公路 隧 道 降 噪 重 点 研 究

——吸声纤维喷涂材料在公路隧道降噪中的运用

提要：通过吸声纤维喷涂材料在京珠高速广州龙头山隧道的降噪实践,及对公路隧

道噪声特点的分析，提出公路隧道降噪重点：（1）缩短混响时间，提高隧道广播语

音清晰度，保证灾后救生需要；（2）降低风机周围、设备房内的噪声，改善管理人

员工作环境；（3）降低隧道洞口的噪声，减少隧道噪声对洞外环境的影响。

目前我国没有公路隧道噪声标准、检测方法和规范,已建成的公路隧道、城市道路隧道中，多数没有做吸声降噪处理，交通噪声经过隧道壁面、地面多次反射，混响声、直达声等迭加，隧道内的噪声高达90 dB(A)以上，对驾乘人员、检修人员和隧道出入口居民形成了一定的损伤。

【公路隧道噪声的危害】《城市区域环境噪声标准》将70 dB 、55dB作为白天和夜间的环境噪声控制标准，超过这一限值，会对人和自然产生危害。

世界卫生组织在英国《新科学家》周刊发表的报告警告说，噪音是引起紧张和导致很多人死亡的重要原因，在欧洲，心脏疾病或中风死亡的人中，有3%是因为交通噪音所致，全球每年可能有21万人死于噪音。新的数据还显示，可能有2%的欧洲人的睡眠受噪音的严重干扰，另有至少15%的人因为噪音而心烦意乱。研究者估计，有3%的耳鸣病症是长期生活在高强度交通噪音环境下造成的。（见注释①）

国内医学专家认为，一般情况下，超过60 dB的噪音将给人类带来损伤，80、90以上dB的噪音就会使听力受损，而呆在100-120 dB的空间内，如无意外，一分钟就会暂时性失聪即致聋。1998年，有关专家在对江苏、四川、贵州等省份调查时发现，听力中等损伤程度的人群占4.4%，与国际卫生组织采集到的全球平均水平相近，而噪声是引起听力下降的重要原因。（见注释②）

目前，对交通隧道噪声缺少专门研究，但可肯定，交通隧道噪声产生的危害远高于地表，特别是在隧道出入口、地铁月台、设备机房及轴流风机附近的噪声影响更大。近年来各地对隧道噪声的投诉时有报道。

【公路隧道噪声特点】公路隧道噪声主要来自汽车发动机噪声、汽车轮胎与路面磨擦声、隧道轴流风机和设备房的噪音。

重庆冯基学测量表明，公路隧道噪声有以下特点：城市公路隧道内的噪声为90.4-91.3 dB(A)，隧道深处与洞口的噪声大小变化不大；隧道内噪声主要是车辆噪声；风机噪声与风机和交通叠加噪声相差有10 dB(A)；隧道内比隧道外噪声高8-11 dB(A)；隧道内噪声以混响声为主，且混响声高出直达声许多。

【隧道噪声治理措施】交通隧道内的降噪声措施一般可分为主动降噪和被动降噪两方面：

主动降噪措施主要是选择低噪音设备、选用降噪路面材料等，主动措施一般能降低噪声 5dB（A），效果明显，但主动降噪措施并不能解决隧道内的混响问题。

被动降噪措施主要有：在隧道洞口一定范围内安装吸声体，拱顶喷覆纤维吸声材料，侧墙安装吸声板材,路面使用降噪沥青等，被动降噪除直接降低噪声外，还能解决隧道内的混响问题。

主动降噪与被动降噪是交通隧道降噪的有机组成部分，两者相互补充，相得益彰。由于交通隧道的特殊结构，有效的被动降噪措施是解决隧道混响噪声重要环节。

【龙头山隧道降噪实验】龙头山隧道是国道主干线京珠高速广州绕城公路东段（广州珠江黄埔大桥）的一部分，是目前国内最长的双向分离式八车道高速公路隧道，设计速度 100km/h ，位于广州黄埔区龙头山森林公园内。

为减少隧道噪声对龙头山森林公园生态环境的影响，建设单位广州珠江黄埔大桥建设有限公司、声学承包单位南京亚光实业公司，在隧道4个洞口 150米 内的 4米 以上侧墙和拱顶，采用E-300植物纤维吸声喷涂材料进行了吸声降噪处理。在 4M 以下侧墙及地面未使用降噪材料的时, 华南国家计量测试中心测得声学处理后隧道内降噪量达6.2 dB(A)， 相当于噪声能量减少了75%；华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室测得声学处理前隧道内混响时间为3.5秒，处理后为1.7秒，混响时间缩短了一半。龙头山隧道侧墙如采用声学装饰材料,地面使用降噪声沥青,在不增加工程造价的前提下,降噪效果更为理想。

龙头山隧道给我们带来更为重要的意义在于，国家重点实验机构、检测机构、建设方、承包方致力于对隧道降噪效果的分析研究，首次提出了将缩短混响时间作为隧道降噪的重要目标之一，以满足隧道公共广播对声环境的需要，为灾害（主要是火灾）发生后紧急逃生人群避难赢得宝贵时间。

【混响时间与公共广播】隧道公共广播系统的对声环境要求，目前国家还没有规范，业界也无系统研究，我们试图通过对有关文献的回顾，谈谈隧道混响时间的改善对隧道公共广播的意义。

公路隧道本身具备有地下化及封闭性的特征，重大灾害特别是火灾事故发生后，当群众身处密闭或地下结构中，感觉到生命安全受到威胁时，偶发的意外事件将有可能发展成为灾难的潜在危机。长久以来，心理学家早已拒绝人们遇到灾难时会惊慌逃离现场的说法。英国学者Marchant所针对的避难时间计算是对灾难发生感知、作出反应、反应后采取行动、行动开始至抵达安全地点所需的所有时间总和。为此，紧急避难广播为逃生人员羸得宝贵时间。

 数个欧洲国家所共同组成的EUREKA组织，利用位于挪威Repparfjord附近废弃隧道，进行命名为499FIRETUN的隧道火灾试验计划。该隧道中的部分试验结果：火灾发生时，人员滞留在隧道中将具有高度危险性，火灾浓烟的发展与能见度条件将成为群众避难疏散与救援的限制。在火势燃烧10min后所形成的低能见度，避难群众及救援人员将无法利用引导标示进行疏散。（见注释③）因此，对于长度超出 1000m 以上的长大隧道，包括无线电广播，广播扩音喇叭等避难辅助设施设置必不可少。

西安交通大学对目前国内最长的秦岭终南山公路隧道、同济大学对隧道及地下工程（包括上海越江隧道、地铁）火灾安全研究，都将公共广播作为紧急逃生的重要策略。（见注释④）

戴璐、孟子厚《公共场所背景噪声的频谱建模》一文提出，“公共广播系统应具备的声压级至少要大于背景噪声声级15dB以上，以使公众能够正常接收和收听到广播，使广播的语言清晰可懂”。隧道内背景噪声过高、混响时间过长，必然影响隧道公共广播的语音清晰度。

【公路隧道降噪重点】目前，我国还没有隧道降噪规范。由于隧道的特殊结构和车辆运行中形成的运动长线声源及活塞风效应，使隧道内噪声达到90 dB(A)以上。从安全有效与经济合理两方面权衡，我们认为隧道降噪的重点是：

1、缩短混响时间，提高隧道内的语音清晰度，满足灾后救生需要。

降噪处理后,隧道内混响时间500～1000H_Z时，T₆₀=1.7～2.0±0.1S；语音广播大于背景噪声声级15dB以上。

2、加强对风机周围、设备房内的降噪措施。

风机附近的噪音可达100 dB(A)以上，为改善隧道管理人员的工作环境，有必要对风机周围进行重点降噪处理。

3、降低隧道洞口的噪声，减少隧道噪声对洞外环境的影响。

【吸声纤维喷涂材料简介】吸声纤维喷涂材料按其化学成分一般可分为植物纤维喷涂材料和无机纤维喷涂材料两大类。植物纤维喷涂材料的吸声性能略高于无机纤维，但防火等级为B1级，无机纤维为A级不燃材料。龙头山隧道使用的是喷覆式E-300植物纤维吸声材料。

吸声纤维喷涂是用专用设备，将纤维送至喷头，并与喷头周围喷出的雾状粘结剂均匀混合后喷向工作面，形成毛毯状的纤维结构。这种结构是由固态纤维与空气的多空结构，其显著的特点是固相和气相都以连续性的形式存在，在这种结构中，固态物质以纤维形式存在，并构成连续相骨架，而气相连续存在于纤维材料的骨架之中，由于这种结构的气孔率较高、气孔孔径和比表面积大，从而产生较强的吸声降噪效果。

值得指出的是，吸声纤维喷涂材料是强吸声材料，对中高频的吸声系数很高，而低频的吸声系数较低，在隧道中应将吸声纤维与其他声学材料合理搭配，不但能取得很好的降噪效果，还能保证装饰效果。

【吸声纤维喷涂材料在隧道降噪中的优势】吸声纤维喷涂材料与吸声板材或吸声体相比，更适合地下空间的降噪需要。一是吸声纤维直接喷涂在隧道基面，吸声纤维与基面不留空腔，可提高地下空间利用率；二是吸音板、吸声体需在基面安装轻钢龙骨等辅助材料，有可能对基面造成的损害，吸声纤维直接粘结在基面上，不用辅材，对基面还能起保护作用；三是与其他材料相比，吸声纤维综合造价低，能降低成本；四是施工快捷简便，不受隧道基面结构影响。吸声纤维喷涂材料的缺点是防水性能差；不耐磨擦，适合隧道内 三米 以上侧墙、拱顶喷涂。

注释：①《参考消息》 2007年8月25日 第7版《噪音是是致人死亡的重要原因》、 9月16日 第7版《噪音污染已成隐形杀手》

注释：② 卜行宽 教授在第十届全国耳鼻咽喉-头颈外科学术会议上的发言

注释：③金文良《台湾北宜高速公路雪山隧道避难联络通道设置间距研究》

注释：④朱合华《国内外交通隧道火灾安全研究现状及启示》

（作者：南京亚光实业公司 姜国辉）