廈門市軌道交通1號線工程環境振動影響驗證初探

（福建省環境保護設計院有限公司，福建 福州 350012）

隨著經濟社會的發展和城市現代化建設步伐的加快，城市規模迅速擴張，城市人口不斷聚集，機動化水平不斷提高，中心城區主要交通節點的擁堵問題越來越突出，落實“交通強國”戰略，打通城市交通最后1公里，加快城市軌道交通建設成為必然趨勢。

城市在享受軌道交通帶來快捷便利的同時，軌道交通產生環境振動及二次結構噪聲成為城市新的環境問題。城市是人口聚集區域，建筑林立，城市軌道交通地下線列車運行過程中，由于車輪與鋼軌之間產生撞擊，經鋼軌、扣件、軌枕、道床向隧道結構傳遞，再經隧道結構傳到地面，并通過地面向建筑物傳播，從而對沿線周圍區域產生振動干擾[3]。因此，科學探索預測軌道交通環境振動和二次結構噪聲影響程度，保護城市人群，成為軌道交通環境影響評價的重要內容。

1 城市軌道交通預測模型分析

根據我國城市軌道交通的發展，城市軌道交通環境振動影響評價技術不斷完善，生態環境部出臺了《環境影響評價技術導則 城市軌道交通》（HJ453-2008）（簡稱“舊導則”）、《環境影響評價技術導則 城市軌道交通》（HJ453-2018）（簡稱“新導則”），預測準確性在于預測模式中相關參數的選取。

1.1 舊導則預測模型

舊導則附錄C給出的振動預測公式如下：

式中，VLz0,i——列車振動源強，列車通過時段的參考點Z計權振動級，dB；n——列車通過列數，n≥5；C——振動修正項，按式（2）計算，dB。

式中，Cv——速度修正，dB；Cw——軸重修正，dB；CL——軌道結構修正，dB；CR——輪軌條件修正，dB；CH——隧道結構修正，dB；CD——距離修正，dB；CB——建筑類型修正，dB。

1.2 新導則預測模型

新導則附錄D給出的振動預測公式如下：

式中，VLZmax——預測點處的VLZmax，dB；VLZ0max——列車運行振動源強，dB；CVB——振動修正，按式（4）計算，dB。

式中，Cv——列車速度修正，dB；Cw——軸重和簧下質量修正，dB；CR——輪軌條件修正，dB；CT——隧道型式修正，dB；CD——距離衰減修正，dB；CB——建筑物類型修正，dB；CTD——行車密度修正，dB。

1.3 預測模型對比

新舊導則中，振動預測模型的本質是一樣的，不同的是振動源強和振動修正參數的取值方式。

1.3.1 振動源強

由于城市軌道交通地下線列車運行時，輪軌相互作用的振動能量經道床傳遞到隧道，再由周圍的巖土介質傳遞到地面建筑，因此新導則將地下線振動源強測點位置由舊導則規定的道床上部近軌非側 0.5～1.0m處，調整為單線軌道高于軌頂面1.25±0.25m處的隧道壁處。導則修訂編制組對北京、上海、廣州等城市的地鐵現狀振動情況進行了測試，結果表明，在單線隧道、普通整體道床、普通扣件、直線段、列車速度為60km/h的測試條件下，隧道壁處（軌面以上1.25m處）振動值低于道床處振動值約10～12dB[4]。

1.3.2 修正參數

新導則振動修正公式與舊導則振動修正公式的變化如表1所示。

表1 新舊導則中振動修正公式對比

振動修正中，重點關注速度修正、軸重和簧下質量修正、距離衰減修正及建筑物類型修正。

①速度修正。列車通過敏感點時的運行速度可通過設計單位提供的列車運行速度圖獲取數據。應注意的是，新導則增加了對速度范圍的限制，預測列車速度不應大于100km/h，且列車通過預測點的運行速度應不低于預測點設計速度的75%。

②軸重和簧下質量修正。對比舊導則，新導則增加了簧下質量修正。目前我國城市軌道交通運營線路車輛類型主要為B型車和A型車兩大類，其中以B型車居多。C型車、直線電機和跨座式單軌車輛應用較少[3]。在源強類比測量數據的選取上，盡可能選擇相同類型的車輛，可減少這部分修正。

③距離衰減修正。新導則給出的距離衰減修正較舊導則發生了較大的變化，并給出了振動距離衰減參數a、b、c的參考值及復合回歸方法，導則建議盡量采用類比測量并通過復合回歸計算參數a、b、c，當不具備測量條件時，可根據振動敏感目標所在區域的地質條件選取a、b、c的參考值。

④建筑物類型修正。新版導則中未規定振動預測點的位置，根據GB10070和GB10071，環境振動測點置于各類區域建筑物室非0.5m以內振動敏感處，必要時，測點置于建筑物室內地面中央。一般情況下，預測點位置設在建筑物室非0.5m處，能夠與現狀監測及環保驗收監測時保持點位一致。由于建筑物越重，大地與建筑物基礎的耦合損失越大，且環境振動關注的是對人的影響，因此在對振動環境保護目標進行預測時需要考慮建筑物類型修正。

綜上，新版導則預測模式細化了預測參數修正，軌道交通工程環境振動影響預測準確度在于距離參數修正，其重點是敏感點所處的地質條件分析與修正。

2 廈門軌道交通1號線工程實測驗證

2.1 廈門軌道交通1號線工程

2017年12月31日，廈門市軌道交通1號線正式試運營，廈門市軌道交通1號線一期工程非體呈南北走向，起于鎮海路站，終于廈門北車輛基地，線路全長30.264km，共設24座車站；設高崎停車場1座，廈門北車輛基地1座；設火炬園主變電所1座，董任主變電所1座；設控制中心1處。

廈門市軌道交通 1號線一期工程沿線共有振動環境保護目標136個，包括107個住宅區、12所學校、4所醫院、9處行政辦公樓、4處古建筑。全線共設中等減振措施7270m，高等減振措施2320m，特殊減振措施6188m。有54處振動環境保護目標對應的路段設置了專項減振措施。

為了反映不同地質條件振動影響，避免各項減振措施干擾，本文選取了5處未設置專項減振措施的振動環境保護目標進行對比分析，振動環境保護目標的名稱以編號替代，具體信息見表2。

表2 振動環境保護目標信息

2.2 現場實測方法及條件

按照《城市區域環境振動測量方法》（GB/T10071-88）及《建設項目竣工環境保護驗收技術規范—城市軌道交通》（HJ/T403-2007）的監測要求，現場實測點位布設在振動環境保護目標建筑物室非0.5m以內，監測1天，晝、夜各監測一次，每次監測不少于5對列車，取VLZmax的算術平均值；夜間如不能滿足5對列車要求，則按實際運營監測1小時。

振動測量使用的儀器符合國家標準規定的 2型儀器要求，并經過計量部門檢定。

測量時避免影響環境振動測量值的其他環境因素，如劇烈的溫度變化、強電磁場、強風、地震或其他非振動污染源引起的干擾。監測點位避開地下有下水道、地下室等影響振動源振動傳播規律的設施。

2.3 預測邊界條件選取

在采用舊導則的振動預測模型進行計算時，振動源強引用廈門市軌道交通 1號線一期工程環評報告中的源強，即VLz0max=87.2dB（列車速度60km/h）。

在采用新導則的振動預測模型進行計算時，振動源強由《廈門市軌道交通1號線工程振動測試分析報告》中取得，即VLz0max=77.9dB（列車速度75km/h）。

其他修正參數按照新舊導則要求選取。

2.4 實測驗證結果分析

分別用舊導則及新導則中的振動預測模型對廈門市軌道交通1號線一期工程的5處振動環境保護目標進行預測，預測結果與現場實測結果對比情況見表3及圖1。

表3 預測結果與現場實測結果對比 單位：dB

圖1 預測結果與現場實測結果對比

從上述驗證對比分析可見，①舊導則預測結果在4#點出現偏差，小于實測值，影響后續采取減振措施；②新導則預測結果均高于實測值，偏保守，但有利于軌道交通項目建設，避免實際環境振動超標問題，造成工程建設需進行糾偏；③從5處預測與實測對比分析看，新導則預測結果線性與實測線性基本吻合。

3 結論與建議

（1）采用2018版數學模型預測結果偏保守，有利于城市軌道交通建設，避免后續軌道交通工程“糾偏”和沿線敏感目標環境振動超標。

（2）采用2018版預測模型時，應注意振動源強選取，在新舊導則中振動源強的取值相差可達10～12dB，在開展振動源強類比測量時應認真對照新導則對于測量點位的規定及測試條件的要求。

（3）在采取數學模型預測時，應重點調查沿線地質條件，特別是各層巖層厚度，根據不同巖層情況，對距離參數進行修正。

（4）在環境影響評價過程中，采用類比測量法時，應重點考察地質巖層條件相符性。