不同土體條件下地鐵列車引起的建筑物二次結(jié)構(gòu)噪聲檢測(cè)分析
——以南京地鐵為例

毛凱 王彧 李健 江蘇環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份公司

城市軌道交通快速發(fā)展，給城市出行帶來綠色快捷出行方式，極大地緩解了城市交通的壓力。但由地鐵列車運(yùn)行引起的沿環(huán)境振動(dòng)及建筑物二次結(jié)構(gòu)噪聲也成為當(dāng)前較關(guān)注的環(huán)保問題。

地鐵引起的二次結(jié)構(gòu)噪聲是列車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞至建筑物，使墻體和樓板產(chǎn)生振動(dòng)，并引發(fā)室內(nèi)結(jié)構(gòu)噪聲，其影響因素是來自多方面，包括土體條件、建筑結(jié)構(gòu)等，也是研究熱點(diǎn)[1-2]。

2018年，城市軌道交通環(huán)評(píng)導(dǎo)則（HJ 453-2018）發(fā)布實(shí)施，其中一項(xiàng)重要修訂就是對(duì)振動(dòng)預(yù)測(cè)模式進(jìn)行修改，重點(diǎn)考慮振動(dòng)預(yù)測(cè)模式中土體條件的影響參數(shù)[3]。對(duì)于二次結(jié)構(gòu)噪聲，與舊導(dǎo)則相比發(fā)生了變化，同時(shí)與并沒有給出具體的源強(qiáng)的來源等，其預(yù)測(cè)結(jié)果直接影響減振措施的選取。

本文主要針對(duì)地鐵項(xiàng)目環(huán)評(píng)過程中二次結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)源強(qiáng)選取存在的困惑，對(duì)典型的土體條件下南京地鐵列車引起二次結(jié)構(gòu)噪聲進(jìn)行檢測(cè)分析，為項(xiàng)目環(huán)評(píng)預(yù)測(cè)分析和減振措施的選取提供一定的參考。

一、分析測(cè)試方法

（一）點(diǎn)位布置

本次選擇南京已運(yùn)營的某條地鐵線路，沿線涉及南京地區(qū)典型的環(huán)境地質(zhì)，包括長江沖積平原區(qū)、構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)等區(qū)域，線路穿越土體條件有軟弱土、中軟土、中硬土等。選取不同地質(zhì)條件線路中心線兩側(cè)50米范圍、無減振措施的建筑物，對(duì)單列車通過時(shí)產(chǎn)生的室內(nèi)樓板中央垂向1/3倍頻程振動(dòng)速度級(jí)（16～200Hz）LVmid,i進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)布點(diǎn)情況見表1。

表1 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)情況

（二）檢測(cè)方法

對(duì)照《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)測(cè)量方法》（GB10071-88）、《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)》（JGJT170-2009）和《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 城市軌道交通》（HJ453-2018）的方法，測(cè)量分析地鐵列車通過時(shí)建筑物室內(nèi)地面中央垂向1/3倍頻程振動(dòng)速度級(jí)LVmid（16～200Hz）。

采用丹麥B&K公司的PULSE 3560C型多通道分析儀和4508B型振動(dòng)加速度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并使用PULSE 7700軟件平臺(tái)配合進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。4508B型振動(dòng)加速度傳感器靈敏度為20ms-2RMS（159.2Hz、電流4mA、溫度24.3°C）、量程為-700ms-2～700 ms-2peak（±71g peak），及采樣頻率為51.2kHz。

二、結(jié)果分析

三處建筑物室內(nèi)LVmid,i（16～200Hz）檢測(cè)結(jié)果見表2。采用ISO2631-1-1985 規(guī)定的A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)修正值，進(jìn)行A計(jì)權(quán)頻率修正計(jì)算。

表2 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)LVmid，i監(jiān)測(cè)結(jié)果（dB）

從 表2結(jié) 果 可 知，在1/3倍 頻 程10～20Hz時(shí)，軟弱土條件下的室內(nèi)振動(dòng)速度級(jí)大于中硬土體條件；而當(dāng)頻率大于40Hz時(shí)，中硬土條件下的室內(nèi)振動(dòng)速度級(jí)處于最大，與楊尚福的研究成果一致[2]。

采用城市軌道交通（HJ453-2018）中的附錄D計(jì)算公式D-8～D10，對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

表3 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)二次結(jié)構(gòu)噪聲值（dB（A））

從表3中計(jì)算結(jié)果可知，軌道中心線兩側(cè)50m范圍內(nèi)的建筑物室內(nèi)二次結(jié)構(gòu)噪聲值在37.1～40.4dBA范圍內(nèi)。同一軟弱土體條件下，隨距離的變化，列車運(yùn)行產(chǎn)生的二次結(jié)構(gòu)噪聲值變化不大。在中硬土體條件下，隨距離的變化，列車運(yùn)行產(chǎn)生的二次結(jié)構(gòu)噪聲值變化明顯。在中硬土體條件下，列車運(yùn)行對(duì)建筑物影響較為明顯，室內(nèi)噪聲值大于軟土層的情況。

三、結(jié)論

根據(jù)各檢測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度級(jí)，在1/3倍頻程10～20Hz時(shí)，軟弱土條件下的室內(nèi)振動(dòng)速度級(jí)大于中硬土體；而當(dāng)頻率大于40Hz時(shí)，中硬土條件下的室內(nèi)振動(dòng)速度級(jí)處于最大。建筑物室內(nèi)二次結(jié)構(gòu)噪聲值在37.1～40.4dBA范圍內(nèi)。在中硬土體條件下，列車運(yùn)行對(duì)建筑物影響較為明顯，室內(nèi)噪聲值大于軟軟弱土層情況。同一軟弱土體條件下，隨距離的變化，列車運(yùn)行產(chǎn)生的二次結(jié)構(gòu)噪聲值變化不大。在中硬土體條件下，隨距離的變化，列車運(yùn)行產(chǎn)生的二次結(jié)構(gòu)噪聲值變化明顯。本次結(jié)果對(duì)地鐵減振措施的選取有一定的參考價(jià)值。