兩種振動預測模式在地鐵工程環評中的對比分析

王愛枝，朱敏

(北京欣國環環境技術發展有限公司， 北京　100044)

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兩種振動預測模式在地鐵工程環評中的對比分析

王愛枝，朱敏

(北京欣國環環境技術發展有限公司， 北京100044)

摘要：對國家《環境影響評價技術導則 城市軌道交通》(HJ 453—2008)與北京市《地鐵噪聲與振動控制規范》(DB11/T 838—2011)中的兩種不同環境振動影響預測模式進行了對比分析，并應用到北京軌道交通昌平線與8號線聯絡線地鐵工程環境影響評價工作，計算沿線各振動敏感點的振動值VLspan。結果表明，采用DB11/T 838—2011的VLspan預測值修正后的結果與采用HJ 453—2008的VLspan預測值相比，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。

關鍵詞：地鐵；振動預測；預測模式；對比分析

城市軌道交通會對沿線區域造成噪聲和振動環境影響。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。地鐵列車在隧道內行駛過程中，由于車輪在鋼軌上的滾動與撞擊作用而激發軌道結構振動，經鋼軌、扣件、軌枕、道床向隧道結構傳遞，再經隧道結構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，從而激發地面建筑物的振動響應，以致對沿線鄰近區域產生振動干擾[1- 2]。

為減輕地鐵工程建成后列車運行產生的振動對周圍敏感建筑物的干擾，為地鐵軌道設計單位提供科學依據，落實技術可行又經濟合理的減振措施，環評中振動影響預測結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范》(DB11/T 838—2011)(以下簡稱“地標”)實施前，全國范圍內所有的軌道交通建設項目環評，均依據《環境影響評價技術導則 城市軌道交通》(HJ 453—2008)(以下簡稱“導則”)提供的振動預測模式來預測振動影響。但“地標”與“導則”的振動影響預測模式存在差異，且列車振動源強所對應的頻率計權曲線不同。由于預測結果直接關系到減振措施的提出及減振效果，因此在新地標頒布實施之際，需充分研究新地標與老導則的區別及預測結果的差異，綜合考慮后提出的相應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號線聯絡線工程為案例，對兩者的預測模式差異、新舊計權曲線振級差值及預測結果進行了深入研究與對比分析，為以后同類項目的環評工作提供參考。

1預測模式

1.1　HJ 453—2008地鐵列車運行振動預測模式

列車運行振動VLZ基本預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計權振動級，dB；n為列車通過列數，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為軌道結構修正，dB；CR為軌道條件修正，dB；CH為隧道結構修正，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測模式

振動的超標量應按下述方法進行預測，預測點處的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計權振動級最大值，dB；n為列車通過列數，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　頻率計權曲線

“地標”中規定的振動源強，是依據《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，該標準等同轉化ISO 2631-1:1997標準)中規定的全身振動不同頻率計權因子修正后得到的振動加速度級，而《城市區域環境振動標準》(GB 10070—88)是依據ISO 2631-1:1985中規定的全身振動不同頻率計權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。

根據《振動環境質量標準》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中規定的頻率計權因子計算得到的VLZmax，高于采用ISO 2631-1:1985中規定的頻率計權因子計算得到的VLZmax2.5～4 dB，振級的加權平均增加量約為3 dB。因此無法直接應用“地標”的預測結果對照《城市區域環境振動標準》(GB 10080—88)進行評價[3]。而“導則”中的所有內容均是依據《城市區域環境振動標準》(GB 10080—88)加以規定的，因此需對預測結果進行修正后方可比較。

1.4　預測模式各參數對比分析

“導則”和“地標”提供的預測方法存在一定差異，其預測模式對比見表1，修正項對比見表2。

表1　預測模式參數對照

表2　修正項取值對比

2應用比對

北京軌道交通昌平線與8號線聯絡線工程位于昌平區，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　預測結果對比

以北京軌道交通昌平線與8號線聯絡線工程作為案例，分別采用“導則”和“地標”中規定的預測模式進行了振動影響預測，“導則”預測結果與“地標”預測值修正后的結果對比見表3和圖2。

表3　“導則”與“地標”的振動預測結果對比表

圖2　“導則”與“地標”兩種預測模式振動預測結果對比圖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選取不同，結果有一定的差異。由表3和圖1可知，采用“地標”VLZmax預測值修正后結果與采用“導則”VLZmax預測值相比，21個敏感點低于“導則”預測值0.1～3.2 dB，其余19個敏感點高出“導則”預測值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號線聯絡線工程而言，采用“地標”VLZmax預測值修正后結果與采用“導則”VLZmax預測值相比，52.5%的敏感點低于“導則”預測值0.1～3.2 dB，47.5%的敏感點高出“導則”預測值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結論

本文以北京軌道交通昌平線與8號線聯絡線工程作為案例，分別采用《環境影響評價技術導則 城市軌道交通》(HJ 453—2008)和《地鐵噪聲與振動控制規范》(DB11/T 838—2011)中規定的預測模式進行了振動影響預測，評價列車振動對沿線敏感建筑的振動影響，并對預測結果進行對比分析，據此從嚴提出減振措施要求。

(1)根據導則HJ 453—2008中的預測模式，昌平線與8號線聯絡線工程各振動敏感點的VLZmax為63.0～72.8 dB；晝間超標率為7.5%，晝間超標量為0.1～2.8 dB；夜間超標率為67.5%，夜間超標量為0.1～5.8 dB。

(2)根據地標DB11/T 838—2011中的預測模式，昌平線與8號線聯絡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；修正后晝間超標率為55%，晝間超標量為0.2～2.7 dB；夜間超標率為70%，夜間超標量為1.1～5.7 dB。

(3)采用“地標”VLZmax預測值修正后結果與采用“導則”VLZmax預測值相比，52.5%的敏感點低于“導則”預測值0.1～3.2 dB，47.5%的敏感點高出“導則”預測值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)兩種不同的預測模式的預測結果差別不大，在城市軌道建設項目環評工作中應綜合考慮二者的模式參數，將充分校核后的結果作為提出減振措施的依據。

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]//環境保護部環境工程評估中心. 軌道交通行業環境影響評價技術研討會論文集. 北京: 中國環境科學出版社, 2011: 67- 68.

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

[3]杜蘊慧, 宣昊, 辜小安, 等. 城市軌道交通振動源強環評預測問題與建議[J]. 環境影響評價, 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，內蒙古商都縣人，環境影響評價工程師，工學碩士，主要從事環境影響評價工作，E-mail： nmwangaizhi@163.com

收稿日期：2014-06-27

中圖分類號：X827

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6444(2015)01-0055-04

DOI:10.14068/j.ceia.2015.01.015