地鐵車輛段上蓋物業開發的減振降噪技術研究

陳建黨 吳 佩＊ 林博文

（1.廣州地鐵集團有限公司，廣東廣州 510335；2.廣東省建設工程質量安全檢測總站有限公司，廣東廣州 510500）

隨著社會經濟的不斷發展，國內各大城市都加快了軌道交通的建設步伐。地鐵車輛段在城市軌道交通中占據重要地位，是地鐵車輛停放、維護的場所，通常占地面積較大，在目前土地資源日益緊缺的情況下，擁有巨大的土地開發價值[1]。通過地鐵上蓋開發可獲得土地增值收益、提高土地使用效率、充實建設資金來源、同步配建保障房。但考慮建筑物受震動的影響以及地鐵車輛通行產生的噪聲，需要采取減振降噪措施。車輛段上蓋物業開發中，除試車線外，列車運營速度均較低，從提高軌面平順度和彈性等方面考慮，應制定嚴格的施工維護技術條件，盡可能降低地鐵運營振動與噪聲影響，此外，結合上蓋物業的開發情況提出分級減振措施方案。

1 軌道振動與噪聲特性

上蓋開發建筑布置如圖1所示。

圖1 上蓋開發建筑布置

車輛段軌道主要包括庫內整體道床、庫外碎石線、試車線、出入段線等。其線路特征與正線有明顯的區別，除試車線外，線路一般都是空車低速運行，且道岔、鋼軌接頭和小半徑曲線多，不適宜采用無縫線路，應盡量減少鋼軌接頭。

車輛段軌道振動噪聲特點[2]：

（1）列車運行速度在車輛段內通常較低，特別是庫內線路，速度小于5 km/h，車行駛速度與振動正相關，速度越小，產生的振動也越小。

（2）車輛段內列車一般空車運行，列車軸重與振動正相關，軸重越小，產生的振動也越小。

（3）車場線碎石道床本身彈性較好，與正線整體道床相比具有一定的減振降噪效果，一般認為相同的線路條件下，碎石道床產生的噪聲比整體道床低3 dB。

（4）車場線內道岔、鋼軌接頭和小半徑曲線較多，會增加噪聲。

2 庫外線減振方案

碎石道床本身的彈性較好，具有較好的減振降噪效果。針對既有線道砟厚度不足地段，建議采用彈性軌枕方式，以補充彈性，減少道砟養護維修量。國內地鐵車輛段內針對物業開發也采用了隔離式減振墊，但是缺少相關詳細的測試數據[3]。

（1）彈性軌枕。

彈性軌枕將橡膠墊層覆置于普通的混凝土軌枕底面，以起到提高軌道彈性及降低振動噪聲的作用。國家鐵路局一般將現有軌枕底面兩端設成凹槽形，嵌入用黏結厚度為15 mm的橡膠墊板制成的彈性軌枕，預測減振效果為3～5 dB。彈性軌枕可采用玻璃長纖維強化樹脂發泡材料和聚氨酯制作。此種軌枕墊材料具有優異的彈性，其模量介于橡膠與塑料之間，具有耐腐蝕、耐撕裂、耐油、抗輻射、吸振等優點。碎石道床彈性軌枕方案抗撕裂強度要優于普通的橡膠，具有更好的耐磨性，如圖2所示。

圖2 碎石道床彈性軌枕方案（單位：mm）

（2）隔離式減振墊。

隔離式減振墊屬于浮置板的一種，將基礎與整體道床分離，形成具有足夠質量和剛度的道床板，再浮置于彈性橡膠減振墊上，構成隔離式浮置板道床。在碎石道床上鋪設硬化層，厚度為150～200 mm。如果地質比較差，需要考慮用普通單層鋼筋網片加固，預測減振效果可達到5 dB以上。減振墊層造價約800 萬元/km。

（3）梯形軌枕。

梯形軌枕軌道由梯形軌枕、彈性支墩等構件組成，由預應力混凝土縱梁和鋼管連接件構成，重量小、節約材料，減小了軌道荷載，便于維修。梯形軌枕分別設減振和緩沖材料，其減振效果為7～18 dB（整體道床）。梯形軌枕的減振原理與浮置板不同，主要通過軌道彈性減振。該結構具有良好的減振、降噪性能，在提高線路穩定性、平順性和耐久性方面效果顯著；梯形軌枕軌道同時具備便于施工、檢查、維修等特點。該結構在日本已經過多年的運營實踐，國內在北京、廣州、上海等地鐵整體道床已運營使用，狀況良好。梯形枕造價約700 萬元/km。

梯形軌枕典型斷面如圖3所示。

圖3 梯形軌枕

（4）庫外線道床減振方案對比。

有上蓋物業開發的車輛段應根據減振降噪的要求和各種減振降噪措施的不同使用特點，對道床及基礎類型進行綜合比較。考慮彈性軌枕目前在地鐵車輛段的使用實例較少，車場庫外碎石道床振動敏感點采用隔離式減振墊軌道，試車線振動敏感點采用梯形軌枕。

庫外減振措施特點及性能方案對比如表1所示。

表1 庫外減振措施特點及性能

3 庫內線減振方案

由于庫內線列車運行速度小于5 km/h，對列車沖擊振動小，部分庫內道床結構采用支柱方式，因此庫內重點考慮綜合減振措施，分級減振只采用扣件減振方案[4]。

（1）高彈性減振墊板。

高彈性墊板采用聚酯彈性體材料，結合了軟塑料和橡膠二者的優點，具有高韌性、高回彈性、耐磨性、抗彎曲、抗疲勞性及耐老化性。采用高彈性墊板可通過發泡技術降低剛度，已在我國高速鐵路和地鐵線路中廣泛使用，如北京平西府車輛段。彈條Ⅰ型分開式扣件節點剛度由55～70 kN/mm降至20～40 kN/mm，減振效果約為1～2 dB。

（2）中級減振扣件。

采用分體嵌套、壓縮型減振扣件或其他同等效果的中等減振扣件，減振效果約為3～5 dB，目前國內車輛段尚無使用先例。

（3）高級減振扣件。

采用先鋒扣件，減振效果約為5～8 dB，目前國內車輛段暫無使用先例。

（4）庫內線減振方案比選。

借鑒北京8號線平西府車輛段及四惠車輛段的監測情況，庫內采用50 kg/m鋼軌有縫線路，普通接頭夾板，上蓋建筑物室內振動超標0.3 dB，庫內采用高彈墊板減振1～2 dB即可滿足要求。本線因庫內線路引起的振動超標預測情況在合理范圍內，因此本線庫內分級減振方案可不實施，采用庫內高彈性減振墊板預留減振量[5]。

4 結語

地鐵車輛段上蓋開發減振降噪措施是一項綜合性的系統課題，涉及環保、建筑、城市規劃、新型材料等多個領域，國內的上蓋物業建設處于初步發展階段，相應的減振降噪措施還處在研究探及逐步完善階段。結合本文的車輛段上蓋開發項目總結減振降噪技術，為日后的車輛段上蓋開發項目提供借鑒作用。