shè)計要求和現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。焊接不得有裂紋、未熔合、夾渣和未填滿弧坑缺陷。

（4）金屬立柱、聯(lián)接件和聲屏障屏體在發(fā)運裝卸車時，應(yīng)采取可靠措施防止構(gòu)件運輸途中變形或損壞防腐處理層。嚴(yán)禁安裝變形的構(gòu)件。

（5）固定螺栓緊固，位置正確，數(shù)量符合設(shè)計要求，封頭平整無蜂窩、麻面。

（6）屏體與基礎(chǔ)的聯(lián)接縫要密實，符合設(shè)計要求。2

鐵路、輕軌聲屏障安裝注意事項

鐵路、輕軌聲屏障除公路聲屏障安裝時提到的注意事項外，還應(yīng)注意聲屏障工程與軌道交通特殊要求的協(xié)調(diào)，聲屏障基礎(chǔ)及屏體安裝相關(guān)的質(zhì)量應(yīng)符合《鐵路軌道工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》及《城市軌道交通工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)部分要求。