城市轨道交通工程施工噪声污染管控技术研究

陈 浩，赵文文，王大鹏

（南京地铁建设有限责任公司，江苏 南京 210014）

0 引言

近年来，在“新基建”的热潮下，轨道交通建设项目成为新风口，为各地经济稳步增长提供了新的支撑点。全国各大城市纷纷大力发展轨道交通建设，轨道交通施工噪声成为影响城市环境的重要因素。过量的噪声会影响周边居民的工作效率，危害居民身心健康，严重影响他们的正常生活和工作。据统计，2019年全国噪声污染举报中，建设施工噪声成为群众关注焦点，举报量占噪声举报的45.4%。由此可见，施工噪声虽然时间短，污染面积小，但是已成为中国环境污染治理中的主要难点，严重干扰了居民正常生活，处理好这一问题是城镇化建设的一项重要任务。因此，城市轨道交通施工噪声污染防治工作在轨道交通建设中尤为重要。

1 施工机械噪声污染研究

地铁的修建是一个漫长的施工过程，需要使用各种大型工程机械长期作业，施工车辆进出场频繁，产生的噪声不免会对周边环境产生持续的影响。高架线与车站施工所使用的施工机械主要有液压成槽机、挖掘机、钻孔机、装载机、吊车、推土机、混凝搅拌机、空压机、振捣棒、平地机等；地下线盾构法施工使用的施工机械主要有推土机、空压机、吊车、振捣棒、装载车等[1]。本研究对地铁施工的基坑开挖阶段和主体结构阶段主要施工机械噪声进行监测。

1.1 施工噪声监测方案

本研究选取南京至句容城际轨道交通工程白水桥工区的施工场地进行施工机械噪声现场监测，各项监测指标如表1所示。

表1 施工噪声环境排放监测指标Tab.1 Monitoring indexes of noise environmental emission in construction

本研究噪声监测采用杭州爱华AWA5688型多功能声级计。为保证监测结果的准确性，每次测量前必须在安静环境下对测量仪器进行声校准。频率计权选择A计权，时间计权选择F挡，施工机械监测方案见表2。

表2 施工噪声监测方案Tab.2 Construction noise monitoring scheme

1.2 噪声监测数据分析

表3 施工噪声监测样本分布Tab.3 Distribution of construction noise monitoring samples

本研究共获取监测样本75个，其中基坑开挖阶段数据29个，主体结构阶段数据42个，施工场界监测数据4个。为了增强样本数据的可靠性，本研究剔除了各项指标中明显偏大和明显偏小的监测样本，分析所用数据均来自处理后的有效样本。

1.2.1 施工噪声监测数据统计分析

本次监测数据代表值如表4所示。

表4 各样本监测数据代表值Tab.4 Representative value of monitoring data of each sample

结合图表，可以得到以下结论：

（1）从噪声排放水平（图1）来看，圆盘锯、切割机、鼓风机、风镐4种施工机械的排放水平较高，其次是搅拌机、空压机、长臂挖机、挖土机和装载机。

图1 施工机械噪声源的等效A声级及其样本偏差对比图Fig.1 Comparison chart of equivalent A sound level of construction machinery noise source and its sample deviation

（2）从波动情况（图2）来看，风镐、圆盘锯表现出了较大的波动性，而大型施工机械波动性较小，可见手持工具噪声波动性要普遍高于大型施工机械。波动情况也可以从F挡峰值和F挡谷值的差值上得到验证。

图2 施工机械噪声源的F档峰值和F档谷值对比图Fig.2 Comparison chart of peak value and valley value of F-gear of construction machinery noise source

2 施工噪声传播特征研究

2.1 衰减规律

由于施工现场有多个施工机械发出的噪声源，因此预测点可能同时受到各噪声源带来的噪声影响，可按照以下公式，计算多个噪声源对预测点的叠加影响：

式中：LpT为n个噪声源的噪声在预测点叠加后的总的噪声级；Lpi为第i个噪声源单独在预测点处的声压级。

施工现场的噪声衰减主要为几何发散引起的衰减。

施工机械的噪声可近似视为点声源处理，可按照以下公式，计算距离声源不同距离处的噪声值：

式中：Lp为距声源r米处的施工噪声预测值，dB（A）；Lp0为距声源r0米处的噪声参考值，dB（A）；

施工机械噪声级L与距离r的变化关系如表5所示，由结果可知，施工机械的噪声级随着距离的增大而减小。

表5 施工机械噪声距离衰减分析结果Tab.5 Analysis result of distance attenuation of mechanical noise in construction

2.2 达标距离

根据《建筑施工场界环境噪声排放标准》（GB 12523—2011），昼间限值70 dB，夜间限值55 dB。

表6 施工机械噪声达标距离Tab.6 Construction machinery noise standard distance

土石方阶段的施工机械昼间达标距离为9～51 m，达标距离最大的是风镐，为51 m。挖土机、装载机、长臂挖机和空压机的达标距离在20 m以内。因此土石方阶段施工时，除风镐外的上述施工机械设备至少距离场界20 m以上施工，场界噪声昼间才可能达标。风镐施工应距离场界至少51 m以上，并考虑采取降噪措施。

结构阶段的昼间达标距离为62～93 m，施工设备在距离场界至少93 m以上，场界噪声昼间有可能达标。

2.3 噪声预测模型

图3 施工机械不同阶段噪声距离衰减规律Fig.3 Attenuation law of construction noise distance at different stages：earthwork stage（a）；structural stage（b）

根据上节提出的噪声预测模式，结合现场测量得到的数据，以白水桥站工区为例，采用Cadna/A预测软件对施工噪声影响进行模型预测，该软件主要计算依据包括HJ2.4—2009、RLS90 JIS09613等标准，并采用专业领域内认可的方法进行修正[2]，并已通过生态环境部环境工程评估中心评审认证，软件可以三维模拟区域声级分布[3]。

本研究进行施工噪声环境排放模拟的基本思路是：将施工场界假定为平面，各施工机械的噪声源强均来自实测，对昼夜施工工况分别进行模拟，昼间包含各类施工机械同时施工，夜间禁止使用大型高噪声设备，如空压机、挖土机和长臂挖机，各施工机械实测噪声源强见表7。昼夜间施工噪声排放水平模拟结果见图4。

图4 昼间夜间噪声排放模拟对比图Fig.4 Comparison chart of daytime and nighttime noise emission simulation

根据噪声模拟计算结果，施工场界噪声排放值见表8。

表8 施工场界噪声排放值Tab.8 Noise emission value at construction site boundary

由结果可知，场界噪声昼夜间最大为79.7 dB（A），最小为67.5 dB（A）。均超出建筑施工场界噪声标准（GB12523—2011）规定的排放限值。需采取相应的降噪措施，减少施工噪声对周边声环境敏感点的影响。

3 施工期噪声控制措施

3.1 源头控制

施工场地应采用低噪声施工机械进行施工，专门安排人员定期对机械进行妥善保养和零件维护，及时更换损坏的常用零件，减少使用过程中的摩擦噪声。对于体积不大，形状固定的强噪声源可考虑加装隔声罩，将声源封闭在隔声罩内，可从源头处有效减少施工机械噪声，施工结束后及时关闭设备，从源头上切断噪声影响。

3.2 传播途径控制

作为城市轨道交通工程，为方便城市居民出行，路线不可避免地穿越城市建成区。对于周边分布有居住区的施工场地，施工单位在施工设备与敏感目标之间设置移动式声屏障，阻挡直达声的传播，大大减少对施工场地周边居民的噪声影响。

3.3 接受者的防护

施工场地周边敏感目标室内噪声主要是由窗户传进来的，当室外施工噪声大到一定程度时，会对室内居民正常生活产生干扰，可以通过给周围住户安装隔声窗的方式减少传进房间的施工噪声。由于施工现场周边敏感点为既有建筑，本身无隔声窗措施，因此，需要针对既有建筑进行外窗的隔声改造，首先对施工场地周边敏感点室外声环境进行监测，然后依据《民用建筑隔声设计规范》（GB50118—2010）的要求计算能够确保敏感点室内能够达标的外窗隔声量，选取合适的隔声窗，典型窗户的空气声隔声量[4]见表9。从表中可以发现，门窗的隔声量取决于其窗框型材和玻璃构造，因此可以通过优化这两点参数进行隔声窗设计。

表9 窗户的空气声隔声量[单位：dB（A）]Tab.9 Air sound insulation of windows [unit：dB（A）]

图5 加工棚Fig.5 Processing shed

图6 移动式声屏障Fig.6 Mobile sound barrier

图7 移动式设备隔声罩Fig.7 Movable sound insulation cover for equipment

图8 搅拌机防护棚Fig.8 Protective shed of mixer

3.4 合理安排施工时间

可通过合理安排施工程序，避免设备同时施工等措施降低施工噪声对周围敏感点造成的影响。针对不同功能的敏感点选择合适的施工时间，学校敏感点应尽量选取在休息日学校无人的时间段开工，居住敏感点应尽量选取在工作日昼间进行施工。夜间施工更容易对两侧敏感点处的声环境质量产生显著影响（＞5dB（A）），特别是对夜间睡眠的影响较大。因此，施工期间应禁止夜间（22：00—6：00）施工，避免夜间施工噪声污染，以减轻施工对周边居民生活的不利影响。如需夜间施工，需要向当地生态环境局提出夜间施工申请。在获得夜间施工许可后，方可在规定时间和区域内进行夜间施工作业，并在施工前向附近居民公告施工时间。

3.5 规范工人施工行为

工人在施工过程中，可能会由于施工不规范而造成施工噪声，主要有：

（1）施工工人的呼喊声

由于施工场地的施工设备多，面积大，施工人员的呼喊声也是施工噪声来源之一，施工人员有时还会利用喇叭来指挥施工。为了减少这类噪声，施工单位应定期开展施工教育，宣传文明施工理念，提高施工人员的素质，强化施工管理者和工人防止噪声扰民的意识。

（2）车辆鸣笛声

运输车辆进出施工场地发出的交通噪声和鸣笛噪声会对周边居民的正常生活产生干扰。应要求施工车辆在进出施工场地时做到减速慢行、禁止鸣笛。

（3）材料的碰撞声

施工时产生的材料碰撞声也是施工噪声的主要来源之一，例如钢筋的碰撞声就极其尖锐，声强和音调都较高，影响较为严重。针对此类噪声，可以在材料堆放处设置标语，提醒工人在进行材料装卸和搬运时，应该注意轻拿轻放，避免装卸和搬运过程中产生刺耳的碰撞声。

3.6 在线监控系统

可参考南京至句容城际轨道交通工程的做法，在所有施工场地采用在线监测技术对施工期间的环境噪声进行24 h实时监控测量。该系统对施工噪声进行实时监控，对噪声数据进行采集、分析和处理，并将结果每分钟上传一次。一旦监控到场界噪声超出《建筑施工场界环境噪声排放标准》（GB12523—2011）规定的相应限制，管理者可立即采取有效措施，通过查看实时监控，有效切断噪声污染源。

总结上述施工期噪声防护措施，针对各个阶段的不同噪声源可采取适宜、科学有效、经济合理的降噪措施，具体策略总结见表10。

图9 南京至句容城际轨道交通工程在线监测系统Fig.9 On-line Monitoring System of Nanjing-Jurong Intercity Rail Transit Project

4 结语

城市轨道交通施工噪声主要来源于施工机械噪声、施工人员呼喊声和材料转移碰撞声。本研究基于施工机械实测数据，分不同时段对基坑开挖和主体结构的噪声环境排放情况进行了模拟分析，从不同侧面反映了地铁施工噪声的特点。

（1）圆盘锯、切割机、鼓风机和风镐4种施工机械的噪声排放水平较高，其次是搅拌机、空压机、挖土机、长臂挖机和装载机。

（2）风镐、圆盘锯表现出了较大的波动性，而大型施工机械波动性较小，手持工具噪声波动性要普遍高于大型施工机械。

（3）基于环境排放类监测数据，本研究分不同时段对基坑开挖和主体结构的噪声环境排放情况进行了模拟分析，从不同层面反映了地铁施工噪声的特点。由结果可知，场界噪声昼夜间最高为79.7 dB（A），最低为64.9 dB（A）。均超出《建筑施工场界环境噪声排放标准》（GB12523—2011）规定的排放限值。可以通过合理摆放施工机械、设置临时声屏障、合理安排施工时间等措施，减少施工噪声对周边声环境敏感点的影响。

（4）对地铁施工噪声控制进行了研究。从噪声源处理、传播途径的控制以及接受者防护三个方面对施工噪声提出了一般性的防治方法。

本研究总结城市轨道交通工程施工过程中采取的一系列噪声控制措施，包含管理措施和技术措施，为国内同类型轨道建设项目的噪声控制提供宝贵经验。