城市轨道交通地下线环境振动影响评价实践

曹宇静

(中国铁道科学研究院，北京100081)

城市轨道交通地下线环境振动影响评价实践

曹宇静

(中国铁道科学研究院，北京100081)

预测地下线的环境振动影响是北京城市轨道交通环境影响评价的重点。依据北京市DB11/T 838—2011《地铁噪声与振动控制规范》中的振动预测模型，并对地下线工程条件和预测点的情况进行简化和假设，预测距离为0～60 m、线路埋深为10～20 m、取不同类型建筑物预测点的环境振动值，根据GB 10070—88《城市区域环境振动标准》中的“居民、文教区”和“交通干线道路两侧”区域所执行的环境振动标准值，分析各预测点的超标情况。结果表明:线路的埋深越深，线路与建筑物的水平距离越远，建筑物的等级越高，则环境振动预测值越低，建筑物受到的环境振动影响越小。因此建议:根据振动影响范围和达标距离，做好城市轨道交通沿线用地规划，合理确定振动控制距离;当地下线穿越中心城区时，应根据环境振动影响预测结果和超标情况，确定合理的减振措施等级。

城市轨道交通;地下线;环境影响评价;环境振动;北京

城市轨道交通对于北京这种大规模的城市，其交通功能无疑是重要的，同时对北京城市总体规划所具有的支持作用、对北京经济发展的促进作用以及对北京古城的保护作用也具有相当重要的意义。截至2015年12月31日，北京的城市轨道交通运营里程已经达到555 km，运营线路数量达到18条［1］。其中，有7条线路全线为地下线，有2条线路全线为地上线，其余9条线路均既有地下线也有地上线，且多数以地下线为主。综合来看，地下线在北京城市轨道交通线路中占有绝对的优势和相当大的比重。因此，研究地下线在运营过程中可能产生的环境影响也成为当前北京城市轨道交通环境影响评价的重点。

城市轨道交通地下线在运营过程中产生的主要环境影响为振动影响，而列车运行对地面建筑物室内环境所产生的振动影响(即“环境振动”)是研究的关注点，也是振动环境影响评价的重点［27］。人体可感知的振动频率范围是1～1 000 Hz，1- 100 Hz为敏感区，对于小于16 Hz的低频振动更为敏感。由于振动在地表传播过程中其水平方向比铅垂方向衰减得快，因而铅垂方向的振动大于水平方向的振动［89］。因此，在HJ 453—2008《环境影响评价技术导则城市轨道交通》［10］(以下简称《导则》)中将铅垂向振动作为环境振动影响评价的预测量和评价量。

2011年，北京市颁布了DB 11/T 838—2011《地铁噪声与振动控制规范》［11］(以下简称《规范》)，该《规范》是目前北京城市轨道交通环境影响评价中声环境和环境振动影响评价的主要依据。本文将重点研究依据《规范》进行地下线环境振动影响评价的实践。

1 《规范》环境振动预测模型介绍

《规范》环境振动预测模型中预测点处的VLZmax计算公式如式(1):

式中:VLZmax0，i——列车振动源强，列车通过时段隧道洞壁的参考点Z计权振动级最大值，dB;

n——列车通过列数，n≥5;

C——振动修正量，dB。

式中:C轨道减振措施——轨道减振措施修正量，dB;

C车速——车速修正量，dB;

C弯道——弯道修正量，dB;

C过渡段——过渡段修正量，dB;

C车况载重等——车况载重修正量，dB;

C埋深——埋深修正量，dB; C水平衰减——水平衰减修正量，dB; C建筑物——建筑物修正量，dB。

1)轨道减振措施修正C轨道减振措施，可参考选用表1。

表1 不同减振措施修正量Tab.1 The correction value for different vibration isolation measures dB

2)车速修正量C车速，可参考选用表2。

表2 车速修正量Tab.2 The correction value for speed dB

3)弯道修正C弯道，可参考选用表3。

表3 弯道修正量Tab.3 The correction value for curve dB

4)过渡段修正量C过渡段，按下述方法确定:距离两种减振措施连接点前后各100 m范围内为过渡段。过渡段外修正量按表2进行修正，过渡段内应按下式计算。

式中:C减振措施A——A减振措施修正量，dB;

C减振措施B——B减振措施修正量，dB。

其中C减振措施A≥C减振措施B

CL——L处修正量;

L——自两种减振措施连接点向A减振措施方向延伸100 m作为原点，即为过渡段上距原点的距离。

5)车况载重等修正C车况载重等，在车况载重轮轨条件与平稳驾驶水平等因素综合影响下，源强振动的修正量可参考选用表4。

表4 车况载重等修正量Tab.4 The correction value for vehicle condition and carrying capacity dB

6)埋深修正量C埋深，可参考选用表5。

表5 埋深修正量Tab.5 The correction value for depth dB

7)水平衰减修正量C水平衰减，可参考选用表6。

表6 地面水平距离衰减修正量Tab.6 The correction value for horizontal distance dB

8)建筑物修正量C建筑物，可参考选用表7。

表7 建筑物修正量Tab.7 The correction value for building structure dB

2 地下线环境振动影响预测

根据《导则》环境振动影响评价范围为距地下线路外轨中心线两侧60 m，因此，本文将对60 m范围内不同情况的预测点的环境振动进行预测分析。为了便于分析讨论，本文根据北京市城市轨道交通地下线路一般工程条件，在预测过程中作了一定的假设和简化，在实际环境影响评价过程中，工程条件和预测点的情况往往更加复杂。

本次预测所作的假设和简化:1)所预测的列车为B型车6节编组，线路以直道形式经过各预测点，且以70 km/h的速度匀速运行，即洞壁处Z振级基准源强VLZmax为84 dB;2)轨道结构为混凝土整体道床，未采取任何减振措施;3)列车减振系统状态较好，轮轨条件好，载重较小。

基于上述假设，同时考虑到北京市目前已建或规划的建筑物类型以Ⅰ、Ⅱ类为主，本次预测将分别研究这两种建筑物在距地下线路不同距离和埋深条件下所受到的环境振动影响。预测值分别见表8、9和图1、2，同时结合北京市各行政区声环境功能区划特点，城市轨道交通沿线大部分区域属于“居民、文教区”或“交通干线道路两侧”区域，根据GB 10070—88《城市区域环境振动标准》［12］，其中“居民、文教区”执行的环境振动标准值为:昼间70 dB，夜间67 dB;“交通干线道路两侧”执行的环境振动标准值为:昼间75 dB，夜间72 dB，分析了各预测点的超标情况。

1)环境振动预测值随着预测点距地下线外轨中心线的距离和线路轨道的埋深变化而变化，在埋深相同的情况下，距离越远，环境振动预测值越小;在距离相同的情况下，埋深越大，环境振动预测值越小。达标;当埋深为15 m，距离＞20 m时，预测值昼间可达标，距离＞40 m时，预测值夜间可达标;当埋深为20 m，距离＞10 m时，预测值昼间可达标，距离＞40 m时，预测值夜间可达标。5)对于位于居民、文教区的Ⅱ类建筑物，不论埋深为多少，仅当距离＞50 m时，昼间预测值方可达标;且仅当埋深为20 m，距离＞50 m时，夜间预测值方可达标，其余情况均超标。

表8 Ⅰ类建筑物的环境振动预测值及超标情况Tab.8 The predicted values and the situation of exceeding environmental vibration standard for classⅠbuilding structure dB

图1 Ⅰ类建筑物的环境振动预测值Fig.1 The predicted environmental vibration values for classⅠbuilding with different horizontal distances and depths structure

续表

表9 Ⅱ类建筑物的环境振动预测值及超标情况Tab.9 The predicted vibration values and the situation of exceeding standard environmental vibration for classⅡbuilding structure dB

6)由于《规范》中水平距离修正量的取值原因，使得在其他条件相同的情况下，0～10 m，11～20 m，21～30 m，31～40 m，41～50 m，51～60 m这6个距离档内的预测值完全相同;但距离为50 m和51 m的预测值由于修正量差距较大，其预测值相差较大，差距为4 dB。

图2 Ⅱ类建筑物的环境振动预测值Fig.2 The predicted environmental vibration values for classⅡbuilding structure

2)对于位于交通干线道路两侧的Ⅰ类建筑物，在线路埋深为10 m，距离为0～10 m时，预测点夜间的环境振动预测值出现超标，其余预测值均达标。

3)对于位于居民、文教区的Ⅰ类建筑物，当埋深为10 m，距离＞30 m时，预测值昼间可达标，距离＞50 m时，预测值夜间可达标;当埋深为15 m，距离＞20 m时，预测值昼间可达标，距离＞40 m时，预测值夜间可达标;当埋深为20 m，距离＞10 m时，预测值昼间可达标，距离＞40 m时，预测值夜间可达标。

4)对于位于交通干线道路两侧的Ⅱ类建筑物，当埋深为10 m，距离＞30 m时，预测值昼间可达标，距离＞50 m时，预测值夜间可

3 地下线环境振动影响控制距离

基于前面进行地下线环境振动预测时对列车车型、速度、轨道结构、列车条件等所做的假设，通过预测埋深为10～20 m，距离为0～60 m的不同预测点的环境振动预测值，并根据GB 10070—88《城市区域环境振动标准》中“居民、文教区”和“交通干线道路两侧”的标准对其进行达标分析，可以得出:在不采取轨道减振措施的前提下，位于“交通干线道路两侧”的Ⅰ类建筑物，在距离＞10 m时，预测值昼、夜间均可达标;位于“居民、文教区”的Ⅰ类建筑物，在距离＞50 m时，预测值昼、夜间均可达标;位于“交通干线道路两侧”的Ⅱ类建筑物，在距离＞50 m时，预测值昼、夜间均可达标;位于“居民、文教区”的Ⅱ类建筑物，在距离＞60 m时，预测值昼、夜间方可达标。

以上的预测结果，为城市轨道交通地下线环境振动影响的控制距离提供了一定依据。当在城市轨道交通地下线沿线规划敏感建筑物时，应根据规划敏感建筑物类型及其所处功能区，参照上述预测结果，合理确定规划敏感建筑物与线路的位置关系。当城市轨道交通地下线穿越中心城区，线路沿线存在已建敏感建筑物时，应根据线路工程条件和敏感建筑物情况，按照《规范》中的振动预测模型进行预测，然后根据超标情况，确定合理的减振措施等级。

4 结论与建议

1)当其他参数确定时，列车运营引起的环境振动主要取决于线路埋深、线路与建筑物的水平距离和建筑物的类型，线路的埋深越深，与建筑物的水平距离越远，建筑物的等级越高，则环境振动预测值越低，建筑物受到的环境振动影响越小。

2)基于本文进行地下线环境振动预测时所做的假设，在不采取轨道减振措施的前提下，位于“交通干线道路两侧”的Ⅰ类建筑物，在距离＞10 m时，预测值昼、夜间均可达标;位于“居民、文教区”的Ⅰ类建筑物，在距离＞50 m时，预测值昼、夜间均可达标;位于“交通干线道路两侧”的Ⅱ类建筑物，在距离＞50 m时，预测值昼、夜间均可达标;位于“居民、文教区”的Ⅱ类建筑物，在距离＞60 m时，预测值昼、夜间方可达标。当在城市轨道交通地下线沿线规划敏感建筑物时，应根据规划敏感建筑物类型及其所处功能区，参照本文预测结果，合理确定规划敏感建筑物与线路的位置关系;当城市轨道交通地下线穿越中心城区，线路沿线存在已建敏感建筑物时，应根据线路工程条件和敏感建筑物情况，按照《规范》中的振动预测模型进行预测，然后根据超标情况，确定合理的减振措施等级。

3)《规范》中关于水平距离的修正量存在一定的不足，导致距离为50 m和51 m的预测值相差较大，差距为4 dB，这和列车实际运营过程中产生的环境振动不符;《规范》振动修正项C没有将“轴重”作为修正参数，这对预测结果的准确性将产生一定的影响;《规范》中没有给出20 m以上的线路埋深所对应的修正量或修正公式。建议相关单位在下一步修订《规范》时深入研究，对上述修正参数进行合理修改完善。

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Standard of vibration in urban area environment:GB 10070—88［S］.Beijing:Standars Press of China，2009.

(编辑:曹雪明)

Environmental Vibration Im pact Assessment Practice of Underground Lines in Beijing Urban Rail Transit

CAO Yujing
(China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081)

Underground lines occupy a considerable proportion of Beijing urban rail transit，and themain environmental impact of the underground lines isenvironmental vibration.Therefore，predicting the environmental vibration impact of the running trains is the key to underground line environmental impact assessment.According to the vibration prediction model of Beijing local environmental protection standard code for application technique ofmetro noise and vibration control(DB11/T 838—2011)，based on the simplification and hypothesis of engineering conditions and predicted points situation，this paper predicted the environmental vibration values of different predicted points，with the relative distance between 0 to 60m and the line depth between 10 to 20m as well as different types of building structures.This paper analyzed the situation of the predicted pointswhich exceed the standard by referencing the Standard of vibration in urban area environment(GB 10070—88).The result shows that the deeper the underground lines，the farther the underground lines to the predicted points，and the higher levels of building structures on which the predicted points locates，the lower the environmental vibration prediction values are.Therefore，the smaller environmental vibration influence of the structure suffers.The author suggests that the reasonable land use planning along the urban rail transit should be done and the appropriate vibration protection distance should be determined.When underground lines go through the central area，it is recommended that appropriate vibration isolationmeasures should be taken according to the influence range of environmental vibration.

urban rail transit;underground line;environmental impact assessment;environmental vibration;Beijing

U231

A

1672- 6073(2017)02- 0020- 06

10.3969/j.issn.1672 6073.2017.02.005

2016- 11 05

2017 01 11

曹宇静，女，硕士，助理研究员，主要从事城市轨道交通环境影响评价及环境噪声、振动研究工作，780954650@qq.com

环境保护部课题(环办函〔2015〕329号)