廈門(mén)市軌道交通1號(hào)線工程環(huán)境振動(dòng)影響驗(yàn)證初探

（福建省環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)院有限公司，福建 福州 350012）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，城市規(guī)模迅速擴(kuò)張，城市人口不斷聚集，機(jī)動(dòng)化水平不斷提高，中心城區(qū)主要交通節(jié)點(diǎn)的擁堵問(wèn)題越來(lái)越突出，落實(shí)“交通強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略，打通城市交通最后1公里，加快城市軌道交通建設(shè)成為必然趨勢(shì)。

城市在享受軌道交通帶來(lái)快捷便利的同時(shí)，軌道交通產(chǎn)生環(huán)境振動(dòng)及二次結(jié)構(gòu)噪聲成為城市新的環(huán)境問(wèn)題。城市是人口聚集區(qū)域，建筑林立，城市軌道交通地下線列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，由于車(chē)輪與鋼軌之間產(chǎn)生撞擊，經(jīng)鋼軌、扣件、軌枕、道床向隧道結(jié)構(gòu)傳遞，再經(jīng)隧道結(jié)構(gòu)傳到地面，并通過(guò)地面向建筑物傳播，從而對(duì)沿線周?chē)鷧^(qū)域產(chǎn)生振動(dòng)干擾[3]。因此，科學(xué)探索預(yù)測(cè)軌道交通環(huán)境振動(dòng)和二次結(jié)構(gòu)噪聲影響程度，保護(hù)城市人群，成為軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。

1 城市軌道交通預(yù)測(cè)模型分析

根據(jù)我國(guó)城市軌道交通的發(fā)展，城市軌道交通環(huán)境振動(dòng)影響評(píng)價(jià)技術(shù)不斷完善，生態(tài)環(huán)境部出臺(tái)了《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 城市軌道交通》（HJ453-2008）（簡(jiǎn)稱(chēng)“舊導(dǎo)則”）、《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 城市軌道交通》（HJ453-2018）（簡(jiǎn)稱(chēng)“新導(dǎo)則”），預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性在于預(yù)測(cè)模式中相關(guān)參數(shù)的選取。

1.1 舊導(dǎo)則預(yù)測(cè)模型

舊導(dǎo)則附錄C給出的振動(dòng)預(yù)測(cè)公式如下：

式中，VLz0,i——列車(chē)振動(dòng)源強(qiáng)，列車(chē)通過(guò)時(shí)段的參考點(diǎn)Z計(jì)權(quán)振動(dòng)級(jí)，dB；n——列車(chē)通過(guò)列數(shù)，n≥5；C——振動(dòng)修正項(xiàng)，按式（2）計(jì)算，dB。

式中，Cv——速度修正，dB；Cw——軸重修正，dB；CL——軌道結(jié)構(gòu)修正，dB；CR——輪軌條件修正，dB；CH——隧道結(jié)構(gòu)修正，dB；CD——距離修正，dB；CB——建筑類(lèi)型修正，dB。

1.2 新導(dǎo)則預(yù)測(cè)模型

新導(dǎo)則附錄D給出的振動(dòng)預(yù)測(cè)公式如下：

式中，VLZmax——預(yù)測(cè)點(diǎn)處的VLZmax，dB；VLZ0max——列車(chē)運(yùn)行振動(dòng)源強(qiáng)，dB；CVB——振動(dòng)修正，按式（4）計(jì)算，dB。

式中，Cv——列車(chē)速度修正，dB；Cw——軸重和簧下質(zhì)量修正，dB；CR——輪軌條件修正，dB；CT——隧道型式修正，dB；CD——距離衰減修正，dB；CB——建筑物類(lèi)型修正，dB；CTD——行車(chē)密度修正，dB。

1.3 預(yù)測(cè)模型對(duì)比

新舊導(dǎo)則中，振動(dòng)預(yù)測(cè)模型的本質(zhì)是一樣的，不同的是振動(dòng)源強(qiáng)和振動(dòng)修正參數(shù)的取值方式。

1.3.1 振動(dòng)源強(qiáng)

由于城市軌道交通地下線列車(chē)運(yùn)行時(shí)，輪軌相互作用的振動(dòng)能量經(jīng)道床傳遞到隧道，再由周?chē)膸r土介質(zhì)傳遞到地面建筑，因此新導(dǎo)則將地下線振動(dòng)源強(qiáng)測(cè)點(diǎn)位置由舊導(dǎo)則規(guī)定的道床上部近軌非側(cè) 0.5～1.0m處，調(diào)整為單線軌道高于軌頂面1.25±0.25m處的隧道壁處。導(dǎo)則修訂編制組對(duì)北京、上海、廣州等城市的地鐵現(xiàn)狀振動(dòng)情況進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，在單線隧道、普通整體道床、普通扣件、直線段、列車(chē)速度為60km/h的測(cè)試條件下，隧道壁處（軌面以上1.25m處）振動(dòng)值低于道床處振動(dòng)值約10～12dB[4]。

1.3.2 修正參數(shù)

新導(dǎo)則振動(dòng)修正公式與舊導(dǎo)則振動(dòng)修正公式的變化如表1所示。

表1 新舊導(dǎo)則中振動(dòng)修正公式對(duì)比

振動(dòng)修正中，重點(diǎn)關(guān)注速度修正、軸重和簧下質(zhì)量修正、距離衰減修正及建筑物類(lèi)型修正。

①速度修正。列車(chē)通過(guò)敏感點(diǎn)時(shí)的運(yùn)行速度可通過(guò)設(shè)計(jì)單位提供的列車(chē)運(yùn)行速度圖獲取數(shù)據(jù)。應(yīng)注意的是，新導(dǎo)則增加了對(duì)速度范圍的限制，預(yù)測(cè)列車(chē)速度不應(yīng)大于100km/h，且列車(chē)通過(guò)預(yù)測(cè)點(diǎn)的運(yùn)行速度應(yīng)不低于預(yù)測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)速度的75%。

②軸重和簧下質(zhì)量修正。對(duì)比舊導(dǎo)則，新導(dǎo)則增加了簧下質(zhì)量修正。目前我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)線路車(chē)輛類(lèi)型主要為B型車(chē)和A型車(chē)兩大類(lèi)，其中以B型車(chē)居多。C型車(chē)、直線電機(jī)和跨座式單軌車(chē)輛應(yīng)用較少[3]。在源強(qiáng)類(lèi)比測(cè)量數(shù)據(jù)的選取上，盡可能選擇相同類(lèi)型的車(chē)輛，可減少這部分修正。

③距離衰減修正。新導(dǎo)則給出的距離衰減修正較舊導(dǎo)則發(fā)生了較大的變化，并給出了振動(dòng)距離衰減參數(shù)a、b、c的參考值及復(fù)合回歸方法，導(dǎo)則建議盡量采用類(lèi)比測(cè)量并通過(guò)復(fù)合回歸計(jì)算參數(shù)a、b、c，當(dāng)不具備測(cè)量條件時(shí)，可根據(jù)振動(dòng)敏感目標(biāo)所在區(qū)域的地質(zhì)條件選取a、b、c的參考值。

④建筑物類(lèi)型修正。新版導(dǎo)則中未規(guī)定振動(dòng)預(yù)測(cè)點(diǎn)的位置，根據(jù)GB10070和GB10071，環(huán)境振動(dòng)測(cè)點(diǎn)置于各類(lèi)區(qū)域建筑物室非0.5m以?xún)?nèi)振動(dòng)敏感處，必要時(shí)，測(cè)點(diǎn)置于建筑物室內(nèi)地面中央。一般情況下，預(yù)測(cè)點(diǎn)位置設(shè)在建筑物室非0.5m處，能夠與現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)及環(huán)保驗(yàn)收監(jiān)測(cè)時(shí)保持點(diǎn)位一致。由于建筑物越重，大地與建筑物基礎(chǔ)的耦合損失越大，且環(huán)境振動(dòng)關(guān)注的是對(duì)人的影響，因此在對(duì)振動(dòng)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)需要考慮建筑物類(lèi)型修正。

綜上，新版導(dǎo)則預(yù)測(cè)模式細(xì)化了預(yù)測(cè)參數(shù)修正，軌道交通工程環(huán)境振動(dòng)影響預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度在于距離參數(shù)修正，其重點(diǎn)是敏感點(diǎn)所處的地質(zhì)條件分析與修正。

2 廈門(mén)軌道交通1號(hào)線工程實(shí)測(cè)驗(yàn)證

2.1 廈門(mén)軌道交通1號(hào)線工程

2017年12月31日，廈門(mén)市軌道交通1號(hào)線正式試運(yùn)營(yíng)，廈門(mén)市軌道交通1號(hào)線一期工程非體呈南北走向，起于鎮(zhèn)海路站，終于廈門(mén)北車(chē)輛基地，線路全長(zhǎng)30.264km，共設(shè)24座車(chē)站；設(shè)高崎停車(chē)場(chǎng)1座，廈門(mén)北車(chē)輛基地1座；設(shè)火炬園主變電所1座，董任主變電所1座；設(shè)控制中心1處。

廈門(mén)市軌道交通 1號(hào)線一期工程沿線共有振動(dòng)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)136個(gè)，包括107個(gè)住宅區(qū)、12所學(xué)校、4所醫(yī)院、9處行政辦公樓、4處古建筑。全線共設(shè)中等減振措施7270m，高等減振措施2320m，特殊減振措施6188m。有54處振動(dòng)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的路段設(shè)置了專(zhuān)項(xiàng)減振措施。

為了反映不同地質(zhì)條件振動(dòng)影響，避免各項(xiàng)減振措施干擾，本文選取了5處未設(shè)置專(zhuān)項(xiàng)減振措施的振動(dòng)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，振動(dòng)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的名稱(chēng)以編號(hào)替代，具體信息見(jiàn)表2。

表2 振動(dòng)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)信息

2.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)方法及條件

按照《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)測(cè)量方法》（GB/T10071-88）及《建設(shè)項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范—城市軌道交通》（HJ/T403-2007）的監(jiān)測(cè)要求，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)在振動(dòng)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)建筑物室非0.5m以?xún)?nèi)，監(jiān)測(cè)1天，晝、夜各監(jiān)測(cè)一次，每次監(jiān)測(cè)不少于5對(duì)列車(chē)，取VLZmax的算術(shù)平均值；夜間如不能滿足5對(duì)列車(chē)要求，則按實(shí)際運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)1小時(shí)。

振動(dòng)測(cè)量使用的儀器符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 2型儀器要求，并經(jīng)過(guò)計(jì)量部門(mén)檢定。

測(cè)量時(shí)避免影響環(huán)境振動(dòng)測(cè)量值的其他環(huán)境因素，如劇烈的溫度變化、強(qiáng)電磁場(chǎng)、強(qiáng)風(fēng)、地震或其他非振動(dòng)污染源引起的干擾。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位避開(kāi)地下有下水道、地下室等影響振動(dòng)源振動(dòng)傳播規(guī)律的設(shè)施。

2.3 預(yù)測(cè)邊界條件選取

在采用舊導(dǎo)則的振動(dòng)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行計(jì)算時(shí)，振動(dòng)源強(qiáng)引用廈門(mén)市軌道交通 1號(hào)線一期工程環(huán)評(píng)報(bào)告中的源強(qiáng)，即VLz0max=87.2dB（列車(chē)速度60km/h）。

在采用新導(dǎo)則的振動(dòng)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行計(jì)算時(shí)，振動(dòng)源強(qiáng)由《廈門(mén)市軌道交通1號(hào)線工程振動(dòng)測(cè)試分析報(bào)告》中取得，即VLz0max=77.9dB（列車(chē)速度75km/h）。

其他修正參數(shù)按照新舊導(dǎo)則要求選取。

2.4 實(shí)測(cè)驗(yàn)證結(jié)果分析

分別用舊導(dǎo)則及新導(dǎo)則中的振動(dòng)預(yù)測(cè)模型對(duì)廈門(mén)市軌道交通1號(hào)線一期工程的5處振動(dòng)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比情況見(jiàn)表3及圖1。

表3 預(yù)測(cè)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比 單位：dB

圖1 預(yù)測(cè)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比

從上述驗(yàn)證對(duì)比分析可見(jiàn)，①舊導(dǎo)則預(yù)測(cè)結(jié)果在4#點(diǎn)出現(xiàn)偏差，小于實(shí)測(cè)值，影響后續(xù)采取減振措施；②新導(dǎo)則預(yù)測(cè)結(jié)果均高于實(shí)測(cè)值，偏保守，但有利于軌道交通項(xiàng)目建設(shè)，避免實(shí)際環(huán)境振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題，造成工程建設(shè)需進(jìn)行糾偏；③從5處預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)對(duì)比分析看，新導(dǎo)則預(yù)測(cè)結(jié)果線性與實(shí)測(cè)線性基本吻合。

3 結(jié)論與建議

（1）采用2018版數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)結(jié)果偏保守，有利于城市軌道交通建設(shè)，避免后續(xù)軌道交通工程“糾偏”和沿線敏感目標(biāo)環(huán)境振動(dòng)超標(biāo)。

（2）采用2018版預(yù)測(cè)模型時(shí)，應(yīng)注意振動(dòng)源強(qiáng)選取，在新舊導(dǎo)則中振動(dòng)源強(qiáng)的取值相差可達(dá)10～12dB，在開(kāi)展振動(dòng)源強(qiáng)類(lèi)比測(cè)量時(shí)應(yīng)認(rèn)真對(duì)照新導(dǎo)則對(duì)于測(cè)量點(diǎn)位的規(guī)定及測(cè)試條件的要求。

（3）在采取數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)調(diào)查沿線地質(zhì)條件，特別是各層巖層厚度，根據(jù)不同巖層情況，對(duì)距離參數(shù)進(jìn)行修正。

（4）在環(huán)境影響評(píng)價(jià)過(guò)程中，采用類(lèi)比測(cè)量法時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考察地質(zhì)巖層條件相符性。