尹華拓

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣州 510010）

1 振動(dòng)噪聲控制現(xiàn)狀

地鐵車輛段上蓋開發(fā)及振動(dòng)噪聲綜合控制是近年來(lái)我國(guó)各地地鐵建設(shè)過(guò)程中面臨的一項(xiàng)新課題。

1999年建成的北京地鐵1號(hào)線四惠車輛段是我國(guó)首次進(jìn)行上蓋開發(fā)的車輛段，當(dāng)時(shí)圍繞減振降噪開展了一系列研究和探索[1]，在試車線試鋪了國(guó)產(chǎn)道砟墊，并設(shè)置了部分建筑減振支座。

后續(xù)各地在車輛段上蓋開發(fā)方案中均考慮了振動(dòng)噪聲的影響及控制問(wèn)題，北京、上海、武漢、廣州、深圳、杭州、寧波、佛山等地針對(duì)車輛段上蓋開發(fā)振動(dòng)噪聲控制已著手開展或擬開展一些試驗(yàn)、測(cè)試和研究[2-7]，包括振動(dòng)源強(qiáng)及傳播規(guī)律的調(diào)研與仿真分析、振動(dòng)噪聲標(biāo)準(zhǔn)研究、減振降噪措施研究與應(yīng)用等，但限于車輛段振動(dòng)噪聲影響的復(fù)雜性，現(xiàn)階段多數(shù)項(xiàng)目仍局限于采取定性的振動(dòng)噪聲控制措施，對(duì)措施的充分必要性尚缺乏更全面、系統(tǒng)的理論或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。

2 振動(dòng)噪聲影響特點(diǎn)

車輛段線路通常分為出入線、咽喉區(qū)及庫(kù)外線、試車線及停車列檢庫(kù)線等，不同線路的平面縱斷、列車運(yùn)行速度、時(shí)間段及頻次、軌道結(jié)構(gòu)等均存在較大的差異，產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲水平、頻譜特性及影響時(shí)段亦有著不同的特點(diǎn)和差異。與正線相比，車輛段振動(dòng)噪聲源種類多、分布面廣、早發(fā)車晚收車及單列車通過(guò)（速度低）的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、頻域更寬泛。

車輛段占地面積大，其上蓋開發(fā)通常為包含各種建筑類型和功能的綜合體：諸如住宅、醫(yī)院、學(xué)校、寫字樓、酒店、娛樂、購(gòu)物等。不同使用功能建筑物的體量、下部基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)形式、使用時(shí)段、敏感對(duì)象及振動(dòng)噪聲控制指標(biāo)與限值標(biāo)準(zhǔn)等均不盡相同。此外，上蓋開發(fā)相對(duì)于周邊同類開發(fā)的價(jià)值定位也是重要的考量因素。

具體到特定的車輛段，不同功能區(qū)域與上蓋開發(fā)建筑物之間的基礎(chǔ)、平面及高程等的相對(duì)關(guān)系通常各有不同，使得一個(gè)功能區(qū)域產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲可能影響到多個(gè)上蓋開發(fā)建筑物，而一個(gè)建筑物可能受到來(lái)自多種不同線路、多種振動(dòng)噪聲源在相同時(shí)段或不同時(shí)段的影響，使得振動(dòng)噪聲影響分析、預(yù)測(cè)及判斷變得更加復(fù)雜。

3 綜合控制流程及方法

由上文分析可知，車輛段上蓋開發(fā)振動(dòng)噪聲綜合控制絕不僅僅是定性采取一些減振降噪技術(shù)措施這么簡(jiǎn)單，而是需當(dāng)成一項(xiàng)方方面面均應(yīng)周全考慮的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程來(lái)對(duì)待。具體到某個(gè)車輛段上蓋開發(fā)的振動(dòng)噪聲控制，主要的流程做法包括以下6個(gè)步驟，見圖1。

圖1 車輛段上蓋開發(fā)振動(dòng)噪聲綜合控制主要流程Fig. 1 Main process of integrated control of vibration and noise for the metro depot superstructure

3.1 工程條件、特點(diǎn)及需求分析

全面梳理分析車輛段與上蓋開發(fā)振動(dòng)噪聲控制相關(guān)的工程條件、特點(diǎn)及需求，包括：

1）車輛段的功能區(qū)域劃分、建設(shè)時(shí)序、站場(chǎng)線路布置、軌道結(jié)構(gòu)、車輛段周邊環(huán)境及條件、維修工藝及運(yùn)營(yíng)行車工況方案等；

2）上蓋開發(fā)的總體布局、規(guī)模、建設(shè)時(shí)序、不同建筑類別、體量、結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)形式，與車輛段不同功能區(qū)域的平面、高程關(guān)系等；

3）振動(dòng)噪聲傳遞路徑及可能產(chǎn)生影響的因素，包括地質(zhì)條件、基礎(chǔ)相對(duì)關(guān)系、結(jié)構(gòu)開孔及朝向等；

4）與振動(dòng)噪聲控制需求相關(guān)的周邊現(xiàn)狀及規(guī)劃環(huán)境條件、上蓋開發(fā)價(jià)值目標(biāo)定位、振動(dòng)噪聲敏感的目標(biāo)對(duì)象及訴求、投融資模式、建設(shè)及運(yùn)營(yíng)管理規(guī)則等。

3.2 振動(dòng)噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)選擇及確認(rèn)

車輛段不同區(qū)域在不同時(shí)間段產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲影響包括 3類：振動(dòng)速度/加速度（室外及室內(nèi)）、二次結(jié)構(gòu)噪聲（室內(nèi)）、空氣傳播噪聲（室外及室內(nèi)）。

不同建筑物內(nèi)敏感人群或設(shè)備的振動(dòng)噪聲控制時(shí)段、指標(biāo)、頻段、限值各不相同。我國(guó)現(xiàn)有與振動(dòng)噪聲控制相關(guān)的主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)：

1）GB 10070—1988《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》；

2）GB/T 50355—2005《住宅建筑室內(nèi)振動(dòng)限值及其測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)》；

3）GB 12348—2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》；

4）GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》；

5）JGJ/T 170—2009《城市軌道交通引起建筑物振動(dòng)與二次輻射噪聲限值及其測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)》；

6）GB 50118—2010《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》；

7）GB 50868—2013《建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》；

8）HJ 453—2008《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則：城市軌道交通》。

上述這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍、使用條件、評(píng)價(jià)指標(biāo)及限值、測(cè)試方法等均有所不同，尚無(wú)現(xiàn)成的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車輛段振動(dòng)噪聲控制進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，而是需從現(xiàn)有各種針對(duì)振動(dòng)噪聲源、環(huán)境區(qū)劃及建筑物內(nèi)敏感目標(biāo)的振動(dòng)噪聲控制規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)去甄選、取舍。

選取的振動(dòng)噪聲控制指標(biāo)及限值標(biāo)準(zhǔn)需與地鐵建設(shè)、上蓋開發(fā)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)等單位進(jìn)行溝通，并經(jīng)過(guò)環(huán)評(píng)主管部門的確認(rèn)后再作為正式依據(jù)。

值得關(guān)注的是，我國(guó)振動(dòng)噪聲相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)雖然根據(jù)敏感目標(biāo)的不同類型設(shè)置了不同的限值標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)同一種功能區(qū)或同一類敏感目標(biāo)，通常只有一個(gè)限值，針對(duì)車輛段上蓋開發(fā)的特殊情況，可采用分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的方式來(lái)對(duì)待。為滿足國(guó)家相關(guān)“達(dá)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)”，對(duì)重要或特殊的開發(fā)建筑，還可在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性研究的基礎(chǔ)上，采用更嚴(yán)格的限值控制標(biāo)準(zhǔn)——“舒適標(biāo)準(zhǔn)”，以達(dá)到更高的開發(fā)價(jià)值目標(biāo)。

3.3 振動(dòng)噪聲影響分析及預(yù)測(cè)

確定車輛段各功能區(qū)域的振動(dòng)噪聲源，包括出入線及庫(kù)外線的小半徑曲線嘯叫聲及軌縫輪軌沖擊振動(dòng)噪聲、道岔區(qū)“有害空間”輪軌沖擊引起的振動(dòng)噪聲、試車線中高速試車引起的振動(dòng)噪聲、各維修庫(kù)內(nèi)軌縫引起的輪軌沖擊振動(dòng)噪聲等。這些振動(dòng)噪聲源種類多，目前階段尚缺乏足夠的數(shù)據(jù)積累，但大多數(shù)車輛段不同功能區(qū)域的振動(dòng)噪聲源特征比較相近，通過(guò)一定的實(shí)測(cè)樣本統(tǒng)計(jì)，可獲得較可靠的振動(dòng)噪聲源數(shù)據(jù)。

綜合采用經(jīng)驗(yàn)法、工況類比法、仿真分析法、場(chǎng)地條件模擬測(cè)試法等方法，計(jì)算分析各敏感建筑接收到的各源強(qiáng)傳遞過(guò)來(lái)的疊加接收值，注意疊加接收值應(yīng)與控制指標(biāo)及限值的定義嚴(yán)格一致，以方便對(duì)照。若整個(gè)上蓋開發(fā)的建筑數(shù)量較多，工況條件一致的可合并考慮，即片區(qū)毗鄰、線路類型相同、與線路距離相近、列車運(yùn)行速度相近、基礎(chǔ)與上蓋平臺(tái)的關(guān)系一致的建筑，可當(dāng)成同一類振動(dòng)噪聲工況來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，合理簡(jiǎn)化分析預(yù)測(cè)工作量。

當(dāng)采取一定的減振降噪措施后，再次計(jì)算分析敏感建筑振動(dòng)噪聲綜合接收值；若不能達(dá)標(biāo)，需對(duì)減振降噪措施進(jìn)行調(diào)整后再計(jì)算，直到達(dá)標(biāo)為止。

3.4 綜合減振降噪方案的確定及實(shí)施

綜合減振降噪方案的確定及實(shí)施涉及技術(shù)和管理兩個(gè)層面，主要按以下幾個(gè)原則來(lái)開展。

3.4.1 全過(guò)程管控

振動(dòng)噪聲控制效果的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)過(guò)程，有賴于良好的建設(shè)及運(yùn)營(yíng)管理規(guī)則來(lái)確保實(shí)現(xiàn)，這個(gè)過(guò)程主要包括方案研究、初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)、產(chǎn)品供貨、施工安裝及運(yùn)營(yíng)維護(hù)等，在各階段均需要采取切實(shí)可靠的管理控制措施，保障綜合減振降噪技術(shù)措施能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

3.4.2 總體布局優(yōu)化

盡量將對(duì)振動(dòng)噪聲控制要求較高的建筑布置在車輛段振動(dòng)噪聲源較小的區(qū)域，將振動(dòng)噪聲控制要求相對(duì)較低的建筑物布置在振動(dòng)噪聲源相對(duì)較大的區(qū)域。比如將住宅、醫(yī)院、學(xué)校、賓館等布置在停車列檢庫(kù)及試車線末段區(qū)域，將商業(yè)、辦公等布置在靠近出入線、試車線中段及庫(kù)外線咽喉區(qū)等區(qū)域，也可將振動(dòng)噪聲較大的庫(kù)外線咽喉區(qū)及試車線中段的上部設(shè)為停車場(chǎng)或公共綠地。

3.4.3 分區(qū)差異化治理

從表1可知，車輛段不同功能區(qū)域的線路、軌道、速度及振動(dòng)噪聲源的機(jī)理、大小、頻譜及傳遞特性均有著明顯的區(qū)別，加之不同區(qū)域上蓋開發(fā)的建筑類型及振動(dòng)噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)不同，相應(yīng)振動(dòng)噪聲影響及控制措施也需要適應(yīng)不同功能區(qū)域工程條件及振動(dòng)噪聲源特點(diǎn)，并能滿足相應(yīng)建筑類別的振動(dòng)噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展水平，車輛段不同功能區(qū)域的振動(dòng)噪聲控制主要技術(shù)措施詳見表2[8]。

表1 車輛段不同線路軌道速度特征及主要振動(dòng)噪聲源Tab. 1 Velocity of and noise and vibration sources from different lines in the depot

3.4.4 分階段實(shí)施

車輛段及其上蓋開發(fā)項(xiàng)目的建設(shè)通常分為4個(gè)階段：土建結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及站場(chǎng)路基建設(shè)、上蓋平臺(tái)建設(shè)、鋪軌、上蓋建筑建設(shè)等，其相應(yīng)的振動(dòng)噪聲綜合控制技術(shù)措施可分為幾個(gè)階段來(lái)實(shí)施，見表2。

由于在所有綜合減振降噪技術(shù)措施中，一部分與土建結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)或鋪軌同步實(shí)施，還有一部分與上蓋建筑同步實(shí)施，另外一些單獨(dú)實(shí)施。此外，車輛段振動(dòng)噪聲情況比較復(fù)雜，預(yù)測(cè)研究存在一定的偏差，所以在車輛段投入運(yùn)營(yíng)后不便實(shí)施的措施，應(yīng)作為主要措施在運(yùn)營(yíng)前實(shí)施；可在運(yùn)營(yíng)后根據(jù)情況追加的措施，則酌情作為輔助措施預(yù)留實(shí)施條件。

表2 車輛段不同線路可用的減振降噪技術(shù)措施及實(shí)施階段Tab. 2 Noise and vibration attenuation measures fro different lines in the depot and their implementation stages

具體項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，在車輛段線路、路基及上蓋平臺(tái)施工完畢、鋪軌施工前后的階段內(nèi)，還可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件開展一些針對(duì)性的振動(dòng)噪聲傳遞特性測(cè)試及分析，根據(jù)測(cè)試分析結(jié)果，可在上蓋平臺(tái)及建筑物建設(shè)階段再對(duì)尚未實(shí)施的綜合減振降噪技術(shù)措施進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整與優(yōu)化。

3.4.5 運(yùn)營(yíng)期間的輔助性管理措施

除綜合技術(shù)措施之外，運(yùn)營(yíng)期間需采取以下輔助性管理措施來(lái)對(duì)振動(dòng)噪聲加以控制，主要包括：

1）鋼軌預(yù)防性打磨；

2）限定行車速度；

3）限定使用時(shí)段，比如試車線盡量晝間使用，夜間避免噪聲較大的設(shè)備作業(yè)；

4）嚴(yán)禁鳴笛；

5）減少使用場(chǎng)內(nèi)廣播；

6）增加景觀性隔聲植被。

3.5 振動(dòng)噪聲控制措施效果實(shí)測(cè)及評(píng)估

針對(duì)具體車輛段上蓋開發(fā)的振動(dòng)噪聲控制措施實(shí)際效果，測(cè)試應(yīng)從最早的措施開始實(shí)施后即著手進(jìn)行，一方面是驗(yàn)證前期分析預(yù)測(cè)的振動(dòng)噪聲源強(qiáng)、傳遞規(guī)律及措施效果與實(shí)際情況之間的差異，另一方面也是為后續(xù)階段的振動(dòng)噪聲影響規(guī)律及控制措施的修正提供數(shù)據(jù)支撐。

整個(gè)車輛段及上蓋平臺(tái)實(shí)施完畢后，應(yīng)對(duì)振動(dòng)噪聲總體控制效果進(jìn)行測(cè)試分析及評(píng)價(jià)。

4 結(jié)語(yǔ)

車輛段功能區(qū)域多，列車運(yùn)行速度及時(shí)段、線路及軌道結(jié)構(gòu)等工況條件復(fù)雜，故車輛段上蓋開發(fā)振動(dòng)噪聲的控制不能僅局限于采取各種技術(shù)措施，而是應(yīng)首先開展系統(tǒng)性的振動(dòng)噪聲規(guī)律及適用的控制標(biāo)準(zhǔn)研究，在此基礎(chǔ)上開展綜合性、分區(qū)域、分階段的技術(shù)與管理措施方案研究與設(shè)計(jì)，工程實(shí)施過(guò)程中及最終開通運(yùn)營(yíng)后，還需進(jìn)行全面的測(cè)試與分析，評(píng)估振動(dòng)噪聲控制措施的實(shí)施效果。

在車輛段上蓋開發(fā)振動(dòng)噪聲控制領(lǐng)域，下階段還需通過(guò)大量數(shù)據(jù)積累、統(tǒng)計(jì)及實(shí)施經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行重點(diǎn)研究，內(nèi)容主要包括：

1）車輛段各功能區(qū)域振動(dòng)噪聲源強(qiáng)的大小、頻譜及傳遞特性[9-10]。

2）適合于車輛段上蓋開發(fā)各類建筑的振動(dòng)噪聲控制指標(biāo)、限值及相應(yīng)的測(cè)試方法。

3）各類振動(dòng)噪聲控制技術(shù)措施，主要針對(duì)振動(dòng)、二次結(jié)構(gòu)噪聲及空氣傳播噪聲的控制效果。