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地铁车辆段上盖开发振动噪声综合控制路线分析
日期:2018年07月10日

地铁车辆段上盖开发

振动噪声综合控制路线分析


作者信息:

尹华拓

广州地铁设计研究院有限公司


1 振动噪声控制现状


地铁车辆段上盖开发及振动噪声综合控制是近年来我国各地地铁建设过程中面临的一项新课题。


1999年建成的北京地铁1号线四惠车辆段是我国首次进行上盖开发的车辆段,当时围绕减振降噪开展了一系列研究和探索,在试车线试铺了国产道砟垫,并设置了部分建筑减振支座。后续各地在车辆段上盖开发方案中均考虑了振动噪声的影响及控制问题,北京、上海、武汉、广州、深圳、杭州、宁波、佛山等地针对车辆段上盖开发振动噪声控制已着手开展或拟开展一些试验、测试和研究,包括振动源强及传播规律的调研与仿真分析、振动噪声标准研究、减振降噪措施研究与应用等,但限于车辆段振动噪声影响的复杂性,现阶段多数项目仍局限于采取定性的振动噪声控制措施,对措施的充分必要性尚缺乏更全面、系统的理论或经验数据支撑。


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2 振动噪声影响特点


车辆段线路通常分为出入线、咽喉区及库外线、试车线及停车列检库线等,不同线路的平面纵断、列车运行速度、时间段及频次、轨道结构等均存在较大的差异,产生的振动噪声水平、频谱特性及影响时段亦有着不同的特点和差异。与正线相比,车辆段振动噪声源种类多、分布面广、早发车晚收车及单列车通过(速度低)的持续时间长、频域更宽泛。


车辆段占地面积大,其上盖开发通常为包含各种建筑类型和功能的综合体:诸如住宅、医院、学校、写字楼、酒店、娱乐、购物等。不同使用功能建筑物的体量、下部基础、结构形式、使用时段、敏感对象及振动噪声控制指标与限值标准等均不尽相同。此外,上盖开发相对于周边同类开发的价值定位也是重要的考量因素。


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具体到特定的车辆段,不同功能区域与上盖开发建筑物之间的基础、平面及高程等的相对关系通常各有不同,使得一个功能区域产生的振动噪声可能影响到多个上盖开发建筑物,而一个建筑物可能受到来自多种不同线路、多种振动噪声源在相同时段或不同时段的影响,使得振动噪声影响分析、预测及判断变得更加复杂。


3 综合控制流程及方法


由上文分析可知,车辆段上盖开发振动噪声综合控制绝不仅仅是定性采取一些减振降噪技术措施这么简单,而是需当成一项方方面面均应周全考虑的、复杂的系统工程来对待。具体到某个车辆段上盖开发的振动噪声控制,主要的流程做法包括以下6个步骤,见图1。


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图1 车辆段上盖开发振动噪声综合控制主要流程


3.1 工程条件、特点及需求分析


全面梳理分析车辆段与上盖开发振动噪声控制相关的工程条件、特点及需求,包括:

1)车辆段的功能区域划分、建设时序、站场线路布置、轨道结构、车辆段周边环境及条件、维修工艺及运营行车工况方案等;

2)上盖开发的总体布局、规模、建设时序、不同建筑类别、体量、结构及基础形式,与车辆段不同功能区域的平面、高程关系等;

3)振动噪声传递路径及可能产生影响的因素,包括地质条件、基础相对关系、结构开孔及朝向等;

4)与振动噪声控制需求相关的周边现状及规划环境条件、上盖开发价值目标定位、振动噪声敏感的目标对象及诉求、投融资模式、建设及运营管理规则等。


3.2 振动噪声控制标准选择及确认


车辆段不同区域在不同时间段产生的振动噪声影响包括3类:振动速度/加速度(室外及室内)、二次结构噪声(室内)、空气传播噪声(室外及室内)。


不同建筑物内敏感人群或设备的振动噪声控制时段、指标、频段、限值各不相同。我国现有与振动噪声控制相关的主要规范标准:

1)GB10070—1988《城市区域环境振动标准》;

2)GB/T50355—2005《住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准》;

3)GB12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》;

4)GB3096—2008《声环境质量标准》;

5)JGJ/T170—2009《城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准》;

6)GB50118—2010《民用建筑隔声设计规范》;

7)GB50868—2013《建筑工程容许振动标准》;

8)HJ453—2008《环境影响评价技术导则:城市轨道交通》。


上述这些规范标准的适用范围、使用条件、评价指标及限值、测试方法等均有所不同,尚无现成的规范标准对车辆段振动噪声控制进行统一规定,而是需从现有各种针对振动噪声源、环境区划及建筑物内敏感目标的振动噪声控制规范标准去甄选、取舍。


选取的振动噪声控制指标及限值标准需与地铁建设、上盖开发、环境影响评价等单位进行沟通,并经过环评主管部门的确认后再作为正式依据。


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值得关注的是,我国振动噪声相关标准虽然根据敏感目标的不同类型设置了不同的限值标准,但对同一种功能区或同一类敏感目标,通常只有一个限值,针对车辆段上盖开发的特殊情况,可采用分级标准的方式来对待。为满足国家相关“达标标准”,对重要或特殊的开发建筑,还可在技术经济性研究的基础上,采用更严格的限值控制标准——“舒适标准”,以达到更高的开发价值目标。


3.3 振动噪声影响分析及预测


确定车辆段各功能区域的振动噪声源,包括出入线及库外线的小半径曲线啸叫声及轨缝轮轨冲击振动噪声、道岔区“有害空间”轮轨冲击引起的振动噪声、试车线中高速试车引起的振动噪声、各维修库内轨缝引起的轮轨冲击振动噪声等。这些振动噪声源种类多,目前阶段尚缺乏足够的数据积累,但大多数车辆段不同功能区域的振动噪声源特征比较相近,通过一定的实测样本统计,可获得较可靠的振动噪声源数据。


综合采用经验法、工况类比法、仿真分析法、场地条件模拟测试法等方法,计算分析各敏感建筑接收到的各源强传递过来的叠加接收值,注意叠加接收值应与控制指标及限值的定义严格一致,以方便对照。


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若整个上盖开发的建筑数量较多,工况条件一致的可合并考虑,即片区毗邻、线路类型相同、与线路距离相近、列车运行速度相近、基础与上盖平台的关系一致的建筑,可当成同一类振动噪声工况来进行预测分析,合理简化分析预测工作量。


当采取一定的减振降噪措施后,再次计算分析敏感建筑振动噪声综合接收值;若不能达标,需对减振降噪措施进行调整后再计算,直到达标为止。


3.4 综合减振降噪方案的确定及实施


综合减振降噪方案的确定及实施涉及技术和管理两个层面,主要按以下几个原则来开展。


3.4.1 全过程管控


振动噪声控制效果的实现是一个过程,有赖于良好的建设及运营管理规则来确保实现,这个过程主要包括方案研究、初步设计及施工图设计、产品供货、施工安装及运营维护等,在各阶段均需要采取切实可靠的管理控制措施,保障综合减振降噪技术措施能实现预期目标。


3.4.2 总体布局优化


尽量将对振动噪声控制要求较高的建筑布置在车辆段振动噪声源较小的区域,将振动噪声控制要求相对较低的建筑物布置在振动噪声源相对较大的区域。比如将住宅、医院、学校、宾馆等布置在停车列检库及试车线末段区域,将商业、办公等布置在靠近出入线、试车线中段及库外线咽喉区等区域,也可将振动噪声较大的库外线咽喉区及试车线中段的上部设为停车场或公共绿地。


3.4.3 分区差异化治理


从表1可知,车辆段不同功能区域的线路、轨道、速度及振动噪声源的机理、大小、频谱及传递特性均有着明显的区别,加之不同区域上盖开发的建筑类型及振动噪声控制标准不同,相应振动噪声影响及控制措施也需要适应不同功能区域工程条件及振动噪声源特点,并能满足相应建筑类别的振动噪声控制标准。根据目前的技术发展水平,车辆段不同功能区域的振动噪声控制主要技术措施详见表2。

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3.4.4 分阶段实施


车辆段及其上盖开发项目的建设通常分为4个阶段:土建结构基础及站场路基建设、上盖平台建设、铺轨、上盖建筑建设等,其相应的振动噪声综合控制技术措施可分为几个阶段来实施,见表2。


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由于在所有综合减振降噪技术措施中,一部分与土建结构基础或铺轨同步实施,还有一部分与上盖建筑同步实施,另外一些单独实施。此外,车辆段振动噪声情况比较复杂,预测研究存在一定的偏差,所以在车辆段投入运营后不便实施的措施,应作为主要措施在运营前实施;可在运营后根据情况追加的措施,则酌情作为辅助措施预留实施条件。


具体项目实施过程中,在车辆段线路、路基及上盖平台施工完毕、铺轨施工前后的阶段内,还可根据现场条件开展一些针

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