鐵路聲屏障調(diào)查報(bào)告

1、鐵路聲屏障簡介在我國大力發(fā)展高速鐵路的今天，高速列車行駛時(shí)產(chǎn)生的噪音成為高鐵建設(shè) 所必須面對和解決的問題，在鐵路兩旁設(shè)置聲屏障成為噪音治理的有效措施。近年來，鐵路交通迅速發(fā)展，鐵路建設(shè)對環(huán)境的破壞問題也越來越受到重視，特別是客運(yùn)專線的誕生，對鐵路環(huán)境提出了更高的要求。同時(shí)基于降噪的聲屏障系統(tǒng) 也引起了人們越來越大的重視。近年對聲屏障的研究，但主要集中在降噪方面。隨著客運(yùn)專線的提速和高鐵（時(shí)速 350Km/h以上）的發(fā)展，對于聲屏障設(shè)計(jì)已不 能限于降噪方面，還需要同時(shí)考慮其結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和環(huán)境友好度。1、鐵路噪聲分類（1）基于噪聲產(chǎn)生的機(jī)理及噪聲產(chǎn)生的部位分類列車在運(yùn)行過程中所輻射的噪聲是由各種不

2、同類型的噪聲組合而成的?？梢园丛肼暜a(chǎn)生的機(jī)理及噪聲產(chǎn)生的部位對鐵路噪聲進(jìn)行分類識別。按發(fā)生部位的不同，如圖1所示，可以分成以下四類：輪軌噪聲空氣動(dòng)力噪聲建筑和機(jī)械 噪聲建筑和機(jī)械噪聲。、二; -b卩闔OODDOOOD1戲 A A A圖一聲源解析示意圖鐵路列車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的總噪聲級，由以上幾種噪聲疊加而成，在不同的列車 速度和不同的減振降噪措施條件下，上述幾項(xiàng)影響的程度是不一樣的。一般列車 速度在240 km/h以下時(shí)，輪軌噪聲對沿線環(huán)境的影響較大，列車速度在240 km/h以上時(shí)，空氣動(dòng)力噪聲和集電系統(tǒng)噪聲增大，與輪軌噪聲共同成為主要聲 源。當(dāng)運(yùn)行速度不同時(shí)，上述各噪聲對總聲級的貢獻(xiàn)呈動(dòng)態(tài)變化。

3、日本新干線試 驗(yàn)研究表明：當(dāng)列車速度低于240 km/h時(shí)，輪軌噪聲為主要聲源,約占噪聲能 量的40%,當(dāng)列車速度達(dá)到300km/h時(shí)，輪軌噪聲與空氣動(dòng)力噪聲源各占30%左 右，其主要頻率范圍大約為 400Hz-4000Hz。2）噪聲頻域特征分類噪聲頻譜特性隨列車速度、 機(jī)車車輛類型、 軌道結(jié)構(gòu)的不同而不同。 多年來， 由于各國鐵路技術(shù)條件不一， 對列車運(yùn)行噪聲頻譜的研究、 認(rèn)識也不盡相同。 總 體而言，列車運(yùn)行速度越快，其噪聲等效頻率越高，普通鐵路（速度小于 100 km/h） 列車運(yùn)行噪聲等效頻率為400500 Hz。高速鐵路（速度大于200 km/h）等效頻率為1 0002 000 Hz

4、。我國京津城 際軌道交通列車運(yùn)行輻射噪聲頻域特征測試結(jié)果表明，當(dāng)動(dòng)車組以350 km/h運(yùn)行時(shí)，聲能量峰值出現(xiàn)在1 6002 000 Hz,聲能量在高頻段較為集中，高速鐵路 以輻射高頻噪聲為主。2、結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性對聲屏障影響隨著列車速度的大幅提升 ,在列車脈動(dòng)風(fēng)力交替出現(xiàn)的拉壓作用下，一些國 家高速鐵路采用螺栓連接的聲屏障結(jié)構(gòu)在運(yùn)營后不久相繼出現(xiàn)螺栓松動(dòng)等現(xiàn)象 或?qū)е侣暺琳辖Y(jié)構(gòu)和連接處疲勞破壞。2003年德國科隆 法蘭克福鐵路聲屏障在列車脈動(dòng)力的作用下全線破壞 ,重 建和維修費(fèi)用達(dá)3 000萬歐元。在我國列車設(shè)計(jì)運(yùn)行速度已達(dá)到 350 km/h,在聲 屏障結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中就必須考慮結(jié)構(gòu)的自振特性，

5、從而減小高速列車脈動(dòng)風(fēng)壓對結(jié) 構(gòu)體系使用過程中的沖擊效應(yīng)。 所以對于高鐵金屬插板式聲屏障設(shè)計(jì)就必須共同 考慮其降噪效果和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。3、常見 板插式聲屏障的設(shè)計(jì)（ 1 ）常見橋梁地段聲屏障設(shè)計(jì)箱梁聲屏障采用“通環(huán)（2009） 8323A”時(shí)速350km客運(yùn)專線鐵路橋梁插 板式金屬聲屏障通用參考圖中（一般風(fēng)速地區(qū)） ，只對聲屏障吸聲材料進(jìn)行部 分調(diào)整，分為金屬和非金屬兩種。 金屬聲屏障材料性能滿足 “通環(huán)（ 2009） 8323A” 中的相關(guān)要求，非金屬聲屏障材料應(yīng)滿足吸聲系數(shù)0.7;隔聲量30dB;面密度w 160kg/m2;表面抗壓強(qiáng)度5.5KPa；正常使用年限不小于25年。聲屏障采用H型鋼

6、插板、直立結(jié)構(gòu)形式，聲屏障高度采用2.15m （軌面以上2.05m），距線路中心線3.423m。聲屏障全部采用鋁合金復(fù)合吸聲板，單元板 兩側(cè)固定三元乙丙橡膠墊后與 H 型鋼承插連接， H 型鋼立柱與基礎(chǔ)之間采用螺 栓連接。橋上新增聲屏障高度（軌面以上 2.05m）上口必須保持一致高度，H型 鋼柱高度需相應(yīng)加長。圖二聲屏障立柱現(xiàn)場安裝（2）路基地段聲屏障設(shè)計(jì)路基聲屏障采用”通環(huán)（2009） 8326”時(shí)速350km客運(yùn)專線鐵路路基插板式非金屬聲屏障通用參考圖中（一般風(fēng)速地區(qū)）路基插板式非金屬聲屏障。聲屏障采用H型鋼插板、直立結(jié)構(gòu)形式，聲屏障高度采用2.95m （軌面以上2.05m）,距線路中心線

7、4.58m。聲屏障單元板采用鋼筋混凝土、玻璃纖維增強(qiáng)復(fù) 合材料、輕質(zhì)水泥等非金屬材料，吸聲板采用珍珠巖等非金屬材料， 二者有機(jī)結(jié) 合為一體，單元板兩側(cè)固定三元乙丙橡膠墊后與H型鋼承插連接，聲屏障基礎(chǔ) 與上部H型鋼柱整體一次性澆注。圖三聲屏障立柱安裝成型4、鐵路聲屏障非金屬材料的應(yīng)用目前，運(yùn)用于工程實(shí)際的聲屏障主要分為金屬聲屏障和非金屬混凝土聲屏 障兩大類。從聲屏障使用情況看，如法國、日本等高鐵技術(shù)發(fā)展較早的國家，以 前主要采用金屬聲屏障，大部分因疲勞破壞， 已進(jìn)行更換，工程建造及維護(hù)費(fèi)用 高，而在高速鐵路發(fā)達(dá)的德國普遍使用非金屬混凝土聲屏障，該種結(jié)構(gòu)形式耐久性好、且堅(jiān)固牢靠，可根據(jù)當(dāng)?shù)孛褡逦幕?/p>

8、創(chuàng)作成各種藝術(shù)結(jié)構(gòu)體， 建造及維護(hù)費(fèi) 用低，相比金屬聲屏障有較大的優(yōu)勢。在我國，非金屬混凝土聲屏障的利用也越來越被大家所重視，相關(guān)高鐵工 程已經(jīng)將非金屬混凝土聲屏障運(yùn)用于工程當(dāng)中， 但目前國內(nèi)非金屬聲屏障生產(chǎn)廠 家大多數(shù)都是利用混凝土作為生產(chǎn)屏障的主材，必須與其它材料進(jìn)行復(fù)合才能夠 同時(shí)具備吸聲和隔聲性能，從而生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品降噪效率難以保證，且國內(nèi)目前還沒有混凝土聲屏障單元板的自動(dòng)化生產(chǎn)線。3二二二"二三*馬Z三:二三 h 二二SIAS 二Z二二三三二 二雲(yún)匸二 Ms-r匸 二二二匸臨 二三smvmr 二二二二?三. 二三m二三三 一三三二5三；圖四金屬聲屏障安裝成型參考圖針對以上

9、情況，我公司和清華大學(xué)聲學(xué)研究所合作研發(fā)新一代吸隔聲材料微孔巖板，微孔巖吸隔聲板原料精選內(nèi)蒙古高原天然砂，利用德國特殊工藝， 將一種無機(jī)硅基溶劑，均勻且極薄地施涂于全部砂粒表面（砂粒的主要成分是二 氧化硅），使砂粒外層之間發(fā)生一種溶融再固化反應(yīng)，由此，砂粒就像被焊接一 樣聚合在一起。因?yàn)槊款w砂粒的微觀形狀是不規(guī)則且獨(dú)一無二的， 聚合積壓在一 起時(shí)，砂粒之間天然地形成了大量的、不規(guī)則的、相互連通的微小孔隙。在聚合 工藝中，砂粒粒徑與聚合方式均可精確地調(diào)控， 進(jìn)而確定了內(nèi)部孔隙的大小及排 列方式，由此生產(chǎn)出各種不同流阻與吸聲特性的微孔巖吸隔聲板。相關(guān)使用實(shí)踐表明，經(jīng)過精心研制的微孔巖吸隔聲單元板，

10、成功解決多項(xiàng)技術(shù)難題，順應(yīng)了市場發(fā)展的需求，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足相關(guān)技術(shù)要求。(1) 微孔巖產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式混凝土聲屏障單元板按鐵路工程建設(shè)通用參考圖(2009)8326、8226的要求生產(chǎn)，生產(chǎn)中分兩次鋪料(內(nèi)加鋼筋網(wǎng))，兩次鋪料完畢后一次性整體壓制成型； 最終生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)要求的非金屬聲吸隔聲模塊。(2) 微孔巖產(chǎn)品的特點(diǎn)隨著我國高速客運(yùn)專線的逐步實(shí)施，作為金屬材料吸聲單元已成功應(yīng)用于京津城際鐵路，但目前國內(nèi)外尚無應(yīng)用于高時(shí)速速鐵路的環(huán)保非金屬聲屏障。隨著我國高速客運(yùn)專線的逐步實(shí)施，作為降低高速鐵路噪聲影響的最有效措施之一 的聲屏障工程建設(shè)也陸續(xù)拉開帷幕，研究開發(fā)具有美學(xué)功能及經(jīng)濟(jì)價(jià)值的高速鐵 路

11、聲屏障材料對我國的高速鐵路建設(shè)將起到重要作用，而微孔巖材料在綜合效益 上將是極具競爭力的首選材料。表1 :微孔巖性能列表序號名稱性能指標(biāo)1降噪系數(shù)> 0.72隔曰量> 35dB3面密度< 284kg/ m2且160kg/ m24抗沖擊符合鐵路聲屏障聲學(xué)構(gòu)件技術(shù)要求及檢測方法(TB/T3122-2005)5防火性能防火等級滿足建筑材料及制品燃燒性能分級(GB8624-2006)規(guī)定的B2級以上6防腐蝕聲屏障聲學(xué)構(gòu)件的金屬部件的防腐蝕年限大于25年7抗變形性能符合鐵路聲屏障聲學(xué)構(gòu)件技術(shù)要求及檢測方法(TB/T3122-2005)最大彈性撓度W L/2008耐候性能符合鐵路聲屏障聲

12、學(xué)構(gòu)件技術(shù)要求及檢測方法(TB/T3122-2005)(3) 微孔巖產(chǎn)品降噪效果模擬預(yù)測經(jīng)模擬分析，微孔巖屏障板(高度 2.2m)，降噪量約為15dB=3 0姐> 35.0dBV 40 0 dB圖五防撞墻未安裝聲屏障噪聲傳播模擬圖> 45J0i dB> 50.0 dB> 55.0 dB> GOQdBV 65.0 dB> 70.0 dB> 75 0 dB> 00.0 dB> -990 dG36.0 dB> 4-0.0 dB T 46 OdB V &OO dB >_ 55.0dB> 60 0dB> 65Odd &

13、#163; TQ.OdB 鼻死.DEB a 80.0 dB> 05.0 dB5、施工工藝流程(1)橋梁聲屏障安裝施工工藝流程圖圖七橋梁聲屏障安裝施工工藝流程圖（2）路基聲屏障基礎(chǔ)施工工藝流程圖制作鋼筋籠測量放線安裝校正H型鋼安裝底梁側(cè)模綁扎底梁鋼筋澆注底梁混凝土養(yǎng)護(hù)拆除模板澆注樁體混凝土安裝底梁底模圖八路基聲屏障基礎(chǔ)施工工藝流程圖路基聲屏障基礎(chǔ)施工完畢后，其上部安裝參照橋梁聲屏障的安裝。6、高鐵聲屏障的注意事項(xiàng)（1）選材注意事項(xiàng) 高速鐵路聲屏障等效頻率處于高頻段，適用于高速鐵路的聲屏障材料應(yīng)在 高頻段有較好的吸聲性能。 聲屏障構(gòu)件的固有頻率應(yīng)避開干擾力頻率，避免共振產(chǎn)生的動(dòng)荷載放大效 應(yīng)

14、，材料本身的固有力學(xué)特性應(yīng)滿足此要求。 聲屏障材料及吸聲單元的選擇。應(yīng)結(jié)合聲學(xué)及力學(xué)要求，正確選擇背、面 板材質(zhì)。 吸聲材料面板穿孔率、空腔、厚度等。應(yīng)達(dá)到聲學(xué)與力學(xué)的完美結(jié)合，既有良好的吸聲效果、又滿足結(jié)構(gòu)的安全可靠。 聲屏障單元間、聲屏障單元與型鋼立柱間（2）施工注意事項(xiàng) 各工序應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范進(jìn)行質(zhì)量控制，每道工序完成后應(yīng)進(jìn)行 檢驗(yàn)。質(zhì)量檢查記錄、質(zhì)量證明文件等資料完整齊全。 聲屏障基礎(chǔ)施工時(shí)，應(yīng)確認(rèn)孔位無誤后再施工。放孔時(shí)應(yīng)由橋梁、涵洞向 兩側(cè)依次進(jìn)行。 如基礎(chǔ)與其他建筑物或地下設(shè)施發(fā)生沖突， 應(yīng)及時(shí)向設(shè)計(jì)單位反 饋信息，以便及時(shí)解決。 樁基礎(chǔ)施工時(shí)應(yīng)先做靜載試驗(yàn)，試樁根數(shù)不小

15、于總樁數(shù)的1%，水平力要求做雙向測試， 重點(diǎn)測試背離軌道的水平力， 當(dāng)試樁承載力達(dá)到承載力要求時(shí)方 可大面積施工，如有不符，須及時(shí)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系。 樁基施工時(shí)，混凝土均勻灌注，振搗，嚴(yán)禁出現(xiàn)斷樁、錯(cuò)頸現(xiàn)象，混凝土 澆筑應(yīng)一次性完成。 底梁宜連續(xù)澆筑，每隔25m或26m設(shè)伸縮縫1處，伸縮縫處設(shè)雙樁。 聲屏障安裝前， 對 H 型鋼立柱進(jìn)行檢查， 符合要求后方可進(jìn)行聲屏障安裝 施工。不符合要求之處及時(shí)進(jìn)行整改處理。 聲屏障在正式安裝前，先進(jìn)行樣板段聲屏障的安裝，由施工單位、監(jiān)理單 位、廠家三方進(jìn)行驗(yàn)收，以解決安裝過程中存在的問題。 材料與材料、單元板與單元板、單元板與立柱、單元板與基礎(chǔ)之間的連接 應(yīng)

16、有抵抗列車運(yùn)行脈動(dòng)力、 抵抗伸縮變形、 避免噪聲泄露和二次結(jié)構(gòu)噪聲的相應(yīng) 構(gòu)造措施。 連接部件等防腐蝕保護(hù)層不得破壞， 如遇損壞，必須保證無水進(jìn)入保護(hù)部 位，并及時(shí)修復(fù)保護(hù)層，不得出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。(3) 其他要求 單元板的材料必須滿足高速列車脈動(dòng)力要求，保證運(yùn)行安全。 單元板結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、標(biāo)準(zhǔn)化，便于施工安裝和養(yǎng)護(hù)維修。 正常使用條件下單元板的整體使用年限不低于 25年。 單元板內(nèi)部結(jié)構(gòu)、單元板與單元板、單元板與立柱、單元板與橋面、單元 板與基礎(chǔ)之間的連接應(yīng)有抗拒列車運(yùn)行脈動(dòng)力、 抵抗伸縮變形、 避免噪聲泄漏和 二次結(jié)構(gòu)噪聲的相應(yīng)結(jié)構(gòu)措施。 所有橡膠制品均采用 三元乙丙橡膠 ，適用于溫度在 -

17、40 C+60 C 地區(qū)，必 須抗老化，使用期內(nèi)保證位置穩(wěn)定，功能完好。性能參數(shù)需滿足下表要求。表2:三元乙丙橡膠性能列表序號名稱性能指標(biāo)1硬度55+5 度2拉伸強(qiáng)度>14KPa3拉斷伸長率> 300%4脆性溫度< -60%5恒定壓縮永久變形 20 °CX 24h< 20%6耐臭氧老化 2mg/L,20%伸長，40 Cx 96h無龜裂7熱空氣老化70Cx 96h拉伸強(qiáng)度降低率v 15%拉斷伸長率降低率v 30%硬度變化（IRHD）0-10 度8耐水性增重率20Cx 13hV 4%9耐油污性膨脹率（一號機(jī)油）V 45%10撕裂強(qiáng)度> 30KN/m11隔曰量

18、> 25dB12使用年限> 15年相對于金屬屏障，雖然混凝土材料在經(jīng)濟(jì)上極具競爭力，但國內(nèi)外研究結(jié)果表明，混凝土材料聲屏障的固有頻率接近高速列車行駛時(shí)的干擾力頻率，這對混凝土材料聲屏障的結(jié)構(gòu)安全非常不利，如何改善鋼筋混凝土板構(gòu)造、吸聲材料及 其連接方式，使其結(jié)構(gòu)固有頻率盡量遠(yuǎn)離干擾力頻率目前尚未解決，而我公司的 微孔巖板經(jīng)檢測完全避免了該情況的發(fā)生，因此微孔巖聲屏障必將在未來的鐵路 噪聲治理中發(fā)揮更加重要的作用。附件：常用鐵路屏障材料性能表表1鋁合金復(fù)合吸聲板性能指標(biāo)序號名稱性能指標(biāo)1降噪系數(shù)> 0.72隔曰量> 25dB3面密度< 40kg/m24抗沖擊符合鐵路聲屏障聲學(xué)構(gòu)件技術(shù)要求及檢測方法(TB/T3122-2005)5防火性能防火等級應(yīng)滿足建筑材料及制品燃燒性能分級(GB8624-2006)規(guī)定的B2級以上6防腐蝕聲屏障聲學(xué)構(gòu)件的金屬部件的防腐蝕年限應(yīng)不小于25年7抗