王愛枝，朱敏

(北京欣國環(huán)環(huán)境技術(shù)發(fā)展有限公司， 北京　100044)

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兩種振動預(yù)測模式在地鐵工程環(huán)評中的對比分析

王愛枝，朱敏

(北京欣國環(huán)環(huán)境技術(shù)發(fā)展有限公司， 北京100044)

摘要：對國家《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 城市軌道交通》(HJ 453—2008)與北京市《地鐵噪聲與振動控制規(guī)范》(DB11/T 838—2011)中的兩種不同環(huán)境振動影響預(yù)測模式進行了對比分析，并應(yīng)用到北京軌道交通昌平線與8號線聯(lián)絡(luò)線地鐵工程環(huán)境影響評價工作，計算沿線各振動敏感點的振動值VLspan。結(jié)果表明，采用DB11/T 838—2011的VLspan預(yù)測值修正后的結(jié)果與采用HJ 453—2008的VLspan預(yù)測值相比，52.5%的敏感點VLspan值低0.1～3.2 dB，47.5%的敏感點VLspan值高1.1～4.1 dB，差值均小于5 dB，各敏感點的分級減振措施等級基本無變化。

關(guān)鍵詞：地鐵；振動預(yù)測；預(yù)測模式；對比分析

城市軌道交通會對沿線區(qū)域造成噪聲和振動環(huán)境影響。一般情況下，高架線以噪聲影響為主，地下線以振動影響為主。地鐵列車在隧道內(nèi)行駛過程中，由于車輪在鋼軌上的滾動與撞擊作用而激發(fā)軌道結(jié)構(gòu)振動，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)通過土層傳遞到表層土壤，并通過表層土壤向鄰近的建筑物傳播，從而激發(fā)地面建筑物的振動響應(yīng)，以致對沿線鄰近區(qū)域產(chǎn)生振動干擾[1- 2]。

為減輕地鐵工程建成后列車運行產(chǎn)生的振動對周圍敏感建筑物的干擾，為地鐵軌道設(shè)計單位提供科學(xué)依據(jù)，落實技術(shù)可行又經(jīng)濟合理的減振措施，環(huán)評中振動影響預(yù)測結(jié)果的可信度尤為重要。

在2012年4月1日北京市《地鐵噪聲與振動控制規(guī)范》(DB11/T 838—2011)(以下簡稱“地標(biāo)”)實施前，全國范圍內(nèi)所有的軌道交通建設(shè)項目環(huán)評，均依據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 城市軌道交通》(HJ 453—2008)(以下簡稱“導(dǎo)則”)提供的振動預(yù)測模式來預(yù)測振動影響。但“地標(biāo)”與“導(dǎo)則”的振動影響預(yù)測模式存在差異，且列車振動源強所對應(yīng)的頻率計權(quán)曲線不同。由于預(yù)測結(jié)果直接關(guān)系到減振措施的提出及減振效果，因此在新地標(biāo)頒布實施之際，需充分研究新地標(biāo)與老導(dǎo)則的區(qū)別及預(yù)測結(jié)果的差異，綜合考慮后提出的相應(yīng)減振措施與建議才更具合理性。

本文以北京軌道交通昌平線與8號線聯(lián)絡(luò)線工程為案例，對兩者的預(yù)測模式差異、新舊計權(quán)曲線振級差值及預(yù)測結(jié)果進行了深入研究與對比分析，為以后同類項目的環(huán)評工作提供參考。

1預(yù)測模式

1.1　HJ 453—2008地鐵列車運行振動預(yù)測模式

列車運行振動VLZ基本預(yù)測計算式如下式所示：

式中，VLZ0,i為列車振動源強，列車通過時段的參考點Z計權(quán)振動級，dB；n為列車通過列數(shù)，n≮5；C為振動修正項，dB。

振動修正項C按下式計算：

C=Cv+Cw+CL+CR+CH+CD+CB

式中，Cv為速度修正，dB；Cw為軸重修正，dB；CL為軌道結(jié)構(gòu)修正，dB；CR為軌道條件修正，dB；CH為隧道結(jié)構(gòu)修正，dB；CD為距離修正，dB；CB為建筑物類型修正，dB。

1.2　DB11/T 838—2011地鐵列車運行振動預(yù)測模式

振動的超標(biāo)量應(yīng)按下述方法進行預(yù)測，預(yù)測點處的VLZmax按下式計算：

式中，VLZmax0,i為列車振動源強，列車通過時段隧道洞壁的參考點Z計權(quán)振動級最大值，dB；n為列車通過列數(shù)，n≥5；C為振動修正項，dB。

振動修正項C，按下式計算：

C=C軌道減振措施+C車速+C彎道+C過渡段+C車況載重等+

C埋深+C水平衰減+C建筑物

式中，C軌道減振措施為軌道減振措施修正，dB；C車速為車速修正，dB；C彎道為彎道修正，dB；C過渡段為過渡段修正，dB；C車況載重等為車況載重修正，dB；C埋深為埋深修正，dB；C水平衰減為水平衰減修正，dB；C建筑物為建筑物修正，dB。

1.3　頻率計權(quán)曲線

“地標(biāo)”中規(guī)定的振動源強，是依據(jù)《機械振動與沖擊 人體暴露于全身振動的評價 第1部分：一般要求》(GB/T 13441.1—2007，該標(biāo)準(zhǔn)等同轉(zhuǎn)化ISO 2631-1:1997標(biāo)準(zhǔn))中規(guī)定的全身振動不同頻率計權(quán)因子修正后得到的振動加速度級，而《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》(GB 10070—88)是依據(jù)ISO 2631-1:1985中規(guī)定的全身振動不同頻率計權(quán)因子修正后得到的振動加速度級，因此二者的振動加速度級并不對應(yīng)。

根據(jù)《振動環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》編制說明，城市軌道交通列車運行振動同一振動源，采用ISO 2631-1:1997中規(guī)定的頻率計權(quán)因子計算得到的VLZmax，高于采用ISO 2631-1:1985中規(guī)定的頻率計權(quán)因子計算得到的VLZmax2.5～4 dB，振級的加權(quán)平均增加量約為3 dB。因此無法直接應(yīng)用“地標(biāo)”的預(yù)測結(jié)果對照《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》(GB 10080—88)進行評價[3]。而“導(dǎo)則”中的所有內(nèi)容均是依據(jù)《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》(GB 10080—88)加以規(guī)定的，因此需對預(yù)測結(jié)果進行修正后方可比較。

1.4　預(yù)測模式各參數(shù)對比分析

“導(dǎo)則”和“地標(biāo)”提供的預(yù)測方法存在一定差異，其預(yù)測模式對比見表1，修正項對比見表2。

表1　預(yù)測模式參數(shù)對照

表2　修正項取值對比

2應(yīng)用比對

北京軌道交通昌平線與8號線聯(lián)絡(luò)線工程位于昌平區(qū)，自昌平線朱辛莊站引出，向東南延伸與8號線二期工程相接，線路整體呈倒S走向；線路總長6.328 km(其中地下段長4.628 km，高架段長1.374 km，過渡段長0.326 km)，共設(shè)3座車站。工程建成后，將與8號線一、二期工程貫通運營。工程沿線共有9處振動敏感點，合計40棟敏感建筑(即40個敏感點)，均為住宅。工程線路走向及振動敏感點分布見圖1。

圖1　工程線路走向及振動敏感點分布圖Fig.1　The map of subway trend and the location of vibration-sensitive targets

2.1　預(yù)測結(jié)果對比

以北京軌道交通昌平線與8號線聯(lián)絡(luò)線工程作為案例，分別采用“導(dǎo)則”和“地標(biāo)”中規(guī)定的預(yù)測模式進行了振動影響預(yù)測，“導(dǎo)則”預(yù)測結(jié)果與“地標(biāo)”預(yù)測值修正后的結(jié)果對比見表3和圖2。

表3　“導(dǎo)則”與“地標(biāo)”的振動預(yù)測結(jié)果對比表

圖2　“導(dǎo)則”與“地標(biāo)”兩種預(yù)測模式振動預(yù)測結(jié)果對比圖Fig.2　The comparison chart between the vibrationprediction using HJ 453-2008 and DB11/T 838-2011

兩種方法由于源強、速度修正、距離衰減等修正參數(shù)選取不同，結(jié)果有一定的差異。由表3和圖1可知，采用“地標(biāo)”VLZmax預(yù)測值修正后結(jié)果與采用“導(dǎo)則”VLZmax預(yù)測值相比，21個敏感點低于“導(dǎo)則”預(yù)測值0.1～3.2 dB，其余19個敏感點高出“導(dǎo)則”預(yù)測值1.1～4.1 dB。

2.2　分級減振措施的選擇

軌道減振措施等級選擇見表4。

根據(jù)表4可知，差值超過5 dB情況下分級減振措施需提高一個等級。

表4　軌道減振措施等級的選擇

就北京軌道交通昌平線與8號線聯(lián)絡(luò)線工程而言，采用“地標(biāo)”VLZmax預(yù)測值修正后結(jié)果與采用“導(dǎo)則”VLZmax預(yù)測值相比，52.5%的敏感點低于“導(dǎo)則”預(yù)測值0.1～3.2 dB，47.5%的敏感點高出“導(dǎo)則”預(yù)測值1.1～4.1 dB，差值均小于5 dB，因此各敏感點分級減振措施等級基本無變化。

3結(jié)論

本文以北京軌道交通昌平線與8號線聯(lián)絡(luò)線工程作為案例，分別采用《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 城市軌道交通》(HJ 453—2008)和《地鐵噪聲與振動控制規(guī)范》(DB11/T 838—2011)中規(guī)定的預(yù)測模式進行了振動影響預(yù)測，評價列車振動對沿線敏感建筑的振動影響，并對預(yù)測結(jié)果進行對比分析，據(jù)此從嚴(yán)提出減振措施要求。

(1)根據(jù)導(dǎo)則HJ 453—2008中的預(yù)測模式，昌平線與8號線聯(lián)絡(luò)線工程各振動敏感點的VLZmax為63.0～72.8 dB；晝間超標(biāo)率為7.5%，晝間超標(biāo)量為0.1～2.8 dB；夜間超標(biāo)率為67.5%，夜間超標(biāo)量為0.1～5.8 dB。

(2)根據(jù)地標(biāo)DB11/T 838—2011中的預(yù)測模式，昌平線與8號線聯(lián)絡(luò)線工程各振動敏感點的VLZmax為65.9～75.7 dB，修正后振動值為62.9～72.7 dB；修正后晝間超標(biāo)率為55%，晝間超標(biāo)量為0.2～2.7 dB；夜間超標(biāo)率為70%，夜間超標(biāo)量為1.1～5.7 dB。

(3)采用“地標(biāo)”VLZmax預(yù)測值修正后結(jié)果與采用“導(dǎo)則”VLZmax預(yù)測值相比，52.5%的敏感點低于“導(dǎo)則”預(yù)測值0.1～3.2 dB，47.5%的敏感點高出“導(dǎo)則”預(yù)測值1.1～4.1 dB，差值均小于5 dB，因此各敏感點分級減振措施等級基本無變化。

(4)兩種不同的預(yù)測模式的預(yù)測結(jié)果差別不大，在城市軌道建設(shè)項目環(huán)評工作中應(yīng)綜合考慮二者的模式參數(shù)，將充分校核后的結(jié)果作為提出減振措施的依據(jù)。

參考文獻(References)：

[1]謝詠梅, 劉揚, 辜小安. 城市軌道交通地下線振動影響的工程因素分析[C]//環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心. 軌道交通行業(yè)環(huán)境影響評價技術(shù)研討會論文集. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2011: 67- 68.

[2]雷彬, 王毅. 城市軌道交通振動環(huán)境影響評價量選擇的理論與實踐分析[C]//環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心. 軌道交通行業(yè)環(huán)境影響評價技術(shù)研討會論文集. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2011: 8- 9.

[3]杜蘊慧, 宣昊, 辜小安, 等. 城市軌道交通振動源強環(huán)評預(yù)測問題與建議[J]. 環(huán)境影響評價, 2014(6): 28- 30.

Comparative Analysis of Two Vibration Prediction Models

in Environmental Impact Assessment of Subway Construction Projects

WANG Ai-zhi, ZHU Min

(Beijing Xinguohuan Environmental Technology Development Co., Ltd., Beijing 100044, China)

Abstract:The paper compared two recommended environmental vibration prediction models inTechnicalGuidelinesforEnvironmentImpactAssessmentofUrbanRailTransit(HJ 453-2008) andBeijingCodeforMetroNoiseandVibrationControl(DB11/T 838-2011), applied them in a Beijing rail transit line (connecting line between Changping Line and Line 8) EIA Project, andcalculated the vibration values (VLspan) of each vibration-sensitive targets. The results showed that the predicted correction values of 52.5% of sensitive-targets calculated from DB11/T 838-2011 were 0.1~3.2 dB lower than those calculated from HJ 453-2008, but the rest 47.5% of sensitive-targets were 1.1~4.1 dB higher. It could be concluded that all the value differences were below 5 dB, and all sensitive-targets’ grades of track vibration damping measures remained stable.

Key words:subway; vibration prediction; prediction model; comparative analysis

作者簡介：王愛枝(1983—)，女，內(nèi)蒙古商都縣人，環(huán)境影響評價工程師，工學(xué)碩士，主要從事環(huán)境影響評價工作，E-mail： nmwangaizhi@163.com

收稿日期：2014-06-27

中圖分類號：X827

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-6444(2015)01-0055-04

DOI:10.14068/j.ceia.2015.01.015