中國(guó)城市軌道交通環(huán)保措施應(yīng)用效果分析

曹 娜,呂 巍,喬 皎

(環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心,北京 100012)

中國(guó)城市軌道交通環(huán)保措施應(yīng)用效果分析

曹 娜,呂 巍,喬 皎

(環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心,北京 100012)

隨著中國(guó)城市軌道交通建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展期,軌道交通建設(shè)和運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)等主要環(huán)境問(wèn)題備受關(guān)注。通過(guò)收集和整理國(guó)內(nèi)主要城市在軌道交通規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中采取的主要環(huán)境保護(hù)措施,重點(diǎn)分析噪聲和振動(dòng)等環(huán)保措施的有效性,旨在提出下階段軌道交通行業(yè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)中有關(guān)噪聲和振動(dòng)環(huán)保措施的建議。

環(huán)保措施;噪聲與振動(dòng);軌道交通

0 引言

根據(jù)2003年《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)城市快速軌道交通建設(shè)管理的通知》,中國(guó)城市軌道交通規(guī)劃、建設(shè)與發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了高速期。目前,已超過(guò)30個(gè)城市開(kāi)展了城市軌道交通前期工作,預(yù)計(jì)2015年,全國(guó)建成和在建線(xiàn)路共158條,線(xiàn)路總長(zhǎng)約4 189 km。截至2009年11月,已有北京、上海、天津、廣州、長(zhǎng)春、大連、重慶、武漢、深圳、南京等10個(gè)城市的30條線(xiàn)路建成運(yùn)營(yíng),運(yùn)營(yíng)里程約800 km;地鐵在建城市包括沈陽(yáng)、成都、西安、杭州、蘇州、哈爾濱、佛山、寧波、青島、無(wú)錫、長(zhǎng)沙、福州、東莞、昆明、南昌、鄭州等16座,在建線(xiàn)路50條,線(xiàn)路總長(zhǎng)約1 154 km。中國(guó)城市軌道交通不管是從建設(shè)規(guī)模和建設(shè)速度,還是從建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)水平方面來(lái)說(shuō),都達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

隨著中國(guó)城市軌道交通建設(shè)、運(yùn)營(yíng)規(guī)模的快速發(fā)展,軌道交通從建設(shè)到運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的諸如噪聲、振動(dòng)、電磁輻射、地下水、景觀等環(huán)境問(wèn)題接踵而至,尤以噪聲和振動(dòng)影響最為突出,備受各界公眾關(guān)注。2003年中國(guó)頒布實(shí)施《中華人民共和國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)法》,提出軌道交通線(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目需要開(kāi)展環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)大多數(shù)軌道交通線(xiàn)路均已開(kāi)展了環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作,對(duì)軌道交通項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)可能產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)等主要環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行了環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查、影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià),并根據(jù)現(xiàn)行的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求,提出了相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施。本文旨在討論中國(guó)軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)提出的主要環(huán)境保護(hù)措施的有效性,目的是為下階段軌道交通環(huán)評(píng)工作提出建議。

1 中國(guó)軌道交通建設(shè)采取的主要環(huán)保措施

1.1 施工期

中國(guó)城市軌道交通工程施工期間,通過(guò)環(huán)境影響評(píng)價(jià)提出的主要環(huán)境保護(hù)措施包括施工棄土、棄渣一般轉(zhuǎn)換為其它工程的用土(一般委托當(dāng)?shù)卦凉芾聿块T(mén)統(tǒng)一處理);嚴(yán)格施工組織設(shè)計(jì),合理確定施工場(chǎng)界,合理安排作業(yè)時(shí)間;施工場(chǎng)區(qū)設(shè)置臨時(shí)隔音板進(jìn)行降噪;加強(qiáng)施工期施工降水的資源化途徑,一般經(jīng)物化處理后回用于工程施工區(qū)用水,剩余部分用于城市綠化、景觀等用水。

通過(guò)對(duì)中國(guó)上海、廣州、西安、重慶、長(zhǎng)春、武漢和北京等7個(gè)軌道交通重點(diǎn)城市的施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析,目前中國(guó)軌道交通一般位于城市市區(qū)內(nèi),施工場(chǎng)地圍擋整齊,場(chǎng)區(qū)內(nèi)較整潔,施工產(chǎn)生渣土均委托當(dāng)?shù)卦赁k處理,但運(yùn)輸過(guò)程中存在遺撒現(xiàn)象;施工期排水量較大,一般難以全部回用,造成水資源利用率較低,浪費(fèi)現(xiàn)象較嚴(yán)重,同時(shí)大量排水導(dǎo)致的地表沉降問(wèn)題反應(yīng)較突出,在一些施工現(xiàn)場(chǎng)也發(fā)生過(guò)房屋開(kāi)裂等現(xiàn)象。施工期關(guān)于環(huán)境保護(hù)的投訴相對(duì)較少。

1.2 運(yùn)營(yíng)期

城市軌道交通主要環(huán)境影響體現(xiàn)在工程運(yùn)營(yíng)對(duì)沿線(xiàn)及周邊居民區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院、文物、古建筑等產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)等環(huán)境影響。目前,中國(guó)軌道交通行業(yè)通過(guò)環(huán)境影響評(píng)價(jià)提出的運(yùn)營(yíng)期主要噪聲防治措施包括:選用阻尼鋼軌、彈性車(chē)輪、低噪制動(dòng)系統(tǒng)等聲源控制手段控制聲源噪聲;設(shè)置聲屏障、隔音罩等通過(guò)控制傳播途徑進(jìn)行降噪。中國(guó)軌道交通行業(yè)通過(guò)環(huán)境影響評(píng)價(jià)提出的減小運(yùn)營(yíng)期環(huán)境振動(dòng)保護(hù)措施主要包括:對(duì)于超標(biāo)量<8 dB的路段建議采用彈性短軌枕道床或其它減振扣件;對(duì)超標(biāo)量在8～15 dB的路段采用Vanguard減振扣件或其它軌道結(jié)構(gòu)形式;對(duì)于超標(biāo)量在15 dB以上以及線(xiàn)路下穿敏感點(diǎn)(距線(xiàn)路中心線(xiàn)水平距離<5 m)的路段采用鋼彈簧浮置板道床進(jìn)行減振。在城市規(guī)劃未建成區(qū),可以通過(guò)調(diào)整臨路側(cè)建筑物的使用功能,控制敏感建筑物與軌道交通線(xiàn)路間的距離,預(yù)留聲屏障設(shè)置條件等措施減少軌道交通運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)等環(huán)境影響。

目前中國(guó)軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)提出的有關(guān)聲源降噪的研究成果見(jiàn)表1。

表1 軌道交通通過(guò)聲源降噪的研究成果Table 1 Research results of reducing the noise by source control in rail transit

類(lèi)別控制措施降噪效果/dB優(yōu)缺點(diǎn)制動(dòng)盤(pán)式制動(dòng)10～11閘瓦制動(dòng)0～7軌道、扣件、道床無(wú)縫鋼軌1～3節(jié)能、降低軌道及車(chē)輛養(yǎng)護(hù)費(fèi)用彈性鋼軌扣件2～4彈性短枕道床4～8浮置板道床10～20工程造價(jià)高彈性阻尼車(chē)輪4～6磨整軌道1～3

目前國(guó)內(nèi)軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)提出的通過(guò)控制傳播途徑方式降噪的研究成果見(jiàn)表2。

表2 軌道交通通過(guò)控制傳播途徑降噪的研究成果Table 2 Research results of reducing the noise by transmission control in trail transit

目前國(guó)內(nèi)軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)提出的部分減振措施減振效果分析見(jiàn)表3。

表3 軌道減振措施及效果Table 3 Effects of vibration dampingmeasures

中國(guó)軌道交通建設(shè)對(duì)于重要振動(dòng)環(huán)境敏感點(diǎn),一般推薦采用減振效果較好的鋼彈簧浮置板道床的減振措施。初步統(tǒng)計(jì),全國(guó)各城市通過(guò)環(huán)評(píng)提出采用鋼彈簧浮置板道床減振措施實(shí)施情況見(jiàn)表4。

表4 鋼彈簧浮置板道床在中國(guó)軌道交通的應(yīng)用實(shí)例Table 4 Case of the application of steel spring floating slab track bed in rail transit

2 中國(guó)城市軌道交通環(huán)保措施效果分析——以西安和北京為例

2.1 西安

西安地鐵2號(hào)線(xiàn)線(xiàn)位穿越國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)單位鐘樓和明城墻。地鐵施工必將對(duì)此類(lèi)古建筑產(chǎn)生振動(dòng)等環(huán)境影響。環(huán)評(píng)階段提出,工程在施工前對(duì)古建筑采取預(yù)加固措施,保證古建筑施工期安全。為此,工程在施工前,在鐘樓基座外圍8 m左右設(shè)一圈旋挖樁隔斷地層,減小地層沉降槽向鐘樓方向的發(fā)展,加固樁直徑1 m,樁間距1.3 m,圍護(hù)樁長(zhǎng)度21.8～29.9 m,共272根;鉆孔樁施工完畢后,在樁頂施做冠梁將加固樁連接為整體,增加加固樁的抗沉降能力。

在明城墻洞內(nèi)兩側(cè)分別埋設(shè)一排袖閥管,間距2 m,一字形布置,孔深約16 m,暫不注漿,待盾構(gòu)通過(guò)后,立即向袖閥管內(nèi)注漿加固;在明城墻外圍設(shè)一排鉆孔灌注樁隔離的層沉降槽,樁徑1 m,間距1.3 m,樁頂置冠梁;在明城墻門(mén)洞內(nèi)用鋼板對(duì)城墻進(jìn)行支撐加固。

根據(jù)施工期現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果,西安地鐵2號(hào)線(xiàn)施工期間城墻處地表沉降穩(wěn)定在-2.25 mm,遠(yuǎn)低于國(guó)家-30 mm標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)家文物部門(mén)要求的-15 mm的標(biāo)準(zhǔn)。此例說(shuō)明,環(huán)評(píng)階段提出工程防護(hù)措施,可有效減免工程施工對(duì)敏感建筑產(chǎn)生的環(huán)境影響。

2.2 北京

北京市地鐵5號(hào)線(xiàn)環(huán)境影響評(píng)價(jià)提出依據(jù)敏感點(diǎn)相對(duì)于線(xiàn)路位置,分別在高架橋、擋土墻、路塹區(qū)段上的部分路段設(shè)置聲屏障。經(jīng)過(guò)聲學(xué)計(jì)算及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,確定具體聲屏障安裝位置和形式。在高架橋及擋土墻上設(shè)置聲屏障的路段,聲屏障立柱同時(shí)兼用人行道及電纜托架立柱,利用聲屏障代替橋上欄桿,起到隔聲和綜合利用的功能。同時(shí)考慮到今后城市建設(shè)的發(fā)展,在目前沒(méi)有敏感建筑,但規(guī)劃為聲環(huán)境敏感點(diǎn)的地段,均設(shè)置聲屏障立柱預(yù)埋件,為將來(lái)安裝聲屏障預(yù)留土建條件。聲屏障根據(jù)結(jié)構(gòu)外形的不同可分為直立式、半封閉式、全封閉式三大類(lèi),全線(xiàn)共采用單側(cè)直立聲屏障2 510延米、雙側(cè)直立聲屏障360延米、半封閉聲屏障2 765延米,聲屏障總面積合計(jì)51 290 m2,聲屏障總投資約為6 900萬(wàn)元。根據(jù)竣工環(huán)保驗(yàn)收調(diào)查結(jié)果,沿線(xiàn)各敏感點(diǎn)聲環(huán)境基本能夠滿(mǎn)足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

北京地鐵十號(hào)線(xiàn)一期(含奧運(yùn)支線(xiàn))工程沿線(xiàn)均為城市中心區(qū)、居民住宅集中,并有學(xué)校、醫(yī)院等重要環(huán)境敏感點(diǎn)。環(huán)評(píng)報(bào)告書(shū)及審批要求工程應(yīng)充分考慮出站口、風(fēng)亭設(shè)置與綠化景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合,合理布置地下段通風(fēng)亭的位置,擬建通風(fēng)亭周?chē)灰诵陆▽W(xué)校、醫(yī)院、居民樓等噪聲敏感建筑。萬(wàn)柳站、蘇州街站、呼家樓站、勁松站等通風(fēng)亭風(fēng)口應(yīng)背向敏感點(diǎn),對(duì)進(jìn)、排氣口安裝消聲器,對(duì)冷卻塔采取降噪措施;在冷卻塔面向居民樓方向設(shè)置聲屏障;嚴(yán)格落實(shí)車(chē)站通風(fēng)亭、冷卻塔的空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)等產(chǎn)聲設(shè)備的消聲、隔聲措施,并在設(shè)計(jì)階段進(jìn)一步優(yōu)化防治方案,確保沿線(xiàn)通風(fēng)亭和站場(chǎng)周?chē)肼暶舾悬c(diǎn)達(dá)到《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096—93)相應(yīng)功能區(qū)要求。根據(jù)竣工環(huán)保驗(yàn)收審查意見(jiàn),各站風(fēng)亭風(fēng)機(jī)前均采用結(jié)構(gòu)片式消聲器,車(chē)站送、排風(fēng)機(jī)采用減振基礎(chǔ),在與擴(kuò)散筒的連接處采用軟連接,4處冷卻塔臨近敏感點(diǎn)一側(cè)安裝了聲屏障并加裝導(dǎo)風(fēng)罩,工程附近敏感點(diǎn)處的環(huán)境噪聲和背景值均有超過(guò)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096—2008)的情況,環(huán)境噪聲相比背景值增量為0.2～2.3 dB,敏感點(diǎn)超標(biāo)主要受公路交通噪聲影響較大,而軌道交通噪聲貢獻(xiàn)量較小。此例說(shuō)明,工程沿線(xiàn)風(fēng)亭、冷卻塔所產(chǎn)生的噪聲影響,通過(guò)環(huán)評(píng)報(bào)告書(shū)提出的加裝延長(zhǎng)消聲器、出口背向敏感點(diǎn)、采用低噪聲設(shè)備等環(huán)保措施,可有效減緩其所產(chǎn)生的環(huán)境影響,噪聲可以達(dá)標(biāo)或維持現(xiàn)狀水平。

北京地鐵4號(hào)線(xiàn)沿線(xiàn)有多處國(guó)家級(jí)、市級(jí)及區(qū)級(jí)文物保護(hù)單位、四合院保護(hù)區(qū)、大專(zhuān)院校和科研單位等,地鐵線(xiàn)路穿行于繁華市區(qū)地下,地鐵運(yùn)營(yíng)引起的振動(dòng)對(duì)沿線(xiàn)兩側(cè)敏感點(diǎn)將產(chǎn)生一定影響。環(huán)評(píng)提出需采取減振措施的地段共15處,雙線(xiàn)共計(jì)8 590 m,軌道采取了分級(jí)減振的設(shè)計(jì),分別采用了減振器整體道床(壓縮性和剪切型2種)、彈性整體道床、梯形軌枕整體道床、浮置板整體道床等措施。根據(jù)目前運(yùn)營(yíng)的情況,絕大部分敏感點(diǎn)的減振措施都達(dá)到了預(yù)期目的,但個(gè)別點(diǎn)也有投訴,具體情況及原因正在調(diào)查中。

2008年至今,北京市地鐵運(yùn)營(yíng)單位對(duì)投訴較多的地鐵13號(hào)線(xiàn)、5號(hào)線(xiàn)等31處地段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)部分住宅小區(qū)規(guī)劃建設(shè)在地鐵規(guī)劃建設(shè)后,公路、鐵路、商業(yè)活動(dòng)等噪聲與地鐵噪聲混合,背景噪聲較高,地鐵建成交付使用時(shí)已設(shè)聲屏障,噪聲不超標(biāo),但群眾仍有反映。針對(duì)以上問(wèn)題,地鐵運(yùn)營(yíng)公司采取“現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、全力協(xié)調(diào)、協(xié)助解決”的應(yīng)對(duì)機(jī)制,并通過(guò)技術(shù)改造盡量解決目前存在的噪聲和振動(dòng)擾民問(wèn)題。北京市軌道交通環(huán)保技術(shù)改造主要包括對(duì)地鐵5號(hào)線(xiàn)增建聲屏障5 000 m2、更換扣件10.16 km,對(duì)13號(hào)線(xiàn)交大東路20號(hào)院沿線(xiàn)加裝聲屏障;完成復(fù)興門(mén)—西單區(qū)間、太平湖出入段線(xiàn)較高減振地段軌道結(jié)構(gòu)改造(上行線(xiàn)200 m),采取了高彈性減振墊板和減振魚(yú)尾板措施;在改造地鐵1、2號(hào)線(xiàn)軌道過(guò)程中,將原有正線(xiàn)短軌區(qū)段鋼軌盡可能按最大長(zhǎng)度焊接成無(wú)縫線(xiàn)路,減少了大量鋼軌接頭等措施。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

總體而言,現(xiàn)階段中國(guó)城市軌道交通施工期和運(yùn)營(yíng)期在采取相應(yīng)降噪、減振等措施后,工程沿線(xiàn)及周邊聲環(huán)境和振動(dòng)環(huán)境基本可滿(mǎn)足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求或維持現(xiàn)狀水平,說(shuō)明現(xiàn)階段中國(guó)軌道交通行業(yè)環(huán)評(píng)所提的噪聲和振動(dòng)環(huán)保措施是有效的。軌道交通工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)期間,應(yīng)按環(huán)評(píng)報(bào)告書(shū)及審批意見(jiàn)要求,落實(shí)好施工期和運(yùn)營(yíng)期的噪聲和振動(dòng)防護(hù)措施,有效控制工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)可能產(chǎn)生的不利環(huán)境影響。

3.2 建議

(1)城市軌道交通相關(guān)建設(shè)單位、環(huán)評(píng)單位和設(shè)計(jì)單位應(yīng)加大對(duì)城市軌道交通可能產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)等環(huán)境問(wèn)題的重視程度,有關(guān)噪聲和振動(dòng)影響預(yù)測(cè)、環(huán)保措施等相關(guān)技術(shù)成果應(yīng)具有科學(xué)性、針對(duì)性、客觀性和可操作性。

(2)加大政策、資金投入,加強(qiáng)對(duì)軌道交通行業(yè)環(huán)保措施(包括聲屏障、軌道減振技術(shù)等)的科學(xué)研究力度,積極創(chuàng)造新型環(huán)保技術(shù),努力提升各項(xiàng)環(huán)保措施的實(shí)用效果,并對(duì)各項(xiàng)環(huán)保措施的效果進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。

(3)針對(duì)軌道交通技術(shù)改造過(guò)程中的技術(shù)、投資等現(xiàn)實(shí)情況,工程建設(shè)單位須嚴(yán)格落實(shí)環(huán)境影響報(bào)告書(shū)及審批提出的各項(xiàng)措施和要求,以免工程運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后,通過(guò)技術(shù)改造解決問(wèn)題,既浪費(fèi)人力、物力、財(cái)力,又不便施工,影響運(yùn)營(yíng)。

(4)環(huán)評(píng)提出的減振措施在使用中是否達(dá)到預(yù)期減振效果會(huì)因地鐵列車(chē)運(yùn)行的速度和振動(dòng)的頻率而不同,不同減振設(shè)施的減振效果也是在一定的頻率范圍內(nèi)才可起到最佳效果;不同專(zhuān)家對(duì)軌道交通減振要求不盡相同。建議開(kāi)展關(guān)于軌道交通減振措施的專(zhuān)項(xiàng)研究工作,研究?jī)?nèi)容應(yīng)包括各種減振措施的適用頻率范圍及其減振效果研究,工程質(zhì)量對(duì)減振效果的影響研究,減振設(shè)施的使用年限及維護(hù)周期等;對(duì)于不同專(zhuān)家對(duì)振動(dòng)措施的不同要求,建議通過(guò)技術(shù)研討,由環(huán)保權(quán)威部門(mén)統(tǒng)一提出具體要求。

(5)抓緊啟動(dòng)軌道交通建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響后評(píng)價(jià)工作,通過(guò)對(duì)噪聲、振動(dòng)等環(huán)保措施實(shí)際運(yùn)行效果的監(jiān)測(cè)與分析評(píng)價(jià),為以后軌道交通行業(yè)項(xiàng)目環(huán)評(píng)提供有力依據(jù)。

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(責(zé)任編輯:于繼紅)

Analysis of Application Effect of Environmental Protection Measures on Urban Rail Transit

CAO Na,LV Wei,QIAO Jiao
(Appraisal Center for Environment&Engineering,M EP,B eijing100012)

W ith the construction of urban rail transit into the high-speed development period,noise and vibration and othermajor environmental issues caused by rail transit construction and operation become more and more concerned.Through collecting and arranging themain environmentalprotectionmeasures taken in the processof rail transitplanning,construction,operation in themajor citiesof China,thispaper focuseson the analysisof the effectivenessof environmental protection measures including noise,vibration and so on,and puts forward suggestion about the environmental protection measures on noise and vibration in the environmental impact assess ment of urban rail transit at the next stage.

environmental protection measures;noise and vibration;rail transit

X5;TB535

A

1671-1211(2010)04-0419-05

2010-06-23;改回日期:2010-07-21

曹娜(1982-),女,工程師,水文與水資源工程專(zhuān)業(yè),從事建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響技術(shù)評(píng)估工作。E-mail:yuerbear@163.com