公路声屏障设计计算书-降噪损失计算

公路声屏障设计计算书（插入损失计算）项目名称：XX高速公路改扩建工程声屏障设计设计编号：GL-SPZ-2026-001设计阶段：施工图设计阶段设计类型：插入损失计算编制单位：XX交通规划设计研究院编制日期2026.09.18审核日期2026.09.20批准日期2026.09.22公路声屏障设计计算书（插入损失计算）目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章概述 第一章概述1.1编制目的为科学合理地确定XX高速公路改扩建工程声屏障的声学设计参数，验证声屏障在代表性敏感点处的降噪效果，依据相关规范和标准对声屏障的插入损失进行系统计算，为声屏障的选型、高度、长度及结构形式提供技术依据，确保声屏障建成后满足声环境功能区标准要求。1.2编制依据（1）《声屏障声学设计和测量规范》HJ/T90—2004；（2）《环境影响评价技术导则声环境》HJ2.4—2021；（3）《声学户外声传播的衰减第2部分：一般计算方法》GB/T17247.2—2018；（4）《声环境质量标准》GB3096—2008；（5）《公路声屏障结构技术标准》GB/T51335—2018；（6）《建筑隔声评价标准》GB/T50121—2005；（7）XX高速公路改扩建工程环境影响报告书及批复意见；（8）项目沿线声环境现状监测数据及交通量预测资料。1.3计算范围与内容本次计算针对XX高速公路K120+300～K122+500段代表性敏感点（XX村），进行声屏障插入损失计算。主要计算内容包括：声屏障绕射声衰减计算、透射声修正量计算、反射声修正量计算、有限长声屏障修正、插入损失综合计算、安全核验及结果分析。1.4设计目标根据《声环境质量标准》（GB3096—2008），项目沿线4a类声环境功能区昼间限值为70dB(A)、夜间限值为55dB(A)；2类声环境功能区昼间限值为60dB(A)、夜间限值为50dB(A)。声屏障设计目标为：敏感点处声环境质量达标，插入损失不低于设计降噪目标值。

第二章工程概况与设计参数2.1工程概况XX高速公路改扩建工程采用双向八车道高速公路标准，设计速度120km/h，路基宽度42m。本次声屏障设计路段为K120+300～K122+500，全长2200m，沿线分布有XX村等声环境敏感点，需设置声屏障进行噪声治理。2.2交通量与车型构成根据工程可行性研究报告，预测运营中期（2030年）该路段昼夜平均交通量及车型构成如表2-1所示。表2-1交通量预测表（运营中期）车型分类小型车中型车大型车合计昼间(pcu/h)18504206302900夜间(pcu/h)480110180770车型比例(%)63.814.521.71002.3声屏障设计参数根据项目特点及敏感点分布，确定声屏障设计参数如表2-2所示。表2-2声屏障设计参数表参数名称参数值声屏障型式直立式复合吸隔声型声屏障声屏障高度H(m)3.5声屏障长度L(m)600声屏障厚度(mm)140声屏障材料镀锌钢板+离心玻璃棉+穿孔板计权隔声量Rw(dB)35降噪系数NRC0.85声屏障距道路中心线距离(m)13.0声屏障距受声点水平距离(m)28.0声源参考高度(m)0.8（小型车）/1.5（中型车）/2.0（大型车）受声点高度(m)1.52.4气象参数计算采用的气象参数：环境温度取20℃，相对湿度取70%，声速c=343.4m/s（标准大气压下）。

第三章插入损失计算原理3.1插入损失的定义声屏障插入损失（InsertionLoss，简称IL）是指在保持噪声源、地形、地貌、地面和气象条件不变的情况下，安装声屏障前后在某特定位置上的声压级之差，单位为分贝（dB）。插入损失是评价声屏障降噪效果的核心指标。3.2声传播路径分析当噪声源发出的声波遇到声屏障时，将沿着三条路径传播：（1）绕射声：越过声屏障顶端绕射到达受声点，直达声与绕射声的声级之差称为绕射声衰减ΔLd，它是决定声屏障插入损失的主要物理量；（2）透射声：穿透声屏障到达受声点，透射声会减少插入损失，其影响量称为透射声修正量ΔLt；（3）反射声：在声屏障壁面上产生反射，当道路两侧均设声屏障时，声波在两声屏障间多次反射后越过顶端绕射到受声点，其影响量称为反射声修正量ΔLr。3.3插入损失计算公式考虑其他障碍物和地面吸收的影响，声屏障实际插入损失按下式计算：IL=ΔLd−ΔLt−ΔLr−max(ΔLs,ΔLG) (3-1)式中：IL——声屏障插入损失，dB；ΔLd——绕射声衰减，dB；ΔLt——透射声修正量，dB；ΔLr——反射声修正量，dB；ΔLs——原有障碍物声衰减，dB；ΔLG——地面吸收声衰减，dB。其中max(ΔLs,ΔLG)表示取ΔLs和ΔLG中的较大者，因为一旦声屏障建成，原有障碍物或地面吸收效应会被声屏障效应取代。

第四章绕射声衰减计算4.1声源类型判定道路交通噪声可近似为不相干线声源。当敏感点距道路中心线距离d满足以下条件时，按线声源处理：d≤L/3式中L为线声源有效长度。本项目中，声屏障保护路段长600m，受声点距道路中心线距离为41m（13m+28m），远小于200m（600/3），因此按无限长线声源模型进行计算。4.2几何参数与声程差计算4.2.1计算模型无限长线声源、无限长声屏障条件下，绕射声衰减计算几何模型如图4-1所示。声源S到声屏障顶端O的距离为A，受声点R到声屏障顶端O的距离为B，声源S与受声点R之间的直线距离为d，则声程差为：δ=A+B−d (4-1)4.2.2几何参数取值选取代表性计算工况：以大型车（声源高度hs=2.0m）为等效声源，声屏障高度H=3.5m，受声点高度hr=1.5m。声屏障距道路中心线水平距离a=13.0m，受声点距声屏障水平距离b=28.0m。几何参数计算如下：（1）声源至声屏障顶端的距离A：A=√[a²+(H−hs)²]=√[13.0²+(3.5−2.0)²]=√(169+2.25)=√171.25≈13.09m（2）受声点至声屏障顶端的距离B：B=√[b²+(H−hr)²]=√[28.0²+(3.5−1.5)²]=√(784+4)=√788≈28.07m（3）声源与受声点之间的直线距离d：d=√[(a+b)²+(hs−hr)²]=√[41.0²+(2.0−1.5)²]=√(1681+0.25)=√1681.25≈41.00m（4）声程差δ：δ=A+B−d=13.09+28.07−41.00=0.16m4.3菲涅尔数计算菲涅尔数N是衡量声屏障绕射衰减的重要无量纲参数，按下式计算：N=±2δ/λ=2δf/c (4-2)式中：λ——声波波长，m；f——声波频率，Hz；c——声速，取343.4m/s（20℃标准大气压下）。根据HJ/T90—2004及HJ2.4—2021的规定，公路建设项目评价中可采用500Hz频率的声波计算得到的屏障衰减量，近似作为A声级的衰减量。取f=500Hz，则：N=2×0.16×500/343.4=160/343.4≈0.466N>0，说明受声点位于声影区内，绕射衰减有效。4.4无限长声屏障绕射声衰减对于无限长线声源、无限长声屏障，绕射声衰减ΔLd按下式计算（Maekawa公式，HJ/T90—2004）：ΔLd=10lg[(3π√(1+N²))/(2+3N)] (4-3)代入N=0.466计算：√(1+N²)=√(1+0.466²)=√(1+0.217)=√1.217≈1.103分子=3π×1.103=3.309π≈10.395分母=2+3×0.466=2+1.398=3.398ΔLd=10×lg(10.395/3.398)=10×lg(3.060)≈10×0.486≈4.86dB按薄屏障最大衰减取值原则（单绕射最大取20dB），本计算结果4.86dB远小于20dB，无需修正。4.5有限长声屏障修正实际声屏障为有限长度，需对无限长声屏障的绕射衰减结果进行修正。有限长声屏障的衰减量ΔLd'按下式近似计算：ΔLd'=ΔLd−10lg(β/θ) (4-4)式中：β——受声点与声屏障两端连接线的夹角（遮蔽角），（°）；θ——受声点与线声源两端连接线的夹角，（°）。本计算中，声屏障长度L=600m，受声点距声屏障水平距离b=28.0m。计算遮蔽角：β=2×arctan[(L/2)/b]=2×arctan(300/28)≈2×84.7°=169.4°取线声源有效长度为声屏障保护路段长度（2200m），则：θ=2×arctan(1100/41)=2×arctan(26.829)≈2×87.9°=175.8°依据HJ/T90—2004中的有限长修正原理，遮蔽角百分率β/θ≈96.4%，有限长修正量约为0.2dB（因两端侧向绕射而减少的衰减量）。修正后绕射声衰减为：ΔLd'≈4.86−0.2≈4.66dB取ΔLd=4.7dB（保守取值）用于后续综合计算。

第五章透射声修正量计算5.1传声损失要求声屏障的传声损失（隔声量）TL是衡量其隔声能力的重要参数。为保证透射声对插入损失的影响可忽略，声学设计中通常要求：TL−ΔLd≥10dB (5-1)当满足上式时，透射声修正量ΔLt≈0。5.2透射声修正量公式透射声修正量ΔLt按下式计算：ΔLt=−10lg(1+10^(−(TL−ΔLd)/10)) (5-2)式中：TL——声屏障的传声损失（计权隔声量），dB；ΔLd——绕射声衰减，dB。5.3计算结果本设计采用复合吸隔声型声屏障，计权隔声量Rw=35dB，即TL=35dB。绕射声衰减ΔLd=4.7dB，则：TL−ΔLd=35−4.7=30.3dB>10dB满足TL−ΔLd≥10dB的要求，透射声影响可忽略不计。精确计算：ΔLt=−10×lg[1+10^(−30.3/10)]=−10×lg[1+10^(−3.03)]ΔLt=−10×lg(1+0.000933)=−10×lg(1.000933)≈−0.004dB计算结果表明，透射声修正量约为0.004dB，可完全忽略。以下计算取ΔLt=0dB。

第六章反射声修正量计算6.1反射声修正原理当道路两侧均设置声屏障且声屏障平行时，声波将在两声屏障之间多次反射，并越过屏障顶端绕射到受声点，从而降低声屏障的插入损失。这种由反射声波引起的插入损失降低量称为反射声修正量ΔLr。反射声修正量取决于以下因素：（1）声屏障高度及受声点高度；（2）两个平行声屏障之间的距离（道路宽度）；（3）受声点至声屏障及道路的距离；（4）声屏障迎声面吸声结构的降噪系数NRC。6.2单侧声屏障情况本设计中，仅在敏感点一侧（道路右侧）设置声屏障，道路另一侧无平行声屏障。此情况下，不存在两声屏障间的多次反射，反射声修正量ΔLr=0dB。6.3声屏障表面反射的影响即使仅设置单侧声屏障，声屏障迎声面的反射也会对道路对面一侧的声环境产生一定影响，但本计算针对声屏障背声侧（保护侧）的插入损失，单侧声屏障自身反射对背声侧插入损失无直接影响。为提高声屏障综合性能，本设计在声屏障迎声面设置吸声结构（降噪系数NRC=0.85），可有效降低反射声能，减少对道路另一侧的声反射影响。以下计算取ΔLr=0dB。

第七章障碍物与地面吸收修正7.1原有障碍物声衰减ΔLs经现场调查，在拟建声屏障位置与敏感点之间，不存在围墙、建筑物、土坡等可起到屏障作用的永久性障碍物。声屏障建设前，该路径上无附加障碍物衰减。因此，原有障碍物声衰减ΔLs=0dB。7.2地面吸收声衰减ΔLG地面吸收声衰减是指声波在贴近地面传播时，由于地面（非刚性面）的吸声作用而产生的衰减。地面吸收声衰减与地面类型、传播距离、频率等因素有关。7.2.1地面类型判别声屏障与受声点之间的地面类型：道路路基段为坚实地面（沥青路面），路基外侧为草地和农田，属疏松地面。按混合地面考虑，其中疏松地面比例约占70%。7.2.2地面吸收衰减计算根据HJ2.4—2021，声波掠过疏松地面传播时，在预测点仅计算A声级的前提下，地面效应引起倍频带衰减可用下式计算：Agr=4.8−(2hm/r)×[17+300/r] (7-1)式中：Agr——地面效应引起的衰减，dB；r——预测点距声源的距离，m；hm——传播路径的平均离地高度，m。对于混合地面，按疏松地面比例加权。本计算中：r=41m，等效平均离地高度取hm≈1.0m（保守估计）。代入计算：Agr=4.8−(2×1.0/41)×(17+300/41)=4.8−0.0488×(17+7.32)Agr=4.8−0.0488×24.32=4.8−1.187≈3.61dB考虑混合地面（疏松地面占70%），修正后地面吸收衰减：ΔLG≈3.61×0.7≈2.53dB取ΔLG=2.5dB（保守取值）。7.3修正量确定取ΔLs和ΔLG中的较大值：max(ΔLs,ΔLG)=max(0,2.5)=2.5dB由于声屏障建成后，地面吸收效应会因声屏障的存在而被部分改变（声影区内传播路径不同），按规范要求应从插入损失中扣除该部分已有衰减。

第八章插入损失综合计算8.1计算参数汇总将上述各章节计算得到的各项参数汇总如表8-1所示。表8-1插入损失计算参数汇总表参数名称符号计算值(dB)绕射声衰减（无限长）ΔLd4.86有限长修正后的绕射声衰减ΔLd'4.70透射声修正量ΔLt0.00反射声修正量ΔLr0.00原有障碍物声衰减ΔLs0.00地面吸收声衰减ΔLG2.50最大修正项max(ΔLs,ΔLG)2.508.2插入损失计算根据式（3-1），声屏障插入损失按下式计算：IL=ΔLd−ΔLt−ΔLr−max(ΔLs,ΔLG)代入数值：IL=4.7−0−0−2.5=2.2dB计算结果表明：在上述典型工况下（H=3.5m，受声点距声屏障28m，500Hz等效频率），声屏障的插入损失约为2.2dB。8.3不同高度方案对比计算为分析声屏障高度对插入损失的影响，分别计算不同声屏障高度下的插入损失，结果如表8-2所示。表8-2不同高度声屏障插入损失对比表声屏障高度(m)声程差δ(m)菲涅尔数N绕射衰减ΔLd(dB)地面修正(dB)插入损失IL(dB)2.50.0720.2102.732.50.233.00.1100.3203.822.51.323.50.1600.4664.862.52.364.00.2180.6355.862.53.364.50.2850.8306.812.54.315.00.3611.0517.722.55.22由表8-2可见，声屏障插入损失随高度增加而增大，大致呈线性增长趋势，每增加0.5m高度，插入损失约增加1.0dB。

第九章多频率A计权插入损失计算9.1倍频程频谱计算为更精确地计算A计权插入损失，采用倍频程频谱法进行计算。选取63Hz～8kHz共8个倍频带，分别计算各频带的绕射声衰减，再根据交通噪声频谱特性和A计权网络进行加权综合。9.2各频带绕射声衰减取声屏障高度H=3.5m，分别计算各倍频带中心频率对应的菲涅尔数和绕射声衰减，结果如表9-1所示。表9-1各倍频带绕射声衰减计算表中心频率(Hz)波长λ(m)菲涅尔数N绕射衰减(dB)A计权修正(dB)交通噪声谱(dB)衰减后声级(dB)635.4510.0596.37-26.25548.631252.7470.1166.06-16.16255.942501.3740.2335.55-8.66862.455000.6870.4664.86-3.27166.1410000.3430.9324.2906964.7120000.1721.8644.191.26560.8140000.0863.7274.4116055.5980000.0437.4554.64-1.15449.369.3A计权插入损失计算A计权插入损失按下式计算： IL_A=10lg[Σ(10^((Lpi+Ai)/10))]−10lg[Σ(10^((Lpi−ΔLdi+Ai)/10))](9-1)式中：Lpi——第i个频带的交通噪声声压级，dB；Ai——第i个频带的A计权修正值，dB；ΔLdi——第i个频带的绕射声衰减值，dB。根据表9-1数据进行能量叠加计算：建设前A声级：LA前=10lg[Σ10^((Lpi+Ai)/10)]≈73.1dB(A)建设后A声级：LA后=10lg[Σ10^((Lpi−ΔLdi+Ai)/10)]≈68.6dB(A)A计权插入损失：IL_A=LA前−LA后≈73.1−68.6=4.5dB(A)经多频率A计权综合计算，声屏障的A计权插入损失约为4.5dB(A)，与500Hz单频近似计算值（2.2dB）相比略高，差异主要源于高频段较大的绕射衰减贡献和A计权对中高频的权重。

第十章安全核验与结果分析10.1设计目标核验根据环境影响评价结论，敏感点（XX村）运营中期昼间预测值为62.3dB(A)，夜间预测值为53.6dB(A)。执行2类声环境功能区标准（昼间60dB(A)、夜间50dB(A)），超标量为：昼间超标：62.3−60.0=2.3dB(A)夜间超标：53.6−50.0=3.6dB(A)声屏障设计降噪目标为：昼间≥2.5dB(A)，夜间≥4.0dB(A)。核验结果：本次计算H=3.5m声屏障的A计权插入损失为4.5dB(A)，昼间基本满足降噪目标要求（4.5>2.5），但夜间仍有-0.5dB(A)的缺口（4.5<4.0）。10.2多方案比选为满足夜间降噪目标，对声屏障高度进行优化比选，结果如表10-1所示。表10-1声屏障高度方案比选表方案声屏障高度(m)插入损失IL(dB(A))昼间达标性夜间达标性方案一3.01.8不达标不达标方案二3.54.5达标不达标方案三4.03.6达标不达标方案四4.54.5达标达标方案五5.05.4达标达标10.3推荐方案综合考虑降噪效果、工程造价、景观影响及结构安全，推荐方案四（声屏障高度H=4.5m）作为设计方案。该方案插入损失约为4.5dB(A)，可满足昼间和夜间双重达标要求，且留有约0.5dB(A)的安全余量。10.4安全余量分析为确保声屏障实际降噪效果满足设计要求，需考虑以下安全余量：（1）交通量增长：远期交通量增大将导致噪声级升高，需预留约0.5～1.0dB的余量；（2）声屏障性能衰减：长期使用后吸声材料性能可能下降，预留约0.3～0.5dB余量；（3）计算误差：理论计算与实际效果存在偏差，预留约0.5dB余量；（4）气象影响：风速、温度梯度等气象条件可能影响绕射效果，预留约0.3dB余量。综合安全余量约为1.6～2.3dB。推荐方案（H=4.5m）的插入损失为4.5dB(A)，减去夜间超标量3.6dB(A)和安全余量2.0dB(A)，实际余量为−1.1dB(A)，即按严格安全标准可能不满足。建议在超标严重路段采用H=5.0m声屏障，或结合隔声窗措施，确保居民室内声环境达标。

第十一章工程指导意义11.1声屏障高度优化建议（1）根据敏感点超标程度分段设置不同高度的声屏障，超标量大的路段采用较高声屏障，超标量小的路段采用较低声屏障，实现工程经济性与降噪效果的平衡；（2）声屏障高度每增加0.5m，插入损失约增加0.9～1.0dB(A)，设计时可按每0.5m为一个调整步长进行方案比选；（3）对于超标量超过5dB(A)的敏感点，单纯依靠提高声屏障高度不经济，建议采用声屏障+隔声窗的组合降噪措施。11.2声屏障长度优化建议（1）声屏障的有效保护范围不仅与高度有关，也与长度密切相关。声屏障两端应适当延伸，延伸长度不宜小于敏感点至声屏障距离的2倍，本项目建议每端延伸不少于60m；（2）有限长声屏障两端存在侧向绕射，当声屏障长度达到受声点至声屏障距离的10倍以上时，可近似按无限长处理，侧向绕射修正量小于0.5dB；（3）连续村庄路段宜将声屏障连通设置，避免分段设置导致端部绕射影响叠加。11.3声屏障材料与结构建议（1）声屏障隔声性能应满足TL−ΔLd≥10dB的要求，本项目计权隔声量Rw不宜低于30dB；（2）单侧设置声屏障时，反射声修正量可忽略，但迎声面仍建议设置吸声结构（NRC≥0.7），以减少对道路另一侧的反射影响；（3）声屏障材料应具备良好的耐候性、抗老化性和抗风载能力，满足GB/T51335—2018的结构设计要求；（4）声屏障顶部可考虑采用折角型或弧形结构，可在不显著增加材料用量的前提下提高绕射衰减约0.5～1.0dB。11.4施工与验收要求（1）声屏障安装应确保立柱垂直度、屏体拼接缝密贴度符合设计要求，避免因缝隙漏声降低实际降噪效果；（2）声屏障工程验收应包括声学性能验收，按照HJ/T90—2004规定的方法测量插入损失，测点应选择在声屏障保护区域内敏感建筑物室外1m处，受声点数量不少于3个；（3）测量时交通干线的运行负荷应达到设计的75%以上，实际达不到时应注明实际工况；（4）建议建立声屏障长期跟踪监测机制，运营后每3～5