城市快速路的交通噪声对高层住宅的影响分析
蓝声雄 王亚薇
一、引言
道路交通噪声主要指各种机动车辆在道路行驶过程中产生的综合噪声。根据噪声源不同可分为低频的牵引动力系统噪声、中低频的轮轨噪声和高频的制动系统噪声和鸣笛声等。车型（比）、车速、车流量和路面材料等是影响道路交通噪声的主要因素。
随着城镇化进程的加快，城市区域不断扩大，城市快速干线覆盖范围越来越广，城市快速干线在给人们带来交通便利的同时，也带来了严重的噪声污染。来自发动机的振动噪声、排气噪声以及鸣笛噪声等构成了一条条沿城市交通主干道的噪声带，超过了国家规定的城市区域噪声标准，严重干扰了居民的日常生活。据2016年统计资料显示，在直辖市和省会城市中，近1/3的城市道路昼间交通噪声平均值超过70 dB（A）。南京市主城12条快速路（高架桥）沿线250处噪声敏感点噪声昼间超标率接近50%，夜间超标率超过80%，直接影响快速路沿线35万居民。在广州市核心区范围内100 个道路监测点和18 个噪声敏感建筑物监测点中，昼间（2016年）平均等效声级为70.3 dB（A），夜间平均等效声级为70.2 dB（A），道路监测点和噪声敏感建筑物监测点在夜间的交通噪声污染较为严重。山西某市的城市主干线高架桥穿越高校校园，距高架桥中心线50米附近的三个教学楼白天室外噪声在68.1 dB（A）～75.6 dB（A），夜间室外噪声在54.3 dB（A）～72.8 dB（A） ，严重超过按GB 3 096～2 008声环境质量的1类和4a类标准。城市高架桥抬高了路基，加剧了道路交通噪声的影响高度和范围。
城市道路交通噪声构成复杂，高层建筑已成为城市主干道路和高架快速路交通噪声污染的重点对象。佛山市禅城区环境监测站的位国辉发布的监测结果显示，距主干路10米的大楼交通噪声随着楼层高度的增加由小变大再变小， 最大噪声级出现在离地面第7～10 层高度处。道路交通噪声预测模型在声场的水平分布预测精确度较高，但是对高层建筑物垂向上声场分布的预测准确度较差;现场分楼层实测是准确评估交通噪声对高层建筑物的影响较为稳妥可行的办法。中国科学院生态环境研究中心环境评价部的孙涛采用《环境影响评价技术导则声环境》（ HJ2.4 -2009） 推荐的交通噪声预测模式预测道路交通噪声对高层建筑的影响，预测出在第3～5层处噪声值达到最大，该结果比实测的最大噪声出现的楼层高度明显偏低。福建师范大学环境科学与工程学院的李家兵在福州市的监测结果表明，在距路肩18米处的30层高大楼，最大噪声出现在离地面第9层高度处。中国海洋大学信息科学与工程学院的庄敏等在青岛市的监测结果表明，距主干路中心线36～78米远的5栋楼中，噪声峰值点所在的楼层分别为9～12层，距路面36米左右高度达到交通噪声峰值。高层建筑交通噪声峰值点与主干道路中心线的连线与水平地面间的角度约为30°左右，这为粗略估算主干道路对沿线高层建筑的噪声污染峰值提供了快速简便的方法。
道路交通噪声污染在城市总体噪声污染中的比例越来越大，严重干扰城市交通干线沿线居民的生活、工作、学习和休息，已成为制约城市人居环境质量提高的重要因素。世界卫生组织自1999年以来的研究结果表明，长期暴露于城市道路交通噪声中对人体健康（循环系统）会产生严重的负面影响，噪声暴露群体的发病率和死亡率显著增加。如何有效减少道路交通造成的噪声污染是城市综合管理的重要任务之一。
道路交通噪声污染治理措施涉及声源控制、声传播途径控制及受声点阻隔三个方面。工程优化设计实验表明，采用橡胶沥青大孔隙降噪沥青混凝土路面可以降低胎噪5 dB（A）左右，声屏障措施可以降低受声处噪声强度15 dB（A）左右，在受声建筑上安装隔音窗可以降噪20 dB（A） 左右。在常见的7种典型的建筑外窗类型的实测对比实验中，普通的推拉铝合金单层玻璃窗能将夜间交通噪声从65 dB（A）左右降到45 dB（A）左右，而推拉塑钢单层玻璃双层窗和平开断桥铝中空玻璃窗两种窗型的隔音效果最好，能将夜间交通噪声从65 dB（A）左右降到35 dB（A）左右，可满足居住建筑室内声环境的要求。这表明，在受声建筑上安装隔音设备是比较经济有效的防治方法，但受限于需要面对众多的居民个体和各种类型的建筑結构，难以大范围快速推广。
目前的研究尚缺乏对道路交通沿线高层住宅建筑室内噪声减噪措施及效果的实证研究。本文以广州市东晓路高架桥快速路临近的高层住宅建筑为例，通过实地监测，对比分析高架桥快速干线交通噪声对临近高层建筑的垂直分布和房间隔音门窗的隔音效果，为居民对已有住宅建筑房间的减噪措施改造提供借鉴，降低道路交通噪声对居民生活和身体健康的影响。
二、噪声监测方案
1. 测点布置
噪声监测点位于广州市海珠区东晓路高架附近28层高（约100米）的电信大楼（图1）。电信大楼位于东晓路高架快速路和昌岗东路交界（立交桥）的西南角，北临海珠区中部的东西向主干线（双向8车道）昌岗东路和新港西路，东面是南北向的东晓路高架快速路（高架路双向4车道，桥下双向6车道，高架桥最高处约20米），西面是晓港中马路（双向2车道社区道路），两侧有浓密的行道树。电信大楼东侧距东晓路路肩20米，北面距昌岗东路路肩5米。
电信大楼底楼是车库，与东晓路底层路面和昌岗东路路基齐高。1～7层是中国电信办公楼层，8～28楼为居民住宅，有A、B、C三个楼梯/电梯单元，每栋楼梯单元有8套房间/住户，共有504户，约1 500人入住。沿着大楼四周地面布设G1～G14共14个噪声监测点，G1～G4是大楼前面平台，比邻路肩，与东晓路底层路面垂直距离为5米， 与高架桥上层路面垂直距离为10米左右，在G3和G4东面的高架桥两侧安装有4米高的隔声屏障。在电信大楼的东南角C栋的01房（G0）设置分楼层的噪声监测点，根据住户的意愿，对8～28楼的部分楼层开展监测。在大楼南侧的路面白线处设置一个观测断面，每隔5米采集一次噪声。
在24楼01房设置一个长期监测点，分别就阳台外和关窗后阳台内的噪声水平开展多日24小时的连续观察，以及昼间与夜间特定时段的噪声水平周变化观测。同时，在开关门窗、空调等不同措施下，记录01房不同房间内的噪声水平，分析其隔音效果。
2.测量仪器与方法
测量仪器为GM1356数字式噪音计，测量范围为30～130 dB（A），准确度为±1.5 dB，频率响应31.5 Hz～8.5 KHz，频率加权采用A（模拟人耳）加权，取样率2次/秒，时间特性选择慢速反应速率。室外取样时，距地面1.5米，距周围墙/建筑1米;在阳台外和阳台内取样时，只能保持距周围建筑0.3米;每个点连续观测3分钟，记录10～12次读数，再取其算术平均值。
三、结果分析
1.地面噪声空间分布
2019年9月22日（周日）10：30～11：30，电信大楼地面四周的噪声分布如图1所示。在靠近东晓路的东侧平台（G1～G4点）上的噪声水平是67.7～69.0 dB（A），满足4a类声环境功能区标准70 dB（A）。当距离东晓路高架快速路中心线70米（G6）时，噪声下降到58.7 dB（A）;当靠近晓港中马路（G9）时又升高到61.5 dB（A）。在被大楼和树木遮挡的楼下声影区（G7～G8）出现最低值56.5 dB（A）; 在靠近昌岗东路的两个交叉路口（G12和G14），噪声略高于70dB（A）。
2019年9月27日（周五）20：30～21：30，在大楼南侧的路面白线处每隔5米采集一次噪声，监测了两次。 图2a是20：30～21：00监测到的噪声随距离（东晓路中心线）的快速衰减，图2b展示的是用图2a中的经验公式估算的不同点的噪声与用21：00～21：30监测到的噪声的对比，二者吻合得较好。
2. 噪声垂向分布与隔音效果
2019年9月22日（周日）11：30～12：30，电信大楼南侧01单元（G0）典型楼层阳台外的噪声垂向分布及隔音效果如图3所示。1～7楼是电信公司办公室，无阳台可观测。部分8～28层住户中，部分住户不在家，部分住户不愿意合作，共监测了7层。
从地面到14楼，噪声水平从60.7～69.8 dB（A）逐渐升高，在14楼（56米）达到峰值，然后又逐渐降低，21～28楼阳台外的噪声都稳定在65 dB（A）左右，楼顶噪声低于28楼阳台外噪声约3 dB（A），高于地面噪声1 dB（A）。由于东晓路高架桥的作用，使噪声峰值出现的楼层比其他城市观测到的更高，比如佛山市禅城区距主干路10米的大楼交通噪声最大值出现在离地面第10 层，福州市距路肩18米处的大楼最大噪声出现在离地面第9层处，青岛市的距主干路中心线50米左右的大楼噪声峰值点在12层，距路面36米左右高度。如减去高架桥15米的高度，噪声峰值相对于高架桥路面的高度出现在40米左右，与青岛市观测的峰值噪声出现楼层高度相似。
在已监测的7户楼层中，只有14楼和24楼的阳台用铝合金单层玻璃窗封闭，14楼的推拉铝合金门窗已使用超过15年，密封不严，只能减少噪声9 dB（A）;24楼2016年新装的推拉铝合金门窗，能减少噪声15 dB（A），使阳台内噪声降低到50.4 dB（A），可达到0类（50 dB（A））和1类（55 dB（A））声环境功能区昼间的噪声控制标准。这7户的房间面向阳台的墙都改装成推拉玻璃落地门，28楼是一般的铝合金单层钢化玻璃门，关门后能降低噪声11 dB（A），使房间噪声减少到54 dB（A）;14、19和24楼是推拉塑钢双层玻璃隔音门，19楼的开放式阳台，隔音门使房间内噪声从阳台外的67 dB（A）减少到46 dB（A）;14楼关闭阳台窗户后，房间内噪声减少到46 dB（A）;24楼关上阳台窗户和隔音玻璃门后，噪声可减少到36 dB（A），可达到0类（40 dB（A））和1类（45 dB（A））声环境功能区夜间的噪声控制标准。
3.噪声变化与房间隔音效果分析
（1）噪声日变化。图4显示，以电信大楼南侧24楼01房为受声点，工作日（周四）和周末（周日）以东晓路快速干线为主的交通噪声呈现不同的特征。工作日阳台外在早上9：00和下午18：00点出现两个噪声峰值达68.7 dB（A），凌晨4：00噪声降低到59.6 dB（A），昼间噪声均值为66.9±1.2 dB（A）;关闭阳台推拉铝合金单层玻璃窗后，噪声降低到54.7±1.9 dB（A），减少噪声12.2 dB（A）。周末比工作日的噪声平均高1.9 dB（A），噪声峰值出现在早上7：00～8：00和下午13：00，达67.5 dB（A）;关闭阳台玻璃窗后，噪声降低到51.9±1.8 dB（A），减少噪声13.1 dB（A）;周末交通噪声对环境噪声的贡献更大，隔音窗减噪效果更明显。
（2）噪声周变化。图5显示，同样以电信大楼南侧24楼01房间阳台外为受声点，以每天早上8：00和晚上23：00为例，分析该点噪声的周变化。晚上23：00的噪声在一周中比较稳定，均值为63.1±0.5 dB（A）;早上8：00的噪声在一周中变化较大，周二最低，周四最高，均值为66.5±1.2 dB（A）。
（3）房间隔音效果。图6显示，2019年6月28日9：00～21：00，24楼01房间单元阳台外的噪声均值为66.6±1.2 dB（A），关上阳台玻璃窗（W7）后，阳台内的噪声均值为54.3±1.9 dB（A）;关上隔音門（W1～W2）和房内木房门后，房间1与房间2的噪声均值降为35.6±0.7 dB（A）和35.2±0.4 dB（A）。保持阳台玻璃窗和房间1与房间2的隔音门关闭，卫生间（W5）和厨房（W6）的门窗关闭，关上双层隔音窗（W3）与房内木房门后，房间3的噪声降到37.5±0.8 dB（A）;关上单层铝合金玻璃窗（W4）后，书房内的噪声降到45.4±0.5 dB（A）。房间3在2018年初安装的双层隔音窗（W3）比书房旧的单层铝合金玻璃窗（W4）有更好的隔音效果。
在关闭门窗后，需打开空调保持室内空气流通，新的变频空调将使房间1与房间2内噪声增加约2 dB（A），房间3和书房的噪声基本保持不变。关闭门窗和打开空调通风后，可确保三个房间的噪声满足夜间0类声环境控制标准40 dB（A），书房也可达到夜间1类声环境的控制标准45 dB（A）。
四、结语
本文回顾了我国城市交通噪声污染、影响与防治措施的研究现状，以广州市东晓路高架桥附近的电信大楼高层住宅为例，系统地监测和分析了城市快速干线交通噪声在大楼周围地面不同位置的噪声分布特征、不同楼层的垂直分布规律以及房间门窗的减噪效果。结果表明：工作日和周末以东晓路高架快速干线为主的交通噪声呈现不同的特征。以周日上午10：30～12：30监测结果为例，地面交通噪声随距离呈指数快速衰减，大楼西侧的声影区比大楼东侧路边平台的噪声均值低约12 dB（A）。
在垂直方向上，噪声先随高度增加而加大，地面噪声为60.7 dB（A），在14楼附近达到峰值约70 dB（A），然后再随高度增加而降低，21楼至28楼阳台外的噪声接近稳定65 dB（A），楼顶空气噪声为62 dB（A）。高架桥抬高了路面，加剧了交通噪声的影响范围和峰值噪声的出现高度。
阳台安装铝合金单层玻璃窗可降低噪声约15 dB（A），推拉塑钢双层玻璃隔音门和铝合金双层玻璃隔音窗可使房间噪声降低20～25 dB（A）;阳台窗和隔音门的组合可降低房间噪音30 dB（A）左右;关闭门窗后，即使打开空调通风，也可确保房间内噪声低于1类居民住宅声环境功能区的夜间控制标准40 dB（A）。这为城市交通干道沿线居民对住宅建筑房间的隔音措施改造提供借鉴。
