城市軌道交通規劃環評中的文物振動影響評價

(交通運輸部規劃研究院環境資源所，北京100028)

1 城市軌道交通發展和文物保護問題

城市軌道交通是城市綜合交通系統的重要組成部分，在優化公共交通結構、緩解交通擁堵、解決市民出行難等方面扮演重要角色。隨著中國經濟持續快速發展和城鎮化進程加快，城市軌道交通在中國大城市中受到普遍關注[1-2]。截至2012年12月31日，中國內地累計開通70條城市軌道交通線路，總運營里程達到2 064 km[3]。目前，全國已有軌道交通線路及獲準建設軌道交通線路的城市達39個(不含港澳臺地區)，包括除海口、西寧、銀川、拉薩以外的27個省會城市、5個計劃單列市和7個地級市(蘇州、常州、徐州、無錫、佛山、東莞和溫州)，城市軌道交通建設規模位居世界第一。未來中國東部地區還會有更多的城市開展軌道交通建設，今后一段時期仍是城市軌道交通建設的大力發展期。

城市軌道交通在帶來交通便利的同時，其建設和運營引發的環境問題也日益突出，尤其是運營期間的振動對沿線文物的影響成為線路布設的重要約束條件。文物保護問題已經成為城市軌道交通規劃建設的三大難題之一[4]。中國39個建有或規劃軌道交通的城市中，有27個城市被列為國家歷史文化名城(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、沈陽等。國家歷史文化名城市域內分布著大量的歷史遺存建筑物、歷史文化街區、重要史跡等歷史文化遺產。為防止工業振源引起的地面振動對古建筑結構的危害,文獻[5]對古建筑結構的容許振動、動力特性等進行研究；北京、西安等古建筑較多的城市，地鐵建設部門對古建筑的振動評估和防護也十分重視[6-9]。為了避免城市軌道交通建設對歷史文化保護目標造成不利影響，必須在規劃階段前期介入、盡早重視，優化線網布局和走向，合理布局場站，科學合理地評估并減緩或消除軌道交通運營引發的振動對文物建筑結構造成的不利影響。本文在梳理中國有關歷史文物建筑保護法規條例的基礎上，分析軌道交通規劃環境影響評價工作中文物振動影響評價存在的問題和難點，并提出相應對策和建議。

2 文物保護法規條例對城市軌道交通規劃布局的要求

城市軌道交通規劃涉及的文物主要為不可移動文物，如古文化遺址、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻、壁畫、近代現代重要史跡和代表性建筑等，根據文物的歷史、藝術、科學價值，定級為全國重點文物保護單位、省級文物保護單位以及市、縣級文物保護單位。2007年12月29日修訂的《中華人民共和國文物保護法》(以下簡稱《保護法》)第二十條規定：建設工程選址，應當盡可能避開不可移動文物；第十七條規定：因特殊情況需要在文物保護單位的保護范圍內進行其他建設工程或者爆破、鉆探、挖掘等作業的，必須保證文物保護單位的安全，并經核定公布該文物保護單位的人民政府批準，在批準前應當征得上一級人民政府文物行政部門同意；第十八條規定：在文物保護單位的建設控制地帶內進行建設工程，不得破壞文物保護單位的歷史風貌，工程設計方案應經相應的文物行政部門同意后，報城鄉建設規劃部門批準。

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

從上述國家文物保護法的規定可以看出，在城市軌道交通布局、選線規劃中，要明確規劃范圍內文物的分布點位、類型、范圍、保護級別等信息。規劃原則為：首先，線路、車站、變電站、風亭、冷卻塔、停車場、車輛段、車輛維修基地等場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、地下車站進出口以及其他涉及占地的各類場站應布置在文物保護單位的保護范圍和建設控制地帶之外。如果確實受地質、技術等特殊情況限制，需要在文物保護范圍內開展鉆探、挖掘等作業甚至修建設施時，應在確保文物安全的前提下，需經上級文物部門的同意和當地人民政府的批準。如果在建設控制地帶內進行工程建設，需要文物部門同意和規劃部門批準。由于國家文物保護法沒有對地下空間做出規定，因此，軌道交通可以地下線路形式穿越文物保護范圍和建設控制地帶，其前提也是確保文物本體的安全。

為了保持和延續傳統格局和歷史風貌、維護歷史文化遺產的真實性和完整性、正確處理經濟社會發展與歷史文化遺產保護的關系，國務院于2008年出臺了《歷史文化名城名鎮名村保護條例》，條例第二十八條規定：在歷史文化街區(一般位于歷史文化名城內)、名鎮、名村核心保護范圍內，新建、擴建必要的基礎設施和公共服務設施的，城市、縣人民政府城鄉規劃主管部門核發建設工程規劃許可證、鄉村建設規劃許可證前，應當征求同級文物主管部門的意見；第二十六條規定：歷史文化街區、名鎮、名村建設控制地帶內的新建建筑物、構筑物，應當符合保護規劃確定的建設控制要求。

可見，與文物保護法強調的對單個文物小范圍“點狀保護”不同，《歷史文化名城名鎮名村保護條例》更強調大范圍的“片狀保護”，其保護范圍一般較大。由于城市軌道交通屬于基礎設施和公共服務設施，按照條例要求，在征求文物部門意見并取得規劃部門許可后，可以在核心保護范圍內進行建設活動，但在建設控制地帶內的建設活動應符合保護規劃的控制要求。考慮到城市軌道交通的建設特點，歷史文化街區、名鎮、名村核心保護范圍和建設控制地帶內，不宜布局地面線、高架線、變電站、停車場、車輛段、車輛維修基地，可以布局地面車站、地下車站進出口、風亭、冷卻塔等設施，但需要控制設施高度、體量、外觀及色彩等，并融入當地的歷史文化元素，不得對其周邊傳統格局和歷史風貌構成破壞性影響。

為了加強對歷史文化名城內的歷史文化街區、反映歷史風貌和地方特色但未被列為文物保護單位的歷史建筑的保護，原建設部2004年出臺了《城市紫線管理辦法》，規定城市紫線為歷史文化街區和歷史建筑的保護范圍界線。第十三條規定：在城市紫線范圍內禁止進行大面積拆除、開發和改建；禁止修建破壞歷史文化街區傳統風貌的建筑物、構筑物和其他設施；禁止占用或者破壞園林綠地、河湖水系、道路和古樹名木等。

城市紫線范圍內的城市軌道交通建設，應遵循少拆少占的原則，因此在紫線范圍內須采用地下線，不建變電站、停車場、車輛段、車輛維修基地等，少建地面站，可建地下車站進出口、風亭、冷卻塔等設施。

3 當前文物振動影響評價存在的問題

《環境影響評價技術導則城市軌道交通》(HJ 453—2008)[10](以下簡稱《導則》)是城市軌道交通振動環境影響評價的技術性指導文件，《導則》規定了振動環境影響評價的內容、等級、范圍、方法等技術問題。雖然《導則》主要適用于建設項目振動環境影響評價，但由于缺乏專門針對規劃項目的技術導則，因此，目前城市軌道交通規劃環評中的文物振動影響評價基本遵照該導則進行。《導則》規定：文物振動影響的評價范圍為距地下線路外軌中心線兩側60 m；評價內容為評價范圍內各文物保護建筑的振動速度，振動速度預測按照《古建筑防工業振動技術規范》(GB/T 50452—2008)[11](以下簡稱《規范》)的規定執行，根據預測結果，按照《規范》相關規定，對運營期各文物保護建筑的振動速度進行達標評價。然而，目前在使用《規范》進行文物振動影響評價時，還存在一些問題和不足，造成預測和評價結果不夠深入，影響結果的準確性和科學性。

1）部分類型文物的振動影響無法評估。

根據《保護法》規定，不可移動文物包括古文化遺址、古墓葬、古建筑、石窟寺和石刻、壁畫。但《規范》主要關注的是古建筑這類文物，分別給出了磚結構、石結構、木結構古建筑和石窟的容許振動速度。而對于像文化古跡遺址類、古墓葬類、石刻和壁畫類文物，由于其沒有明顯的承重結構，在規范中尚缺乏相應的參考標準和預測方法，目前還很難開展城市軌道交通運營對這類文物的振動影響評估。假如某城市規劃的地鐵線路上方有土質古城垣(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一步探究和明確。

另外，在建筑類文物中，有的結構并不是磚結構、石結構或木結構，如鄭州市二七紀念塔，其距今只有40年，不屬于古代遺留下來的建筑物，但由于其所賦予的政治意義、紀念意義和教育意義，已經被列為全國重點文物保護單位。作為現代構筑物，二七紀念塔為鋼筋混凝土結構，而在《規范》中又沒有這類結構的振動計算辦法、容許限值和評估標準等。因此如何評價非《規范》中結構類型的文物振動影響問題也是一個難題。

2）振動影響評價的技術規范不易掌握和運用。

《規范》中振動預測模式參數過多，有些參數取值過于復雜，不易應用，廣大評價者難以掌握。以古塔為例，確定結構最大速度響應(Vmax)，需要古塔基礎處水平向地面振動速度(Vr)、振型參與系數(γ)和振型放大系數(β)3個參數，而確定參數γ，又需要古塔各層寬度和層高等參數，確定β又需要一定距離(r)處的地面振動頻率(fr)和結構第j階固有頻率(fj)，而確定fj，又需要4個不同的參數。確定地面振動速度(Vr)更為復雜，根據規范附錄B(地面振動傳播和衰減的計算)，又需要7個不同的參數，這7個參數中個別參數又需要通過其他的參數來獲得。從中國大量軌道交通規劃環評報告來看，很多環評工作者沒有吃透此規范，在文物振動影響評價部分，內容都很簡單，缺少參數選擇和預測評估等關鍵過程，很少有人能完整并正確運用該規范進行分析評價工作，還處于“不會用、用不好”的階段。

3）規劃本身內容不夠具體給振動影響預測工作帶來難度。

在城市軌道交通規劃階段，一般只是給出場站的大致點位、線路大致走向和敷設方式，具體線位、埋深以及與文物的準確距離無法明確，這些因素給定量預測評價工作造成困難。根據《規范》，在地面振動傳播和衰減的計算過程中，需要明確文物結構與振源的距離，在計算振源半徑r0時，需要明確隧道埋深H，由于規劃階段這些參數均無法給定，因此給振動預測工作帶來一定難度。

4）各地地質、土質條件不同給評估工作帶來較大不確定性。

全國不同城市的地質條件差異很大，土質也不同，而地鐵振源幾何衰減系數和土的能量吸收系數均與土質土類有關，如硬塑粉質粘土、可塑粉質粘土、飽和淤泥質粉質粘土的能量吸收系數各異。在規劃階段，無法對城市地下情況進行詳細了解，也缺少第一手的地質和土質資料，只能簡單處理，導致預測結果科學性和準確性大大降低。

4 對策與建議

針對城市軌道交通規劃環評中的文物振動影響評價面臨的困難，本文提出四點對策與建議。

1）明確評價工作深度、對象和方法。

《導則》雖然規定了振動環境影響評價的內容、等級、范圍和方法，但沒有對文物振動影響的評價深度做出明確說明，《導則》還要求“對于評價范圍內的文物保護目標應進行振動速度評價”，但對文化古跡遺址類、古墓葬類、石刻類和壁畫類等文物的振動影響評價尚缺乏很好的辦法。此外，像鋼筋混凝土結構類建筑等非《規范》中所列類別的文物保護目標是否需要進行振動速度評價；如果要進行評價，采用何種方法、模式和標準。對此，需要進行進一步完善和細化文物振動影響評價的兩個指導性規范文件，補充各種類型文物振動影響的評價方法、標準和深度，以便廣大環評工作者將其應用到文物振動影響評價中。

2）完善評價方法。

鑒于《規范》中的振動預測模式參數過多，部分參數取值復雜，不易運用，需要針對地鐵振動影響特點，酌情對該規范進行簡化，減少預測模式的參數并簡化模式計算過程，對一些較難取值的參數，應給出地鐵這類振源的參數取值范圍。在國內一些公開發表的研究論文中，有學者采用有限元模型的方法預測文物振動影響，這種專業數學工具短時間內雖無法很好掌握，但可以借鑒其分析結果，在所處外部條件近似的情況下采用類比分析。基于所在城市已有地鐵線路振動監測結果進行類比預測也是一種較為可靠的分析方法，部分已經運營線路附近文物結構的振動速度實際測量值可用于參考和類比預測，其結果可能比振動預測模式更為可信。

3）全面把握規劃內容。

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

4）克服土質條件差異。

在規劃階段無法詳細了解線路沿線地質土質情況，但可以通過對同一城市正在施工或已經建成線路的地質土質條件進行推斷。如果該城市沒有已建或在建地鐵項目，也可考慮參考區域地形和地質條件較為相近的臨近城市的地鐵項目，類比其地質土質條件進行預測估算。如果條件許可，也可向有關部門索要規劃線網涉及區域的地質勘探資料，從中獲取有關地質土質信息。

5 結語

城市軌道交通運營對文物的振動影響正日益受到重視，合理和正確評價這種影響是協調城市軌道交通規劃建設與文物保護關系的基礎。當前城市軌道交通規劃的文物振動影響評價工作面臨部分類型文物的振動影響無法評估、評價技術規范不易掌握和運用、規劃本身內容不夠具體、模型重要參數地質土質條件難以確定等問題。為提升文物振動影響評價工作的科學性，應從《導則》和《規范》上進一步明確評價工作的對象、標準和深度，完善并細化評價方法，全面把握規劃內容和科學類比土質參數。

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[10]HJ/T 453—2008環境影響評價技術導則城市軌道交通[S].

[11]GB/T 50452—2008古建筑防工業振動技術規范[S].