(交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院環(huán)境資源所，北京100028)

1 城市軌道交通發(fā)展和文物保護(hù)問(wèn)題

城市軌道交通是城市綜合交通系統(tǒng)的重要組成部分，在優(yōu)化公共交通結(jié)構(gòu)、緩解交通擁堵、解決市民出行難等方面扮演重要角色。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城市軌道交通在中國(guó)大城市中受到普遍關(guān)注[1-2]。截至2012年12月31日，中國(guó)內(nèi)地累計(jì)開通70條城市軌道交通線路，總運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到2 064 km[3]。目前，全國(guó)已有軌道交通線路及獲準(zhǔn)建設(shè)軌道交通線路的城市達(dá)39個(gè)(不含港澳臺(tái)地區(qū))，包括除?？?、西寧、銀川、拉薩以外的27個(gè)省會(huì)城市、5個(gè)計(jì)劃單列市和7個(gè)地級(jí)市(蘇州、常州、徐州、無(wú)錫、佛山、東莞和溫州)，城市軌道交通建設(shè)規(guī)模位居世界第一。未來(lái)中國(guó)東部地區(qū)還會(huì)有更多的城市開展軌道交通建設(shè)，今后一段時(shí)期仍是城市軌道交通建設(shè)的大力發(fā)展期。

城市軌道交通在帶來(lái)交通便利的同時(shí)，其建設(shè)和運(yùn)營(yíng)引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題也日益突出，尤其是運(yùn)營(yíng)期間的振動(dòng)對(duì)沿線文物的影響成為線路布設(shè)的重要約束條件。文物保護(hù)問(wèn)題已經(jīng)成為城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)的三大難題之一[4]。中國(guó)39個(gè)建有或規(guī)劃軌道交通的城市中，有27個(gè)城市被列為國(guó)家歷史文化名城(見圖1)，如古都型歷史文化名城西安、南京、北京、杭州、鄭州和太原；近現(xiàn)代史跡型歷史文化名城上海、天津、武漢、廣州、重慶、哈爾濱、青島、南昌、沈陽(yáng)等。國(guó)家歷史文化名城市域內(nèi)分布著大量的歷史遺存建筑物、歷史文化街區(qū)、重要史跡等歷史文化遺產(chǎn)。為防止工業(yè)振源引起的地面振動(dòng)對(duì)古建筑結(jié)構(gòu)的危害,文獻(xiàn)[5]對(duì)古建筑結(jié)構(gòu)的容許振動(dòng)、動(dòng)力特性等進(jìn)行研究；北京、西安等古建筑較多的城市，地鐵建設(shè)部門對(duì)古建筑的振動(dòng)評(píng)估和防護(hù)也十分重視[6-9]。為了避免城市軌道交通建設(shè)對(duì)歷史文化保護(hù)目標(biāo)造成不利影響，必須在規(guī)劃階段前期介入、盡早重視，優(yōu)化線網(wǎng)布局和走向，合理布局場(chǎng)站，科學(xué)合理地評(píng)估并減緩或消除軌道交通運(yùn)營(yíng)引發(fā)的振動(dòng)對(duì)文物建筑結(jié)構(gòu)造成的不利影響。本文在梳理中國(guó)有關(guān)歷史文物建筑保護(hù)法規(guī)條例的基礎(chǔ)上，分析軌道交通規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中文物振動(dòng)影響評(píng)價(jià)存在的問(wèn)題和難點(diǎn)，并提出相應(yīng)對(duì)策和建議。

2 文物保護(hù)法規(guī)條例對(duì)城市軌道交通規(guī)劃布局的要求

城市軌道交通規(guī)劃涉及的文物主要為不可移動(dòng)文物，如古文化遺址、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻、壁畫、近代現(xiàn)代重要史跡和代表性建筑等，根據(jù)文物的歷史、藝術(shù)、科學(xué)價(jià)值，定級(jí)為全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位、省級(jí)文物保護(hù)單位以及市、縣級(jí)文物保護(hù)單位。2007年12月29日修訂的《中華人民共和國(guó)文物保護(hù)法》(以下簡(jiǎn)稱《保護(hù)法》)第二十條規(guī)定：建設(shè)工程選址，應(yīng)當(dāng)盡可能避開不可移動(dòng)文物；第十七條規(guī)定：因特殊情況需要在文物保護(hù)單位的保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行其他建設(shè)工程或者爆破、鉆探、挖掘等作業(yè)的，必須保證文物保護(hù)單位的安全，并經(jīng)核定公布該文物保護(hù)單位的人民政府批準(zhǔn)，在批準(zhǔn)前應(yīng)當(dāng)征得上一級(jí)人民政府文物行政部門同意；第十八條規(guī)定：在文物保護(hù)單位的建設(shè)控制地帶內(nèi)進(jìn)行建設(shè)工程，不得破壞文物保護(hù)單位的歷史風(fēng)貌，工程設(shè)計(jì)方案應(yīng)經(jīng)相應(yīng)的文物行政部門同意后，報(bào)城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃部門批準(zhǔn)。

圖1 中國(guó)已建有或規(guī)劃城市軌道交通的國(guó)家歷史文化名城Fig.1 National historical and cultural cities with completed or planned urban rail transit in China

從上述國(guó)家文物保護(hù)法的規(guī)定可以看出，在城市軌道交通布局、選線規(guī)劃中，要明確規(guī)劃范圍內(nèi)文物的分布點(diǎn)位、類型、范圍、保護(hù)級(jí)別等信息。規(guī)劃原則為：首先，線路、車站、變電站、風(fēng)亭、冷卻塔、停車場(chǎng)、車輛段、車輛維修基地等場(chǎng)站在布局選址上要避開文物本體；其次，地面線路、高架線路、地面車站、地下車站進(jìn)出口以及其他涉及占地的各類場(chǎng)站應(yīng)布置在文物保護(hù)單位的保護(hù)范圍和建設(shè)控制地帶之外。如果確實(shí)受地質(zhì)、技術(shù)等特殊情況限制，需要在文物保護(hù)范圍內(nèi)開展鉆探、挖掘等作業(yè)甚至修建設(shè)施時(shí)，應(yīng)在確保文物安全的前提下，需經(jīng)上級(jí)文物部門的同意和當(dāng)?shù)厝嗣裾呐鷾?zhǔn)。如果在建設(shè)控制地帶內(nèi)進(jìn)行工程建設(shè)，需要文物部門同意和規(guī)劃部門批準(zhǔn)。由于國(guó)家文物保護(hù)法沒(méi)有對(duì)地下空間做出規(guī)定，因此，軌道交通可以地下線路形式穿越文物保護(hù)范圍和建設(shè)控制地帶，其前提也是確保文物本體的安全。

為了保持和延續(xù)傳統(tǒng)格局和歷史風(fēng)貌、維護(hù)歷史文化遺產(chǎn)的真實(shí)性和完整性、正確處理經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)的關(guān)系，國(guó)務(wù)院于2008年出臺(tái)了《歷史文化名城名鎮(zhèn)名村保護(hù)條例》，條例第二十八條規(guī)定：在歷史文化街區(qū)(一般位于歷史文化名城內(nèi))、名鎮(zhèn)、名村核心保護(hù)范圍內(nèi)，新建、擴(kuò)建必要的基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施的，城市、縣人民政府城鄉(xiāng)規(guī)劃主管部門核發(fā)建設(shè)工程規(guī)劃許可證、鄉(xiāng)村建設(shè)規(guī)劃許可證前，應(yīng)當(dāng)征求同級(jí)文物主管部門的意見；第二十六條規(guī)定：歷史文化街區(qū)、名鎮(zhèn)、名村建設(shè)控制地帶內(nèi)的新建建筑物、構(gòu)筑物，應(yīng)當(dāng)符合保護(hù)規(guī)劃確定的建設(shè)控制要求。

可見，與文物保護(hù)法強(qiáng)調(diào)的對(duì)單個(gè)文物小范圍“點(diǎn)狀保護(hù)”不同，《歷史文化名城名鎮(zhèn)名村保護(hù)條例》更強(qiáng)調(diào)大范圍的“片狀保護(hù)”，其保護(hù)范圍一般較大。由于城市軌道交通屬于基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施，按照條例要求，在征求文物部門意見并取得規(guī)劃部門許可后，可以在核心保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行建設(shè)活動(dòng)，但在建設(shè)控制地帶內(nèi)的建設(shè)活動(dòng)應(yīng)符合保護(hù)規(guī)劃的控制要求?？紤]到城市軌道交通的建設(shè)特點(diǎn)，歷史文化街區(qū)、名鎮(zhèn)、名村核心保護(hù)范圍和建設(shè)控制地帶內(nèi)，不宜布局地面線、高架線、變電站、停車場(chǎng)、車輛段、車輛維修基地，可以布局地面車站、地下車站進(jìn)出口、風(fēng)亭、冷卻塔等設(shè)施，但需要控制設(shè)施高度、體量、外觀及色彩等，并融入當(dāng)?shù)氐臍v史文化元素，不得對(duì)其周邊傳統(tǒng)格局和歷史風(fēng)貌構(gòu)成破壞性影響。

為了加強(qiáng)對(duì)歷史文化名城內(nèi)的歷史文化街區(qū)、反映歷史風(fēng)貌和地方特色但未被列為文物保護(hù)單位的歷史建筑的保護(hù)，原建設(shè)部2004年出臺(tái)了《城市紫線管理辦法》，規(guī)定城市紫線為歷史文化街區(qū)和歷史建筑的保護(hù)范圍界線。第十三條規(guī)定：在城市紫線范圍內(nèi)禁止進(jìn)行大面積拆除、開發(fā)和改建；禁止修建破壞歷史文化街區(qū)傳統(tǒng)風(fēng)貌的建筑物、構(gòu)筑物和其他設(shè)施；禁止占用或者破壞園林綠地、河湖水系、道路和古樹名木等。

城市紫線范圍內(nèi)的城市軌道交通建設(shè)，應(yīng)遵循少拆少占的原則，因此在紫線范圍內(nèi)須采用地下線，不建變電站、停車場(chǎng)、車輛段、車輛維修基地等，少建地面站，可建地下車站進(jìn)出口、風(fēng)亭、冷卻塔等設(shè)施。

3 當(dāng)前文物振動(dòng)影響評(píng)價(jià)存在的問(wèn)題

《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則城市軌道交通》(HJ 453—2008)[10](以下簡(jiǎn)稱《導(dǎo)則》)是城市軌道交通振動(dòng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)的技術(shù)性指導(dǎo)文件，《導(dǎo)則》規(guī)定了振動(dòng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)的內(nèi)容、等級(jí)、范圍、方法等技術(shù)問(wèn)題。雖然《導(dǎo)則》主要適用于建設(shè)項(xiàng)目振動(dòng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)，但由于缺乏專門針對(duì)規(guī)劃項(xiàng)目的技術(shù)導(dǎo)則，因此，目前城市軌道交通規(guī)劃環(huán)評(píng)中的文物振動(dòng)影響評(píng)價(jià)基本遵照該導(dǎo)則進(jìn)行。《導(dǎo)則》規(guī)定：文物振動(dòng)影響的評(píng)價(jià)范圍為距地下線路外軌中心線兩側(cè)60 m；評(píng)價(jià)內(nèi)容為評(píng)價(jià)范圍內(nèi)各文物保護(hù)建筑的振動(dòng)速度，振動(dòng)速度預(yù)測(cè)按照《古建筑防工業(yè)振動(dòng)技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50452—2008)[11](以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)的規(guī)定執(zhí)行，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，按照《規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，對(duì)運(yùn)營(yíng)期各文物保護(hù)建筑的振動(dòng)速度進(jìn)行達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)。然而，目前在使用《規(guī)范》進(jìn)行文物振動(dòng)影響評(píng)價(jià)時(shí)，還存在一些問(wèn)題和不足，造成預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)結(jié)果不夠深入，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

1）部分類型文物的振動(dòng)影響無(wú)法評(píng)估。

根據(jù)《保護(hù)法》規(guī)定，不可移動(dòng)文物包括古文化遺址、古墓葬、古建筑、石窟寺和石刻、壁畫。但《規(guī)范》主要關(guān)注的是古建筑這類文物，分別給出了磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)古建筑和石窟的容許振動(dòng)速度。而對(duì)于像文化古跡遺址類、古墓葬類、石刻和壁畫類文物，由于其沒(méi)有明顯的承重結(jié)構(gòu)，在規(guī)范中尚缺乏相應(yīng)的參考標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)測(cè)方法，目前還很難開展城市軌道交通運(yùn)營(yíng)對(duì)這類文物的振動(dòng)影響評(píng)估。假如某城市規(guī)劃的地鐵線路上方有土質(zhì)古城垣(或城墻)或者地下有古城遺址或墓葬，這類文物能承受的最大振動(dòng)速度是多少、地鐵埋深多少才能避免破壞性影響等難題還需要進(jìn)一步探究和明確。

另外，在建筑類文物中，有的結(jié)構(gòu)并不是磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)或木結(jié)構(gòu)，如鄭州市二七紀(jì)念塔，其距今只有40年，不屬于古代遺留下來(lái)的建筑物，但由于其所賦予的政治意義、紀(jì)念意義和教育意義，已經(jīng)被列為全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。作為現(xiàn)代構(gòu)筑物，二七紀(jì)念塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而在《規(guī)范》中又沒(méi)有這類結(jié)構(gòu)的振動(dòng)計(jì)算辦法、容許限值和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)等。因此如何評(píng)價(jià)非《規(guī)范》中結(jié)構(gòu)類型的文物振動(dòng)影響問(wèn)題也是一個(gè)難題。

2）振動(dòng)影響評(píng)價(jià)的技術(shù)規(guī)范不易掌握和運(yùn)用。

《規(guī)范》中振動(dòng)預(yù)測(cè)模式參數(shù)過(guò)多，有些參數(shù)取值過(guò)于復(fù)雜，不易應(yīng)用，廣大評(píng)價(jià)者難以掌握。以古塔為例，確定結(jié)構(gòu)最大速度響應(yīng)(Vmax)，需要古塔基礎(chǔ)處水平向地面振動(dòng)速度(Vr)、振型參與系數(shù)(γ)和振型放大系數(shù)(β)3個(gè)參數(shù)，而確定參數(shù)γ，又需要古塔各層寬度和層高等參數(shù)，確定β又需要一定距離(r)處的地面振動(dòng)頻率(fr)和結(jié)構(gòu)第j階固有頻率(fj)，而確定fj，又需要4個(gè)不同的參數(shù)。確定地面振動(dòng)速度(Vr)更為復(fù)雜，根據(jù)規(guī)范附錄B(地面振動(dòng)傳播和衰減的計(jì)算)，又需要7個(gè)不同的參數(shù)，這7個(gè)參數(shù)中個(gè)別參數(shù)又需要通過(guò)其他的參數(shù)來(lái)獲得。從中國(guó)大量軌道交通規(guī)劃環(huán)評(píng)報(bào)告來(lái)看，很多環(huán)評(píng)工作者沒(méi)有吃透此規(guī)范，在文物振動(dòng)影響評(píng)價(jià)部分，內(nèi)容都很簡(jiǎn)單，缺少參數(shù)選擇和預(yù)測(cè)評(píng)估等關(guān)鍵過(guò)程，很少有人能完整并正確運(yùn)用該規(guī)范進(jìn)行分析評(píng)價(jià)工作，還處于“不會(huì)用、用不好”的階段。

3）規(guī)劃本身內(nèi)容不夠具體給振動(dòng)影響預(yù)測(cè)工作帶來(lái)難度。

在城市軌道交通規(guī)劃階段，一般只是給出場(chǎng)站的大致點(diǎn)位、線路大致走向和敷設(shè)方式，具體線位、埋深以及與文物的準(zhǔn)確距離無(wú)法明確，這些因素給定量預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)工作造成困難。根據(jù)《規(guī)范》，在地面振動(dòng)傳播和衰減的計(jì)算過(guò)程中，需要明確文物結(jié)構(gòu)與振源的距離，在計(jì)算振源半徑r0時(shí)，需要明確隧道埋深H，由于規(guī)劃階段這些參數(shù)均無(wú)法給定，因此給振動(dòng)預(yù)測(cè)工作帶來(lái)一定難度。

4）各地地質(zhì)、土質(zhì)條件不同給評(píng)估工作帶來(lái)較大不確定性。

全國(guó)不同城市的地質(zhì)條件差異很大，土質(zhì)也不同，而地鐵振源幾何衰減系數(shù)和土的能量吸收系數(shù)均與土質(zhì)土類有關(guān)，如硬塑粉質(zhì)粘土、可塑粉質(zhì)粘土、飽和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的能量吸收系數(shù)各異。在規(guī)劃階段，無(wú)法對(duì)城市地下情況進(jìn)行詳細(xì)了解，也缺少第一手的地質(zhì)和土質(zhì)資料，只能簡(jiǎn)單處理，導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果科學(xué)性和準(zhǔn)確性大大降低。

4 對(duì)策與建議

針對(duì)城市軌道交通規(guī)劃環(huán)評(píng)中的文物振動(dòng)影響評(píng)價(jià)面臨的困難，本文提出四點(diǎn)對(duì)策與建議。

1）明確評(píng)價(jià)工作深度、對(duì)象和方法。

《導(dǎo)則》雖然規(guī)定了振動(dòng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)的內(nèi)容、等級(jí)、范圍和方法，但沒(méi)有對(duì)文物振動(dòng)影響的評(píng)價(jià)深度做出明確說(shuō)明，《導(dǎo)則》還要求“對(duì)于評(píng)價(jià)范圍內(nèi)的文物保護(hù)目標(biāo)應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)速度評(píng)價(jià)”，但對(duì)文化古跡遺址類、古墓葬類、石刻類和壁畫類等文物的振動(dòng)影響評(píng)價(jià)尚缺乏很好的辦法。此外，像鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)類建筑等非《規(guī)范》中所列類別的文物保護(hù)目標(biāo)是否需要進(jìn)行振動(dòng)速度評(píng)價(jià)；如果要進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用何種方法、模式和標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)此，需要進(jìn)行進(jìn)一步完善和細(xì)化文物振動(dòng)影響評(píng)價(jià)的兩個(gè)指導(dǎo)性規(guī)范文件，補(bǔ)充各種類型文物振動(dòng)影響的評(píng)價(jià)方法、標(biāo)準(zhǔn)和深度，以便廣大環(huán)評(píng)工作者將其應(yīng)用到文物振動(dòng)影響評(píng)價(jià)中。

2）完善評(píng)價(jià)方法。

鑒于《規(guī)范》中的振動(dòng)預(yù)測(cè)模式參數(shù)過(guò)多，部分參數(shù)取值復(fù)雜，不易運(yùn)用，需要針對(duì)地鐵振動(dòng)影響特點(diǎn)，酌情對(duì)該規(guī)范進(jìn)行簡(jiǎn)化，減少預(yù)測(cè)模式的參數(shù)并簡(jiǎn)化模式計(jì)算過(guò)程，對(duì)一些較難取值的參數(shù)，應(yīng)給出地鐵這類振源的參數(shù)取值范圍。在國(guó)內(nèi)一些公開發(fā)表的研究論文中，有學(xué)者采用有限元模型的方法預(yù)測(cè)文物振動(dòng)影響，這種專業(yè)數(shù)學(xué)工具短時(shí)間內(nèi)雖無(wú)法很好掌握，但可以借鑒其分析結(jié)果，在所處外部條件近似的情況下采用類比分析?；谒诔鞘幸延械罔F線路振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行類比預(yù)測(cè)也是一種較為可靠的分析方法，部分已經(jīng)運(yùn)營(yíng)線路附近文物結(jié)構(gòu)的振動(dòng)速度實(shí)際測(cè)量值可用于參考和類比預(yù)測(cè)，其結(jié)果可能比振動(dòng)預(yù)測(cè)模式更為可信。

3）全面把握規(guī)劃內(nèi)容。

在規(guī)劃階段，線路與文物的距離以及線路埋深一般無(wú)法明確，但地鐵線路一般是沿城市主干路進(jìn)行地下敷設(shè)，由此可以基于規(guī)劃線路布局走向和文物分布疊加圖，通過(guò)主干路的寬度以及道路紅線范圍對(duì)距離進(jìn)行預(yù)估。最難確定的是隧道埋深(即地鐵軌面到地面的豎直距離)，目前國(guó)內(nèi)地鐵隧道埋深以20 m為界，低于20 m為淺埋，超過(guò)20 m為深埋，因此在預(yù)測(cè)時(shí)，可以分15 m、20 m和25 m三種埋深情形預(yù)測(cè)文物的振動(dòng)速度，根據(jù)不同深度的預(yù)測(cè)結(jié)果提出合理的地鐵埋深或文物減振措施。

4）克服土質(zhì)條件差異。

在規(guī)劃階段無(wú)法詳細(xì)了解線路沿線地質(zhì)土質(zhì)情況，但可以通過(guò)對(duì)同一城市正在施工或已經(jīng)建成線路的地質(zhì)土質(zhì)條件進(jìn)行推斷。如果該城市沒(méi)有已建或在建地鐵項(xiàng)目，也可考慮參考區(qū)域地形和地質(zhì)條件較為相近的臨近城市的地鐵項(xiàng)目，類比其地質(zhì)土質(zhì)條件進(jìn)行預(yù)測(cè)估算。如果條件許可，也可向有關(guān)部門索要規(guī)劃線網(wǎng)涉及區(qū)域的地質(zhì)勘探資料，從中獲取有關(guān)地質(zhì)土質(zhì)信息。

5 結(jié)語(yǔ)

城市軌道交通運(yùn)營(yíng)對(duì)文物的振動(dòng)影響正日益受到重視，合理和正確評(píng)價(jià)這種影響是協(xié)調(diào)城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)與文物保護(hù)關(guān)系的基礎(chǔ)。當(dāng)前城市軌道交通規(guī)劃的文物振動(dòng)影響評(píng)價(jià)工作面臨部分類型文物的振動(dòng)影響無(wú)法評(píng)估、評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范不易掌握和運(yùn)用、規(guī)劃本身內(nèi)容不夠具體、模型重要參數(shù)地質(zhì)土質(zhì)條件難以確定等問(wèn)題。為提升文物振動(dòng)影響評(píng)價(jià)工作的科學(xué)性，應(yīng)從《導(dǎo)則》和《規(guī)范》上進(jìn)一步明確評(píng)價(jià)工作的對(duì)象、標(biāo)準(zhǔn)和深度，完善并細(xì)化評(píng)價(jià)方法，全面把握規(guī)劃內(nèi)容和科學(xué)類比土質(zhì)參數(shù)。

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