地鐵振動引起的建筑物內二次結構噪聲影響實例分析

陳海濱（中煤科工集團重慶設計研究院有限公司 重慶 400016）

近年重慶市軌道交通取得快速發展，除了已經建成運營的1、2、3、6號線外，還有擬開工建設的環線和5號線，軌道交通日漸成為重慶市最主要的城市交通方式，但在給人們出行帶來極大的方便同時，也引發了一些環境問題。除地面線和高架線的噪聲影響被公眾廣泛關注外，地下線路對周圍建筑物的振動影響及二次輻射噪聲影響也日益得到公眾的重視，在北京、上海等以地下線路為主的城市，已經出現對地鐵列車振動引起相臨建筑物內二次輻射噪聲擾民的投訴。隨著重慶市軌道交通建設由輕軌向地鐵發展，其地鐵振動引起的二次輻射噪聲影響將逐步顯現。為此，本文根據國內外已有研究成果，結合重慶市地質條件給出相關參考限值和預測方法，并通過對已經運營的地鐵1號線進行實測驗證，以期為重慶市地鐵建設環境影響評價提供參考。

1 評價標準

建筑物二次輻射噪聲的定義為：被激勵產生振動的建筑構件，其固體表面振動向周圍空氣介質輻射的聲壓波，又稱固體噪聲或二次結構噪聲，是一種低頻噪聲，頻率范圍為16Hz～200Hz[1]。目前國內針對地鐵振動引起的二次輻射噪聲影響尚未頒布統一的評價標準，在地鐵建設項目環境影響評價中，針對二次輻射噪聲執行標準問題多參照《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》（JGJ/T 170-2009）[2]，但該標準屬于建設部發布的行業標準，與HJ453-2008《環境影響評價技術導則城市軌道交通》[3]中規定二次輻射噪聲參照執行GBJ118-88《民用建筑隔聲設計規范》不同[4]，在執行過程中爭議頗多。城市軌道交通列車運行對二次輻射噪聲影響評價標準宜執行《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》（JGJ/T 170-2009），即2類功能區晝間41dB、夜間38dB，但評價量宜采用列車通過時最大A聲級作為評價量[1]。

2 預測模式

由于二次輻射噪聲與地鐵列車運行振動傳播的諸多因素有關，而地鐵環境振動又是橫波、縱波、表面波合成的復雜波動現象，其振動機理、傳播形態受各種復雜因素影響，研究表明：影響地鐵列車振動傳播的因素包括車輛條件、軌道線路狀況、地基地質條件、隧道埋深、建筑物特性等，其中影響建筑物內的二次輻射噪聲的影響包括地板和墻壁尺寸、建筑物內表面吸聲條件、振動頻率等諸多參數有關[5]。根據《環境影響評價技術導則城市軌道交通》（HJ453-2008）附錄C中對二次結構噪聲預測說明，對于隧道垂直上方或距外軌中心線兩側10m范圍內的振動環境保護目標，其列車運行時建筑物內最低樓層內中部的二次結構噪聲預測計算模式為：

式中：

Lp—地鐵隧道上部建筑物內的A計權等效聲級，dB(A)；

Lp(f)—未計權的建筑物內的聲壓級，dB；

Li(f)—與頻率相對應的A計權值，dB；

VL—地鐵列車通過時隧道上部建筑物內的振動加速度級，dB；

f—倍頻程中心頻率，Hz。

而VL計算公式為：

式中：

VL（隧道壁）—地鐵列車通過時地鐵隧道壁面產生的對應不同頻帶下的振動加速度級，dB；

Cg—地基振動傳播衰減，dB。Cg與隧道外墻壁到敏感建筑物的最近距離R、地質條件、倍頻程中心頻率f關系。對于重慶主城區地質條件下，Cgb=-20.7logR+17.6，其中R為測點距振源的幾何距離[6]；

Cgb—地基和建筑物間振動傳遞損失衰減，dB，Cgb的大小與建筑物結構有關，一般直接坐落在巖石上，或輕型結構框架和基礎的，取0dB；重型結構框架或基礎的，Cgb取15±5dB[7]；

Cb—建筑物中振動傳遞損失衰減，dB；對于重型結構建筑，隨樓層增加振動減少，每層減少1～4dB。輕體結構建筑物的振動不隨樓層的增高而減少；

由上述計算公式可知，建筑物內地層室內中部的輻射噪聲與地鐵列車運行時對該地板產生的振動有關，兩者呈直線相關關系，振級越大，聲級也越高。但對于多層建筑，樓層每升高一層，振動增加1dB，二次輻射噪聲卻降低1dB（A）。

3 實測驗證分析

采用AWA6228多功能聲級計對重慶市地鐵一號線二次輻射噪聲進行現場實測，測量儀器在計量檢定有效期內。設置3個現場實測點，均位于隧道正上方兩側10m范圍內，各測點均位于建筑物底層，且門窗均處于關閉狀態，距任一反射面至少0.5m、距離地面高1.2m，距外窗1.5m；每個測點分別測量地鐵運行時段和非運行時段噪聲值，對于地鐵運行時段每天監測2次，每次測量不低于上下行5個次車。

各測點現場監測結果及采用(1)、（2）計算公式計算結果見下表1。

表1 現場實測結果與預測計算結果對比分析表

由上表可知，預測值與測量值符合性較好，最大差值不超過1dB(A)，預測結果可以滿足環境影響評價要求。同時，根據《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》（JGJ/T170-2009），對于2類聲環境功能區（居住、商業混雜區）二次輻射噪聲要求為晝間不大于41dB、夜間不大于38dB，而重慶市地鐵一號線運行時間為6:30～22:30，運行時間內二次輻射噪聲評價執行晝間41dB限值要求，現場監測結果為36.6 dB～39.5dB，可滿足標準要求。

4 結語

4.1 城市軌道交通二次輻射噪聲評價中，在相關國家標準出臺鉛，宜采用《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》（JGJ/T170-2009）進行評價，且宜采用列車通過時最大A聲級作為評價量；

4.2 重慶主城區地質條件以基巖為主，其地基和建筑物間振動傳遞損失衰減主要與測點距振源的幾何距離（R）有關，根據實例驗證，符合性較好；

4.3 建筑物內地層室內中部的輻射噪聲與地鐵列車運行時對該地板產生的振動有關，兩者呈直線相關關系，振級越大，聲級也越高。但對于多層建筑，樓層每升高一層，振動增加1dB，二次輻射噪聲卻降低1dB（A）；

4.4 通過對重慶市地鐵一號線運行產生的振動對臨近建筑物內二次輻射噪聲的實測結果和地鐵運行引發建筑物二次輻射噪聲的預測計算結果比較，二者之間的差值不大于1dB，滿足環境影響評價的要求。

[1]辜小安,謝詠梅,劉揚.地鐵列車運行引起建筑物二次輻射噪聲執行標準探討[J].現代城市軌道交通,2012,4:56-59.

[2]城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準 JGJ/T170-2009[S].

[3]環境影響評價技術導則城市軌道交通 HJ453-2008[S].

[4]民用建筑隔聲設計規范 GBJ118-88[S].

[5]辜小安,劉憲章.地鐵環境振動預測方法淺析 [J].環境工程,1996,14(5):35-39.

[6]暨仕臣,高殿森,侯文斌等.重慶地鐵巖石隧道環境振動衰減規律[J].重慶環境科學,1993,15(5):30-33.

[7]馬筠.地鐵列車振動對臨近建筑物內結構噪聲的影響[A].第十屆全國噪聲與振動控制工程學術會議論文集[C],2005.