關(guān)于城市快速軌道交通振動評價量的探討

1、關(guān)于城市快速軌道交通振動評價量的討論摘要:對城市快速軌道交通建立工程環(huán)境影響評價及開工環(huán)境保護(hù)驗收中所采取的環(huán)境振動評價量vlzax及vlz10進(jìn)展了理論分析和實際測量檢驗,根據(jù)?城市區(qū)域環(huán)境振動測量方法?中規(guī)定的“測量量及讀數(shù)方法,參照鐵路振動評價量提出了以vlzax評價城市快速軌道交通環(huán)境振動的建議。關(guān)鍵詞:振動與波;軌道交通;振動評價量隨著我國經(jīng)濟(jì)的開展與城市化的進(jìn)程,我國城市快速軌道交通得到了迅速開展。城市軌道交通以快速、平安、準(zhǔn)時及環(huán)保的優(yōu)勢得到了社會各界的共識,我國已有近20個城市已經(jīng)運行,或正在建立,或規(guī)劃建立城市快速軌道交通工程。但是城市軌道交通也產(chǎn)生了一定的環(huán)境影響,其中地面

2、及高架線路以噪聲影響為主,地下線路那么以振動影響為主。市區(qū)內(nèi)地下軌道交通的振動環(huán)境影響一直是各界關(guān)注的問題,其中振動影響的評價量、振動影響的程度及振動影響的防護(hù)措施是當(dāng)前環(huán)保工作者關(guān)心的問題,現(xiàn)就城市快速軌道交通振動環(huán)境影響特征與振動評價量的選擇進(jìn)展了討論。1“振動評價量的現(xiàn)狀目前國內(nèi)城市快速軌道交通建立工程環(huán)境管理中尚無規(guī)定正式的振動評價量,涉及到城市軌道交通的振動環(huán)境影響的評價量及測量量現(xiàn)狀如下。1.1建立工程環(huán)境保護(hù)開工驗收中的評價量國家環(huán)保總局環(huán)境影響評價管理司在組織編寫的?建立工程開工環(huán)境保護(hù)驗收培訓(xùn)教材?1中,提出參照鐵路振動評價量vlzax作為城市快速軌道交通振動驗收的評價量。同

3、時考慮到由于鐵路列車通行時有客貨列車之分、空載與重載之分、上行與下行之分,而城市快速軌道交通列車運行主要為上行與下行之分,且運行時間具有周期性,與鐵路列車運行相比擬更有規(guī)律性,因此教材中進(jìn)一步明確可將鐵路列車通過20次讀數(shù)的算術(shù)平均值優(yōu)化為5次軌道交通列車通過時的算術(shù)平均值。1.2建立工程環(huán)境影響評價中的評價量在目前的城市快速軌道交通振動環(huán)境影響評價中評價量的選擇有兩種方法,即列車通過時的環(huán)境振動最大值vlzax或環(huán)境振動的vlz10。在采取環(huán)境振動vlz10作為評價量中也有兩種提法,分別為:(1)列車通過時間段的vlz10;(2)包括列車通過時間段和列車不通過時間段的整個總時段的vlz10。

4、關(guān)于振動評價量的選擇,由于國家尚無明確的規(guī)定,故不同的專家有不同的理解,經(jīng)常因為所請的專家不同,而要求評價采取的評價量不同。2采用vlzax作為評價量的理論解釋與理論我國?城市區(qū)域環(huán)境振動測量方法?(gb10071-88)2在“測量量及讀數(shù)方法一節(jié)中提出了四種典型振動類型及相應(yīng)的測量方法,詳細(xì)如下:(1)穩(wěn)態(tài)振動:每個測點測量一次,取5s內(nèi)的平均示數(shù)作為評價量;(2)沖擊振動:取每次沖擊過程中的最大示數(shù)為評價量;對重復(fù)出現(xiàn)的沖擊振動,以10次讀數(shù)的算術(shù)平均值作為評價量;(3)無規(guī)振動:每個測點等間隔地讀取瞬時示數(shù),采樣間隔不大于5s,連續(xù)測量時間不少于1000s,以測量數(shù)據(jù)的vlz10作為評價

5、量;(4)鐵路振動:讀取每次列車通過過程中的最大示數(shù),每個測點連續(xù)測量20列車,以20次讀數(shù)的算術(shù)平均值作為評價量。從上述對四種測量量的規(guī)定可以看出,振動評價量是根據(jù)振動源特性確定的,城市快速軌道交通列車在運行中產(chǎn)生的振動影響更接近于“鐵路振動特性將其歸入“鐵路振動較為適宜,其理論分析如下:(1)城市快速軌道交通列車在運行中產(chǎn)生的振動類型與鐵路振動類型完全一樣,同屬污染事件性質(zhì)。即無列車通過時,振動事件不發(fā)生。一般城市的環(huán)境振動背景值在60db左右,而當(dāng)有列車時,振動污染事件發(fā)生,其振動對周邊環(huán)境的影響有一個較大的變量,振動影響可上升至7080db左右,振動影響的有無完全取決于列車通過事件是否

6、發(fā)生;(2)城市快速軌道交通列車在運行中產(chǎn)生的振動是有規(guī)律的,每天都嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)置的起止時間、列車編組、以及方案的時間表進(jìn)展運行;(3)由于通過某一地點的地質(zhì)性質(zhì)、道床類型,甚至運行速度等都是相對固定的,其振動源根本上是固定值,列車通過某一地點的振動大小波動范圍很校(4)環(huán)境評價的結(jié)論正確與否,最終是要通過工程開工環(huán)保驗收來檢驗的,在城市快速軌道交通工程開工環(huán)境保護(hù)驗收中,采取列車通過時的環(huán)境振動最大值vlzax作為評價量也易于操作。盡管列車在隧道中運行,在地面建筑物中無法知道其通過的準(zhǔn)確時刻,但是只要有列車通過,監(jiān)測儀表就會有最大值(vlzax)顯示的記錄,只要記錄好每次列車通過時的vlz

7、ax值,就可計算得出列車運行對該處敏感點的振動影響值。近兩年來,采用vlzax測量量,北京地鐵復(fù)八線(全地下)、北京地鐵八通線、北京城鐵線、武漢軌道交通一號線、天津濱海軌道線均圓滿完成了振動驗收監(jiān)測任務(wù)。3采用vlz10作為評價量存在的主要問題3.1vlz10作為評價量的應(yīng)用條件按照“測量量及讀數(shù)方法的規(guī)定,vlz10評價量應(yīng)用于無規(guī)振動。道路交通振動與道路交通噪聲一樣,都具有隨時間波動的特性。對于非穩(wěn)態(tài)的隨機噪聲,在道路交通噪聲分析中通常采用統(tǒng)計學(xué)的方法來評價3,即采用累計分布聲級的統(tǒng)計方法,從聲級出現(xiàn)的累計概率來表示這類噪聲的大小和分布,累計分布聲級ln表示在測量時間的百分之n內(nèi)起伏噪聲所

8、超過的聲級,通常的指標(biāo)有l(wèi)10、l50及l(fā)90,分別代表在測量時間內(nèi)有10%、50%及90%的聲級超過它的值,l10代表平均峰值、l50代表中間值,l90相當(dāng)于平均背景值。由于道路交通振動與道路交通噪聲具有一樣的特性,因此在分析道路交通振動的時候,引用了道路交通噪聲的分析方法,對于無規(guī)環(huán)境振動采用累計百分z振級vlzn來分析,即在規(guī)定的測量時間t內(nèi),有n%的z振級超過某一vlz值,這個vlz值叫做累計百分z振級,記為vlzn。在?城市區(qū)域環(huán)境振動測量方法?(gb10071-88)2的“測量量及讀數(shù)方法中規(guī)定對于無規(guī)振動采取vlz10作為評價量。在軌道交通工程工程環(huán)評的背景環(huán)境振動監(jiān)測中采用vl

9、z10作為評價量是合理的。3.2采取整個時間段的vlz10作為評價量是不合理的假如將軌道交通振動與其它振動混合在一起,作為某個敏感點處的環(huán)境總振動,此時這種環(huán)境總振動包括了汽車、人行、軌道交通,以及施工等振動,此時的環(huán)境振動具有無規(guī)振動的特性,可以采用測量方法中“無規(guī)振動的測量方法來測量。為了驗證采取整個時間段的vlz10作為城市快速軌道交通振動評價量的可行性,選擇了上海市軌道交通2號線龍陽路站至張江高科站的隧道淺埋段進(jìn)展了驗證測量,多個測量點位于2號線隧道正上方及兩側(cè),測點周圍為街心公園,無列車通過時的環(huán)境背景振動很低,測量結(jié)果見表1。從表1的環(huán)境振動測量可以看出,軌道交統(tǒng)統(tǒng)過時的最大值高達(dá)

10、77.7-86.3db,但是由于軌道交通列車通過的持續(xù)時間很短,其運行振動所占的時間在整個測量時間段中所占的比例及其有限,幾個測量點的環(huán)境振動vlz10均在60db以下。由此可以看出,假如將軌道交通振動與其它振動混合在一起,作為某個敏感點處的環(huán)境總振動的一部分,并按照無規(guī)振動的測量評價方法測量,并以整個時間段的vlz10作為軌道交通振動評價量,那么vlz10測量值根本不是軌道交統(tǒng)統(tǒng)過時振動影響量。顯然,采用vlz10評價量,這與軌道交通振動所造成的實際影響是不相符合的,因此認(rèn)為采取整個時間段的vlz10作為評價量來評價城市快速軌道交通列車運行振動的環(huán)境影響是不可行的,正如?建筑聲學(xué)設(shè)計手冊?中

11、指出的“l(fā)10及l(fā)50對于那中稀少的、作用時間較短的噪聲干擾可能毫無反響,例如對于列車噪聲就不適用3。3.3采取列車通過時間段的vlz10作為評價量是難以操作的從gb10071-88?城市區(qū)域環(huán)境振動測量方法?來分析,該測量方法中無“列車通過時的vlz10這個測量量及測量方法,用“列車通過時的vlz10評價量作為評價指標(biāo)沒有相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為支撐。vlz10評價量是應(yīng)用于一個隨機振動過程的評價量,對于一個隨機過程的分析,為了盡可能消除隨機的影響,采用測量10%、50%及90%時的量,分別代表該過程的平均峰值、中值及平均背景值。而對于一個相對穩(wěn)定的有規(guī)律的過程,因為不存在隨機因素的影響,那么不需通

12、過統(tǒng)計學(xué)的方法。故采用vlz10作為評價量理論上講不通。采取列車通過時間段的vlz10作為評價量在實際測量中是不可行的,因為軌道交通列車在隧道中運行,很難判斷地鐵車輛在測量點到達(dá)及通過的準(zhǔn)確時刻,因此也就很難確定何時開場及何時完畢地鐵振動測量。對上海地鐵一號線一次測量中,為了獲得較準(zhǔn)確的vlz10測量值,測量中采用了一人在地下站臺觀察并用 通知車輛啟動時間,一人在地面測量點接收 通知并貼墻聽固體傳來的聲音,一人操作振動儀開關(guān)機的方法,還是很難判斷地鐵車輛在測量點到達(dá)及通過的準(zhǔn)確時刻,因此也就很難確定何時開場及何時完畢地鐵振動測量,其后果是很難測量出列車通過時間的vlz10值。4結(jié)語與建議根據(jù)上面的分析,可得出如下結(jié)論與建議:(1)在城市快速軌道交通設(shè)工程開工環(huán)境保護(hù)驗收中,根據(jù)?城市區(qū)域環(huán)境振動測量方法?,參照鐵路振動采用vlzax作為評價量易于操作,測量次數(shù)也可由鐵路列車通過20次讀數(shù)的算術(shù)平均值優(yōu)化為5次軌道交通列車通過時的算術(shù)平均值;(2)采取整個時間段的vlz10作為評價量,由于軌道交通持續(xù)運行的時間很短,其列車運行振動在整個測量時段上所占的比例極其有限,實際測量說明即使在軌道交通的隧道淺埋段正上方的環(huán)境振動vlz10也在60db以下,反映不出軌道交通振動對環(huán)境的影響;(3)vlz10評價量是應(yīng)用于一個隨機振動過程的評價量,采