神朔铁路新民镇段既有桥梁路基增设声屏障方案研究

摘要：针对神朔铁路府谷县新民镇噪声及环境污染治理工程，经现场调查研究，桥梁声屏障采用钢结构支架和在既有角钢栏杆上安装百叶窗式隔声条方案、路基声屏障采用条形混凝土锚杆基础、混凝土连续梁立柱基础及混凝土墩式基础，并对每种方案的结构构造进行详细介绍及优缺点比较。本设计方案可为既有电气化铁路声屏障工程提供参考。

关键词：既有电气化铁路；声屏障；钢结构支架；百叶窗式隔声条；条形混凝土锚杆基础；混凝土连续梁立柱基础；混凝土墩式基础

中图分类号：TU528文献标识码： A

工程概况

神朔铁路是我国“八五”计划重点建设项目之一，是中国神华能源股份公司矿、电、路、港、航系统工程的重要组成部分。它是我国继大秦铁路之后的第二条西煤东运的大通道，主要承担神府、东胜煤田的煤炭外运任务。西起陕西省神木县大柳塔镇，北与包神铁路相连，南与神延铁路相接，东至山西省朔州市，与北同蒲线接轨，在神池南与朔黄线相连，正线全长270公里。途经陕西、山西两省八县市，其中陕西境内100公里，山西境内166公里。

神朔铁路为国家Ⅰ级电气化重载铁路，行车速度160公里每小时。1996年7月1日建成通车，2004年5月万吨列复线改造完成。本着边运营，边建设的原则，经过近30年的运营发展，为地方区域经济的发展做出了巨大的贡献，建立了地企双赢的丰硕友谊和优良业绩。

神朔铁路东西贯穿新民镇，由于火车轰鸣震耳欲聋、煤尘飞扬遮天盖日，夜间骤然刹车声、鸣笛声高达120分贝，噪声及环境污染影响居民生产生活。为了改善居民生活环境，提高人民生活的幸福指数以及环保要求，在新民镇区段神朔铁路桥梁及路基上设置声屏障。该范围内桥梁有沙沟岔大桥，11-32m简支T梁、新民乡中桥，2-24m简支T梁、新城川立交桥，1-20m简支T梁、龙王庙沟中桥，4-16m简支T梁；路基总长为2947.3m，共有23段，单段最长为486.5m、最短为14m。

2 桥梁声屏障

由于桥梁梁体的长度和桥台的长度不同，桥梁声屏障设置时根据实际长度确定，因此梁分为32米、24米、20米及16米，桥台分为4米、5米、5.5米及6.5米等不同形式。桥梁设置声屏障时虽然梁和桥台长度不同，但其均采用相同的结构。

2.1钢结构支架方案

现场调查发现虽然既有桥梁设计时未预考虑声屏障设置要求，但在后期的万吨扩能改造时梁体之间增设了6道横隔板，并增设了低松弛钢绞线，经检算既有T梁外悬臂板满足声屏障立柱荷载要求，因此采用钢结构支架方案，见图1新钢结构支架图。

拆除既有角钢栏杆、支架及人道步板，预留U型螺栓不拆；支架横撑采用∠110×110×10mm和∠90×90×8mm背靠背焊接，斜撑采用∠110×110×10mm焊接为整体支撑声屏障和人行道板；声屏障立柱采用HW175X175mm型钢，高2.0米，H型钢立柱与钢板焊接采用角焊缝，使用E43型焊条，手工焊，焊缝必须饱满，焊接强度应达到基材强度，且符合《钢结构工程施工质量验收规范》；安装声屏障支架及立柱，利用预留U型螺栓与梁体连接，同时在支架上安装隔声人道板，人行道板采用厚为80mm,双层钢板中填充多孔吸声材料，吸声系数≥0.7，整体吸声量不小于35dB的新型隔声人行道板；声屏障板采用小瓦楞型复合吸声板，声屏障板与立柱连接采用M12卡紧件卡紧，在避车台处由于H型钢不能两侧固定声屏障板，在避车台声屏障立柱H型钢翼缘板上焊接18a#180X68X7mm槽钢，同样采用卡紧件将声屏障板卡紧；简支梁上角钢支架及声屏障立柱沿梁长方向布置,其中梁上人行道支架标准间距为1.5m，梁上声屏障立柱标准间距为1.5m，立柱及隔声板高满足环评专业要求；声屏障体下方顺桥向设12.6#126X53X9mm槽钢，槽钢焊接在立柱底钢板上，声屏障板支撑于槽钢上；声屏障立柱顶设置175X175X10mm的扣板，防止雨水流入H型钢立柱造成锈蚀；每隔2孔在梁端设置1处避车台。

2.2百叶窗式隔声条方案

现场调查发现虽然既有T梁外悬臂板满足声屏障立柱荷载要求，但是经检测发现既有人行道板角钢支撑U型螺栓锈蚀严重或施工纰漏，不能满足声屏障立柱荷载要求，因此采用在既有角钢栏杆上安装百叶窗式隔声条方案，见图4百叶窗式隔声条图。

声屏障板采用宽度为3cm、厚度为3mm、长度为1.5m的隔声条，隔声条两端各长2.5cm拧成麻花状，直接焊接在既有栏杆立柱上，隔声条与既有栏杆立柱成60度角、间距为2.5cm以达到隔声通风的效果，经计算经隔声板反射和顺60度方向上扬噪音后，可以满足隔声要求；隔声条与既有栏杆立柱连接采用双层满焊（焊缝不得小于8mm）；人行道板采用厚为50mm的新型橡胶人行道板。

3 路基声屏障

3.1混凝土连续梁立柱基础

设计声屏障高为3.0米，基础采用钢筋混凝土连续横梁加立柱基础形式，立柱基础为2.5m高、0.8m宽、0.5m厚、间距2.0m；声屏障立柱采用HW175X175mm型钢，H型钢立柱与基础连接采用预埋钢板和地脚螺栓，地脚螺栓为预埋受力螺栓，直径为30mm；路肩底设置排水管直径100mm，间距2.0米；条形基础基坑开挖到设计深度后，基底应夯实并用C15素混凝土找平，地基承载力应大于150kPa；声屏障立柱顶设置175X175X10mm的扣板，防止雨水流入H型钢立柱造成锈蚀。

3.2混凝土墩式基础

设计声屏障高为3.0m，基础采用混凝土墩与既有混凝土挡墙锚接，满足受力要求，先将既有混凝土挡墙凿毛、打眼、插入钢筋并锚固，钢筋锚固好之后再立模浇筑声屏障基础混凝土墩；混凝土墩为0.5m高、0.51m宽、0.51m长、间距2.0m；声屏障立柱采用HW175X175mm型钢，H型钢立柱与基础连接采用预埋钢板和地脚螺栓，地脚螺栓为预埋受力螺栓，直径为30mm；声屏障设置时沿既有混凝土路肩线形设置；声屏障立柱顶设置175X175X10mm的扣板，防止雨水流入H型钢立柱造成锈蚀。

3.3条形混凝土锚杆基础

声屏障条形基础采用C30混凝土宽1.86m、厚0.5m。基础锚杆采用直径80mm、长4.0m、间距3.0m，并用M30水泥砂浆灌注。立柱采用HW175X175型钢，立柱与基础连接采用M30地脚螺栓；声屏障板采用小瓦楞型复合吸声板，声屏障板与立柱连接采用M12卡紧件卡紧。

4 声屏障安全设计

(1)神朔铁路接触网杆上路肩侧有回流线、供电线，回流线距路肩7.0m、供电线距路肩8.3m，两根接触网杆间供电线及回流线的弛度均小于0.5m。声屏障在供电线的正下方，声屏障高3.0m、基础高0.625m，合计3.625m，声屏障顶距供电线的垂直距离大于4.175m、距回流线的垂直距离大于2.875m，满足《铁路电力牵引供电设计规范》关于最大弛度时供电线与建筑物间最小垂直距离4.0m、回流线最小垂直距离2.5m的要求。

(2)各钢构件外露部分均应采用VCI396作防腐涂料进行防腐处理，防腐处理标准不低于《铁路钢桥保护涂装》第六涂装体系的要求，为保证各构件使用寿命，每年均需用防腐涂料进行防腐处理。

5 方案比选

本设计对桥梁和路基声屏障方案进行技术经济比选，见表1桥梁声屏障两种方案优缺点比较、表2路基声屏障三种方案优缺点比较。

表1 桥梁声屏障两种方案优缺点比较表

名称方案 钢结构支架方案 百叶窗式隔声条方案

优点 1.整体性好，桥梁两侧声屏障及人行道隔声板形成密封U型整体结构。2.隔声效果好，声屏障对侧面、人行道隔声板对底面的噪音均进行了有效的吸收和反射。3.有效改善环境，密封的U型整体有效地控制了桥上煤灰向两侧飘洒污染环境。4.工期可控，施工可多处同时同步施工。5.景观效果好，声屏障和既有桥梁形成整体，美观大方。 1.结构简单、施工方便，并可多处同步施工。2.人行道隔声板对噪音进行了有效的吸收和反射。3.成本较低。

缺点 1.施工难度大，既有线施工以及桥梁较高给施工带来一定难度。 1.隔声效果较差，百叶窗式隔声条不具备吸声能力，仅能起到反射作用。2.不能有效地控制桥上煤灰向两侧飘洒污染环境。3.景观效果较差。

表2 路基声屏障三种方案优缺点比较

名称方案 混凝土连续梁立柱基础 混凝土墩式基础 条形混凝土锚杆基础

优点 1.稳定性好，除立柱受力外，连续梁将立柱连为整体增加稳定性。2.合理利用了既有硬路肩外侧的有效空间，施工条件相对较好。3.施工质量有保证，后期维护工作量少。4.声屏障与既有路基形成统一整体，景观效果好，同时起封闭线路作用。 1.结构简单、造价较低，施工方便，并可多处同步施工。2.施工质量有保证，后期维护工作量少。3.合理利用了既有硬路肩外侧的有效空间。4.声屏障与既有路基形成统一，景观效果好。 1.稳定性好，基础两侧锚杆承载力大，抗弯能力强。2.施工质量有保证，后期维护工作量少。3.声屏障与既有路基形成统一整体，景观效果好，同时起封闭线路作用。

缺点 1.连续梁及立柱钢筋混凝土量较大，造价较高。 1.整体性及稳定性相对较差。2.对墩底结构强度要求较高，一般情况下不易满足。 1.锚杆基础占用空间过大，尤其是两侧锚杆的锚固安全距离。2.施工难度大，既有线硬路肩外侧不具备足够的锚固空间。

5.1桥梁声屏障

钢结构支架方案整体性好、降噪抑尘效果好、美观大方、安全可靠，因此推荐使用，而在既有角钢栏杆上安装百叶窗式隔声条方案、施工简单、造价较低，对于U型螺栓锈蚀严重的地段可以使用。

5.2路基声屏障

混凝土连续梁立柱基础合理利用了既有硬路肩外侧的有效空间、稳定性好、景观效果好，因此推荐使用，混凝土墩式基础对墩底结构强度要求较高，只在桥涵过渡段的混凝土翼墙和硬路肩外为混凝土挡墙地段使用，而条形混凝土锚杆基础由于锚杆基础占用空间过大、锚杆

施工难度大，在既有线上不推荐使用。

6 结论

新民镇在神朔铁路既有桥梁和路基设置声屏障后，声级值昼间平均为49.3～55.7dB（A）、夜间平均为48.6～54.8dB（A），均满足《城市区域环境噪声使用区划分技术规范》（GB/T 15190-1994）确定的四类标准以及《声环境质量标准》（GB/3096-2008）规定的四类标准声级值（昼间70dB（A）、夜间55dB（A））要求，改善了群众的生活、学习环境。本设计可作为神朔线声屏障工程的通用图，也可为国内同类工程提供参考。

参考文献：

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