地鐵振動(dòng)引起的建筑物內(nèi)二次結(jié)構(gòu)噪聲影響實(shí)例分析

陳海濱（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司 重慶 400016）

近年重慶市軌道交通取得快速發(fā)展，除了已經(jīng)建成運(yùn)營的1、2、3、6號(hào)線外，還有擬開工建設(shè)的環(huán)線和5號(hào)線，軌道交通日漸成為重慶市最主要的城市交通方式，但在給人們出行帶來極大的方便同時(shí)，也引發(fā)了一些環(huán)境問題。除地面線和高架線的噪聲影響被公眾廣泛關(guān)注外，地下線路對(duì)周圍建筑物的振動(dòng)影響及二次輻射噪聲影響也日益得到公眾的重視，在北京、上海等以地下線路為主的城市，已經(jīng)出現(xiàn)對(duì)地鐵列車振動(dòng)引起相臨建筑物內(nèi)二次輻射噪聲擾民的投訴。隨著重慶市軌道交通建設(shè)由輕軌向地鐵發(fā)展，其地鐵振動(dòng)引起的二次輻射噪聲影響將逐步顯現(xiàn)。為此，本文根據(jù)國內(nèi)外已有研究成果，結(jié)合重慶市地質(zhì)條件給出相關(guān)參考限值和預(yù)測(cè)方法，并通過對(duì)已經(jīng)運(yùn)營的地鐵1號(hào)線進(jìn)行實(shí)測(cè)驗(yàn)證，以期為重慶市地鐵建設(shè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供參考。

1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

建筑物二次輻射噪聲的定義為：被激勵(lì)產(chǎn)生振動(dòng)的建筑構(gòu)件，其固體表面振動(dòng)向周圍空氣介質(zhì)輻射的聲壓波，又稱固體噪聲或二次結(jié)構(gòu)噪聲，是一種低頻噪聲，頻率范圍為16Hz～200Hz[1]。目前國內(nèi)針對(duì)地鐵振動(dòng)引起的二次輻射噪聲影響尚未頒布統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在地鐵建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，針對(duì)二次輻射噪聲執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)問題多參照《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)》（JGJ/T 170-2009）[2]，但該標(biāo)準(zhǔn)屬于建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，與HJ453-2008《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則城市軌道交通》[3]中規(guī)定二次輻射噪聲參照?qǐng)?zhí)行GBJ118-88《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》不同[4]，在執(zhí)行過程中爭議頗多。城市軌道交通列車運(yùn)行對(duì)二次輻射噪聲影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)宜執(zhí)行《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)》（JGJ/T 170-2009），即2類功能區(qū)晝間41dB、夜間38dB，但評(píng)價(jià)量宜采用列車通過時(shí)最大A聲級(jí)作為評(píng)價(jià)量[1]。

2 預(yù)測(cè)模式

由于二次輻射噪聲與地鐵列車運(yùn)行振動(dòng)傳播的諸多因素有關(guān)，而地鐵環(huán)境振動(dòng)又是橫波、縱波、表面波合成的復(fù)雜波動(dòng)現(xiàn)象，其振動(dòng)機(jī)理、傳播形態(tài)受各種復(fù)雜因素影響，研究表明：影響地鐵列車振動(dòng)傳播的因素包括車輛條件、軌道線路狀況、地基地質(zhì)條件、隧道埋深、建筑物特性等，其中影響建筑物內(nèi)的二次輻射噪聲的影響包括地板和墻壁尺寸、建筑物內(nèi)表面吸聲條件、振動(dòng)頻率等諸多參數(shù)有關(guān)[5]。根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則城市軌道交通》（HJ453-2008）附錄C中對(duì)二次結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)說明，對(duì)于隧道垂直上方或距外軌中心線兩側(cè)10m范圍內(nèi)的振動(dòng)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，其列車運(yùn)行時(shí)建筑物內(nèi)最低樓層內(nèi)中部的二次結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)計(jì)算模式為：

式中：

Lp—地鐵隧道上部建筑物內(nèi)的A計(jì)權(quán)等效聲級(jí)，dB(A)；

Lp(f)—未計(jì)權(quán)的建筑物內(nèi)的聲壓級(jí)，dB；

Li(f)—與頻率相對(duì)應(yīng)的A計(jì)權(quán)值，dB；

VL—地鐵列車通過時(shí)隧道上部建筑物內(nèi)的振動(dòng)加速度級(jí)，dB；

f—倍頻程中心頻率，Hz。

而VL計(jì)算公式為：

式中：

VL（隧道壁）—地鐵列車通過時(shí)地鐵隧道壁面產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)不同頻帶下的振動(dòng)加速度級(jí)，dB；

Cg—地基振動(dòng)傳播衰減，dB。Cg與隧道外墻壁到敏感建筑物的最近距離R、地質(zhì)條件、倍頻程中心頻率f關(guān)系。對(duì)于重慶主城區(qū)地質(zhì)條件下，Cgb=-20.7logR+17.6，其中R為測(cè)點(diǎn)距振源的幾何距離[6]；

Cgb—地基和建筑物間振動(dòng)傳遞損失衰減，dB，Cgb的大小與建筑物結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般直接坐落在巖石上，或輕型結(jié)構(gòu)框架和基礎(chǔ)的，取0dB；重型結(jié)構(gòu)框架或基礎(chǔ)的，Cgb取15±5dB[7]；

Cb—建筑物中振動(dòng)傳遞損失衰減，dB；對(duì)于重型結(jié)構(gòu)建筑，隨樓層增加振動(dòng)減少，每層減少1～4dB。輕體結(jié)構(gòu)建筑物的振動(dòng)不隨樓層的增高而減少；

由上述計(jì)算公式可知，建筑物內(nèi)地層室內(nèi)中部的輻射噪聲與地鐵列車運(yùn)行時(shí)對(duì)該地板產(chǎn)生的振動(dòng)有關(guān)，兩者呈直線相關(guān)關(guān)系，振級(jí)越大，聲級(jí)也越高。但對(duì)于多層建筑，樓層每升高一層，振動(dòng)增加1dB，二次輻射噪聲卻降低1dB（A）。

3 實(shí)測(cè)驗(yàn)證分析

采用AWA6228多功能聲級(jí)計(jì)對(duì)重慶市地鐵一號(hào)線二次輻射噪聲進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，測(cè)量儀器在計(jì)量檢定有效期內(nèi)。設(shè)置3個(gè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)點(diǎn)，均位于隧道正上方兩側(cè)10m范圍內(nèi)，各測(cè)點(diǎn)均位于建筑物底層，且門窗均處于關(guān)閉狀態(tài)，距任一反射面至少0.5m、距離地面高1.2m，距外窗1.5m；每個(gè)測(cè)點(diǎn)分別測(cè)量地鐵運(yùn)行時(shí)段和非運(yùn)行時(shí)段噪聲值，對(duì)于地鐵運(yùn)行時(shí)段每天監(jiān)測(cè)2次，每次測(cè)量不低于上下行5個(gè)次車。

各測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果及采用(1)、（2）計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果見下表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析表

由上表可知，預(yù)測(cè)值與測(cè)量值符合性較好，最大差值不超過1dB(A)，預(yù)測(cè)結(jié)果可以滿足環(huán)境影響評(píng)價(jià)要求。同時(shí)，根據(jù)《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)》（JGJ/T170-2009），對(duì)于2類聲環(huán)境功能區(qū)（居住、商業(yè)混雜區(qū)）二次輻射噪聲要求為晝間不大于41dB、夜間不大于38dB，而重慶市地鐵一號(hào)線運(yùn)行時(shí)間為6:30～22:30，運(yùn)行時(shí)間內(nèi)二次輻射噪聲評(píng)價(jià)執(zhí)行晝間41dB限值要求，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果為36.6 dB～39.5dB，可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié)語

4.1 城市軌道交通二次輻射噪聲評(píng)價(jià)中，在相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)鉛，宜采用《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)》（JGJ/T170-2009）進(jìn)行評(píng)價(jià)，且宜采用列車通過時(shí)最大A聲級(jí)作為評(píng)價(jià)量；

4.2 重慶主城區(qū)地質(zhì)條件以基巖為主，其地基和建筑物間振動(dòng)傳遞損失衰減主要與測(cè)點(diǎn)距振源的幾何距離（R）有關(guān)，根據(jù)實(shí)例驗(yàn)證，符合性較好；

4.3 建筑物內(nèi)地層室內(nèi)中部的輻射噪聲與地鐵列車運(yùn)行時(shí)對(duì)該地板產(chǎn)生的振動(dòng)有關(guān)，兩者呈直線相關(guān)關(guān)系，振級(jí)越大，聲級(jí)也越高。但對(duì)于多層建筑，樓層每升高一層，振動(dòng)增加1dB，二次輻射噪聲卻降低1dB（A）；

4.4 通過對(duì)重慶市地鐵一號(hào)線運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)臨近建筑物內(nèi)二次輻射噪聲的實(shí)測(cè)結(jié)果和地鐵運(yùn)行引發(fā)建筑物二次輻射噪聲的預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果比較，二者之間的差值不大于1dB，滿足環(huán)境影響評(píng)價(jià)的要求。

[1]辜小安,謝詠梅,劉揚(yáng).地鐵列車運(yùn)行引起建筑物二次輻射噪聲執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)探討[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2012,4:56-59.

[2]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) JGJ/T170-2009[S].

[3]環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則城市軌道交通 HJ453-2008[S].

[4]民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范 GBJ118-88[S].

[5]辜小安,劉憲章.地鐵環(huán)境振動(dòng)預(yù)測(cè)方法淺析 [J].環(huán)境工程,1996,14(5):35-39.

[6]暨仕臣,高殿森,侯文斌等.重慶地鐵巖石隧道環(huán)境振動(dòng)衰減規(guī)律[J].重慶環(huán)境科學(xué),1993,15(5):30-33.

[7]馬筠.地鐵列車振動(dòng)對(duì)臨近建筑物內(nèi)結(jié)構(gòu)噪聲的影響[A].第十屆全國噪聲與振動(dòng)控制工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C],2005.