1 概述

截至2023年底，我国铁路运营里程达15.9万公里，高铁里程达4.5万公里。铁路在带给我们出行便捷与安全的同时，也给铁路周边群众带来了严重的噪音污染，目前在铁路沿边修建声屏障是有效降低噪音污染的重要手段之一。

随着高速铁路的快速发展，同时也带来了严重的噪音污染，况且许多高铁线路都经过人口稠密的发达地区，噪声污染给沿线居民的生产生活带来严重影响，危害身体健康。在高铁两侧修建声屏障，是减少噪音污染的重要设施解。目前我国安装的高铁声屏障总长度约占高铁运营里程的10%^[1]。沿途城市率高的线路，声屏障覆盖率更高，例如在京沪高铁线路上，声屏障安装总长占沿线总长度的24.7%。用于高铁中的声屏障主要分为插板式声屏障和整体式声屏障，我国高铁声屏障以插板式声屏障为主，约占声屏障总数的90%以上。

虽然声屏障有着较好的降噪效果,但其结构还存在以下几个安全问题：一是高速列车通过会对声屏障表面产生脉动力^[2]，当声屏障的吸声板松动时，吸声板易在脉动力作用下脱落；二是施工误差导致H形钢立柱的间距超过设计偏差，列车高速通过时会进一步放大偏差，易使声屏障单元板飞出钢立柱引发安全事故^[3]﹔三是H形钢立柱与桥梁或路基连接的预埋螺栓等连接件，钢立柱和底板连接处易出现腐蚀生锈的现象，特别是沿海台风区域，受含有盐分的海风影响，声屏障的腐蚀现象会更加严重,如遇台风天气,单元板更容易飞出造成安全隐患^[4]。综上，由于声屏障组件较多，连接点较多，在运行的过程中，受通行高速列车带动的列车风反复激励，连接螺栓会发生松弛，造成安全隐患^[5]。2003年，德国科隆至法兰克福段高速铁路声屏障在脉动力作用下严重破损,经济损失高达三千万欧元^[6]。2013年京沪高铁两侧声屏障脱落事故，给高铁运行安全带来隐患^[7]。国内外的相关研究也表明，当车速达到或超过300km／h时，长期承受气动载荷冲击声屏障其结构可能发生破坏现象。

2 声屏障检查及评估维护现状

由于铁路沿线声屏障距离较长，且需要与铁路运营线路错峰检测，目前声屏障质量检查采用人工周期巡检的方式为主。人工检测方式效率较低，检测的不准确定性和人工成本也相对较高。近年来也有一些智能检测研究，但均具有一定的局限性，未被铁路声屏障管理维护部门大范围推广，目前铁路声屏障管理维护部门仍采用人工周期巡检的方式对声屏障质量检查。现有铁路声屏障的检测、维护、保养主要依赖人工目测、测量、敲击、扭力检测，手段单一、效率较低。

目前，我国铁路声屏障一般采用通环(2018)8323^[8]和通环(2018)8325^[9]。在通环(2013)8223^[10]图集前，桥梁插板式声屏障的外侧立柱螺栓无法在线路内侧进行检修，京沪高铁的桥梁声屏障外侧螺栓检修，需要利用千斤顶将声屏障顶起，并将上端的声屏障单元板顶起0.5m，检测人员钻出去采用肉眼目视的方式进行检测。

本文以我国采用最多的插板式声屏障结构作为研究对象，插板式结构声屏障由基础、螺栓、立柱、单元板等组成，在运营期声屏障主要受列车通过时形成的气动力和当地区域自然条件下的风动力影响。相关研究表明，受列车气动力长期反复作用，声屏障立柱、单元板最大位移较运营初期增大，立柱的最小应力减小，连接立柱与基础的螺栓也会发生松弛；受现场施工组织影响，桥梁声屏障基础预埋螺栓安装精度有可能超过设计允许偏差，导致声屏障单元板插入程度不足，列车高速运行的气动力冲击使振动进一步加大。除受外界列车气动力影响外，声屏障立柱、螺栓还受外部环境条件的影响，长时间暴露在风、雨、雪、光照等条件下，加之立柱、螺栓等钢构件防腐处理较难到位，部分立柱、螺栓会在运营一定时间后出现锈蚀现象。声屏障螺栓和立柱的松动、锈蚀，以及因施工精度造成的声屏障插人不足、立柱歪斜等会存在安全隐患，极端情况下可能会危及行车安全。此外，声屏障单元板的吸声材料易吸水受潮、吸尘易粉化造成结构破坏、吸声性能减弱，导致声屏障降噪效果较运营初期有所降低。

尹皓^[11]等、许克俊^[12]研究认为，声屏障检查围绕声屏障基础、H型钢、连接件、单元板4个方面开展。一是检查声屏障基础及底部重力式流动砂浆的完好性和有效性；二是检查声屏障H型钢的腐蚀程度和垂直度，前者包括检查型钢保护涂层外观的破损、鼓泡、剥落、锈蚀情况及腐蚀量，后者包括检查H型钢立柱是否因移位、歪斜产生不符合间距的情况；三是检查螺栓和密封橡胶条的有效完整性，包括螺栓和密封橡胶条的牢固程度及锈蚀、老化、损坏、缺失情况；四是检查单元板的完整有效性和松紧度，前者包括检查单元板的缺损、开裂、变形、褪色、老化等情况，后者包检查估单元板插入H型钢立柱深度、歪斜程度和松动情况。在上述4个方面中，连接件螺栓是否缺少、锈蚀、松动及失效，H型钢立柱是否因移位、歪斜导致间距变大，单元板是否变形、插入H型钢深度是否不足等应作为声屏障评价的重点内容。

目前，我国铁路声屏障主要维护处理方案如下：①声屏障基础维护，主要包括对基础或底部重力式流动砂浆裂缝、破损、空洞等进行修补；②H型钢立柱维护，主要包括对存在锈蚀的钢构件进行除锈涂油，对移位、歪斜的立柱进行调整；③连接件维护，主要包括对缺失、老化的螺栓及密封橡胶条进行补齐、更换，对锈蚀的螺栓进行除锈涂油，对松动的螺栓进行复拧等；④单元板维护，主要包括对已变形、破损、失效的单元板进行更换等，对褪色单元板补喷色彩涂料，对插入H型钢立柱翼缘板深度不够的单元板进行调整。

3 插板式声屏障风险评

以我国采用最多的插板式声屏障结构作为研究对象，围绕插板式声屏障基础、H型钢、连接件、单元板4个方面以及其结构特点，风险评估分单独的6个模块开展，分别为：声屏障基础、H型钢、钢构连接件、单元板、橡胶件、防腐。

3.1 声屏障基础风险评估

分为时间和基础完整性两个要素分别评估，取最高评估等级。

（1）时间评估。时间小于30年为1级，30年到48年为2级，48年到60年为3级，大于60年为4级。

（2）基础完整性评估。基础完整、无裂缝、破损，重力式砂浆完整、无开裂、破损为1级；基础、重力砂浆有裂缝、轻微破损但不影响整体结构为2级；基础、重力砂浆发生整体沉降，破损严重、掉块等现象时为3级。

3.2 H型钢风险评估

分为时间和H型钢完整性两个要素分别评估，取最高评估等级。

（1）时间评估。时间小于25年为1级，25年到40年为2级，40年到50年为3级，大于50年为4级。

（2）H型钢完整性评估。H型钢立柱无扭曲变形、外观光滑、无擦伤痕迹，立柱垂直度小于2‰，为1级；立柱轻微变形、外观有轻微伤痕的，立柱垂直度大于小于2‰但经过紧固、调整后可减小到2‰的，为2级；立柱变形且无法达到紧固、调整单元板要求的，立柱垂直度大于2‰且调整后仍无法改善的，为3级。

3.3 螺栓、螺母等钢构连接件风险评估

分为时间和螺栓、螺母等构件完整性两个要素分别评估，取最高评估等级。

（1）时间评估。时间小于25年为1级，25年到40年为2级，40年到50年为3级，大于50年为4级。

（2）螺栓、螺母等钢构件完整性评估。外观表面光洁、无锈、无裂纹、完整为1级；外观轻微锈蚀、无明显损伤、轻微松动（紧固后不松动）为2级；不牢固、有裂纹、损伤、缺失或经紧固后仍松动的为3级。

3.4 单元板风险评估

分为时间和单元板两个要素分别评估，取最高评估等级。

（1）时间评估。时间小于25年为1级，25年到40年为2级，40年到50年为3级，大于50年为4级。

（2）单元板评估。

1）单元板长度。单元板一端顶死，另一端插入翼缘深度不小于35mm，且两端不与相邻两H型钢立柱同时顶严时为1级；其他为3级。

2）单元板完整性。单元板无破损、无变形、表面光洁平整为1级；单元板有折痕、裂纹等不影响单元板稳固和吸声效果为2级；单元板变形、破裂等引起窜动、横向晃动或脱离时为3级。

3.5 橡胶件风险评估

分为时间和橡胶条两个要素分别评估，取最高评估等级。

（1）时间评估。时间小于13年为1级，13年到20年为2级，20年到25年为3级，大于25年为4级。

（2）橡胶条评估。橡胶条稳定且无老化、损坏、缺失、脱落等为1级；橡胶条、铆钉等脱落但可装回为2级；橡胶条老化、损坏、缺失为3级。

3.6 钢构件防腐风险评估

分为时间和防腐处理两个要素分别评估，取最高评估等级。

（1）时间评估。时间小于13年为1级，13年到20年为2级，20年到25年为3级，大于25年为4级。

（2）防腐处理评估。防腐层完好、无碰伤、划痕等现象为1级；防腐层有划痕、锈蚀轻微为2级；防腐层破坏、钢构件锈蚀严重为3级。

4 不同等级风险评估的处理方案

对6个模块分别开展单独评估，每个模块的不同要素采取评估后，取最高的评估等级。当风险评估为1级时，声屏障质量和结构良好，不需采取措施。当风险评估为2级时，需要对声屏障进行简单维护。当风险评估为3级时，需要对该评估部位进行更换或加固。当风险评估为4级时，需要对该评估模块进行全面更换。

5 结束语

（1）声屏障检查指标量化，目前大部分声屏障要素检查指标仍需要个人主目测，观判断，无法客观量化检查评价指标，需要进一步对声屏障不同模块的问题进行分类量化、准确评价，为后续检查维护提供依据。

（2）目前没有统一、规范化的声屏障维护、更换的技术方案，需开展规范化维护和更换技术方案研究。规范的工作流程及操作规程，可以更好、更快、高质量的完成声屏障维护及更换。

（3）按照噪声污染防治法及环保验收要求，铁路噪声防治要求将更加严格，且不允许私自拆除环保措施，声屏障维护工作量将越来越大，现有人工检测手段单一、效率低下，预警技术有限，已有监测手段远不能满足实际需求。需要尽快推广铁路声屏障运维与管理实现智能化检测、实时监测化管理的应用。

基金项目：中铁第五勘察设计院集团有限公司科研计划课题（T5Y2021-C12）

作者简介：高燕维（1989-），男，江苏连云港人，工程师，主要从事铁路环境工程设计及环境咨询工作。

参考文献：

[1] 付达靓. 我国高速铁路运营期声屏障检查维护与结构监测技术研究[J]. 铁路节能环保与安全卫生,2022,12(3):9-14.

[2] 康健,李人宪. 高速列车脉动压力作用下声屏障疲劳性能分析[J]. 机械工程与自动化,2016(1):23-25.

[3] 马莉亚. 铁路声屏障现存主要问题分析[J]. 铁路工程技术与经济, 2019, 34(05): 28-30.

[4] 高建武. 高铁桥梁声屏障插入不足的整治[C].高速铁路桥隧检测与维护学术研讨会论文集. 中国铁道学会第六届工务委员会桥隧学组, 2019, 37-44.

[5] 卫星, 刘铭扬, 温宗意, 胡喆, 肖林. 列车风激励下高铁声屏障连接螺栓经时松弛研究[J].振动与冲击, 2021, 40(22):188-193.

[6] 朴爱玲. 高速铁路桥梁金属声屏障服役性能演变规律研究[D]. 中国铁道科学研究院, 2021.

[7] 王卫东, 张营. 高速铁路声屏障存在的问题及展望[J]. 工程与建设, 2020, 34(01): 5-7.

[8] 《铁路工程建设通用参考图时速250km、350km高速铁路桥梁插板式声屏障安装图》通环(2018)8323.

[9] 《铁路工程建设通用参考图时速250km、350km高速铁路路基插板式声屏障安装图》通环（2018）8325.

[10] 《铁路工程建设通用参考图时速250km高速铁路桥梁插板式金属声屏障》通环(2013)8223.

[11] 尹皓, 刘兰华, 李晏良, 辜小安. 高速铁路声屏障研究现状及发展趋势[J]. 铁路节能环保与安全卫生, 2015, 5(04): 148-151.

[12] 许克俊．铁路声屏障维护保养[J]．铁路节能环保与安全卫生，2012，2(3)：130—132．