厦门市轨道交通1号线工程环境振动影响验证初探

2020-06-04

海峡科学 2020年2期

（福建省环境保护设计院有限公司，福建福州 350012）

随着经济社会的发展和城市现代化建设步伐的加快，城市规模迅速扩张，城市人口不断聚集，机动化水平不断提高，中心城区主要交通节点的拥堵问题越来越突出，落实“交通强国”战略，打通城市交通最后1公里，加快城市轨道交通建设成为必然趋势。

城市在享受轨道交通带来快捷便利的同时，轨道交通产生环境振动及二次结构噪声成为城市新的环境问题。城市是人口聚集区域，建筑林立，城市轨道交通地下线列车运行过程中，由于车轮与钢轨之间产生撞击，经钢轨、扣件、轨枕、道床向隧道结构传递，再经隧道结构传到地面，并通过地面向建筑物传播，从而对沿线周围区域产生振动干扰[3]。因此，科学探索预测轨道交通环境振动和二次结构噪声影响程度，保护城市人群，成为轨道交通环境影响评价的重要内容。

1 城市轨道交通预测模型分析

根据我国城市轨道交通的发展，城市轨道交通环境振动影响评价技术不断完善，生态环境部出台了《环境影响评价技术导则城市轨道交通》（HJ453-2008）（简称“旧导则”）、《环境影响评价技术导则城市轨道交通》（HJ453-2018）（简称“新导则”），预测准确性在于预测模式中相关参数的选取。

1.1 旧导则预测模型

旧导则附录C给出的振动预测公式如下：

式中，VLz0,i——列车振动源强，列车通过时段的参考点Z计权振动级，dB；n——列车通过列数，n≥5；C——振动修正项，按式（2）计算，dB。

式中，Cv——速度修正，dB；Cw——轴重修正，dB；CL——轨道结构修正，dB；CR——轮轨条件修正，dB；CH——隧道结构修正，dB；CD——距离修正，dB；CB——建筑类型修正，dB。

1.2 新导则预测模型

新导则附录D给出的振动预测公式如下：

式中，VLZmax——预测点处的VLZmax，dB；VLZ0max——列车运行振动源强，dB；CVB——振动修正，按式（4）计算，dB。

式中，Cv——列车速度修正，dB；Cw——轴重和簧下质量修正，dB；CR——轮轨条件修正，dB；CT——隧道型式修正，dB；CD——距离衰减修正，dB；CB——建筑物类型修正，dB；CTD——行车密度修正，dB。

1.3 预测模型对比

新旧导则中，振动预测模型的本质是一样的，不同的是振动源强和振动修正参数的取值方式。

1.3.1 振动源强

由于城市轨道交通地下线列车运行时，轮轨相互作用的振动能量经道床传递到隧道，再由周围的岩土介质传递到地面建筑，因此新导则将地下线振动源强测点位置由旧导则规定的道床上部近轨非侧 0.5～1.0m处，调整为单线轨道高于轨顶面1.25±0.25m处的隧道壁处。导则修订编制组对北京、上海、广州等城市的地铁现状振动情况进行了测试，结果表明，在单线隧道、普通整体道床、普通扣件、直线段、列车速度为60km/h的测试条件下，隧道壁处（轨面以上1.25m处）振动值低于道床处振动值约10～12dB[4]。

1.3.2 修正参数

新导则振动修正公式与旧导则振动修正公式的变化如表1所示。

表1 新旧导则中振动修正公式对比

振动修正中，重点关注速度修正、轴重和簧下质量修正、距离衰减修正及建筑物类型修正。

①速度修正。列车通过敏感点时的运行速度可通过设计单位提供的列车运行速度图获取数据。应注意的是，新导则增加了对速度范围的限制，预测列车速度不应大于100km/h，且列车通过预测点的运行速度应不低于预测点设计速度的75%。

②轴重和簧下质量修正。对比旧导则，新导则增加了簧下质量修正。目前我国城市轨道交通运营线路车辆类型主要为B型车和A型车两大类，其中以B型车居多。C型车、直线电机和跨座式单轨车辆应用较少[3]。在源强类比测量数据的选取上，尽可能选择相同类型的车辆，可减少这部分修正。

③距离衰减修正。新导则给出的距离衰减修正较旧导则发生了较大的变化，并给出了振动距离衰减参数a、b、c的参考值及复合回归方法，导则建议尽量采用类比测量并通过复合回归计算参数a、b、c，当不具备测量条件时，可根据振动敏感目标所在区域的地质条件选取a、b、c的参考值。

④建筑物类型修正。新版导则中未规定振动预测点的位置，根据GB10070和GB10071，环境振动测点置于各类区域建筑物室非0.5m以内振动敏感处，必要时，测点置于建筑物室内地面中央。一般情况下，预测点位置设在建筑物室非0.5m处，能够与现状监测及环保验收监测时保持点位一致。由于建筑物越重，大地与建筑物基础的耦合损失越大，且环境振动关注的是对人的影响，因此在对振动环境保护目标进行预测时需要考虑建筑物类型修正。

综上，新版导则预测模式细化了预测参数修正，轨道交通工程环境振动影响预测准确度在于距离参数修正，其重点是敏感点所处的地质条件分析与修正。

2 厦门轨道交通1号线工程实测验证

2.1 厦门轨道交通1号线工程

2017年12月31日，厦门市轨道交通1号线正式试运营，厦门市轨道交通1号线一期工程非体呈南北走向，起于镇海路站，终于厦门北车辆基地，线路全长30.264km，共设24座车站；设高崎停车场1座，厦门北车辆基地1座；设火炬园主变电所1座，董任主变电所1座；设控制中心1处。

厦门市轨道交通 1号线一期工程沿线共有振动环境保护目标136个，包括107个住宅区、12所学校、4所医院、9处行政办公楼、4处古建筑。全线共设中等减振措施7270m，高等减振措施2320m，特殊减振措施6188m。有54处振动环境保护目标对应的路段设置了专项减振措施。

为了反映不同地质条件振动影响，避免各项减振措施干扰，本文选取了5处未设置专项减振措施的振动环境保护目标进行对比分析，振动环境保护目标的名称以编号替代，具体信息见表2。

表2 振动环境保护目标信息

2.2 现场实测方法及条件

按照《城市区域环境振动测量方法》（GB/T10071-88）及《建设项目竣工环境保护验收技术规范—城市轨道交通》（HJ/T403-2007）的监测要求，现场实测点位布设在振动环境保护目标建筑物室非0.5m以内，监测1天，昼、夜各监测一次，每次监测不少于5对列车，取VLZmax的算术平均值；夜间如不能满足5对列车要求，则按实际运营监测1小时。

振动测量使用的仪器符合国家标准规定的 2型仪器要求，并经过计量部门检定。

测量时避免影响环境振动测量值的其他环境因素，如剧烈的温度变化、强电磁场、强风、地震或其他非振动污染源引起的干扰。监测点位避开地下有下水道、地下室等影响振动源振动传播规律的设施。