由于城(cheng)市(shi)軌(gui)道(dao)交(jiao)通(tong)(tong)系統（包括地下鐵道(dao)和城(cheng)市(shi)高架輕(qing)軌(gui)）具有(you)運量大、速度快(kuai)、安全可(ke)靠等優點，已成(cheng)為解決城(cheng)市(shi)交(jiao)通(tong)(tong)擁(yong)擠(ji)的(de)(de)有(you)效手(shou)段。國內已經擁(yong)有(you)和正在建(jian)(jian)設軌(gui)道(dao)交(jiao)通(tong)(tong)系統的(de)(de)城(cheng)市(shi)越來(lai)(lai)越多，隨著城(cheng)市(shi)軌(gui)道(dao)的(de)(de)延伸(shen)，其帶來(lai)(lai)的(de)(de)環境振(zhen)動(dong)污(wu)染等問題也(ye)越來(lai)(lai)越突出。在國家(jia)自然科學基金的(de)(de)支(zhi)持下，北京交(jiao)通(tong)(tong)大學教(jiao)授夏禾(he)主持的(de)(de)“城(cheng)市(shi)軌(gui)道(dao)交(jiao)通(tong)(tong)引(yin)起的(de)(de)環境振(zhen)動(dong)及防治對策研究”對此進行(xing)了深入研究，并提(ti)出了減少(shao)建(jian)(jian)筑物(wu)振(zhen)動(dong)的(de)(de)系列措施。

環境振動是一種嚴重污染

有(you)研究機(ji)構通過(guo)對我國幾個典型城市(shi)鐵路環境振(zhen)動(dong)(dong)的(de)現場(chang)實測結果(guo)表明，離軌道中心線(xian)30米之(zhi)內(nei)區(qu)域的(de)振(zhen)動(dong)(dong)加速(su)(su)度(du)級大部分(fen)(fen)接(jie)近80分(fen)(fen)貝（dB）。“振(zhen)動(dong)(dong)試驗表明，當振(zhen)動(dong)(dong)加速(su)(su)度(du)達(da)65分(fen)(fen)貝時(shi)(shi)，對睡覺有(you)輕微影響；振(zhen)動(dong)(dong)加速(su)(su)度(du)達(da)到69分(fen)(fen)貝時(shi)(shi)，所有(you)輕睡的(de)人(ren)將被驚醒；振(zhen)動(dong)(dong)加速(su)(su)度(du)達(da)到74分(fen)(fen)貝時(shi)(shi)，除(chu)酣睡的(de)人(ren)，一般情況下，其他人(ren)將驚醒。”夏禾說，“由于(yu)城市(shi)軌道交通系統投(tou)資巨大，一旦建成則很(hen)難改線(xian)和(he)遷移，軌道交通的(de)振(zhen)動(dong)(dong)污染一旦形成將長期存在。因(yin)此，著(zhu)手(shou)研究振(zhen)動(dong)(dong)污染規律、振(zhen)動(dong)(dong)產生(sheng)的(de)原因(yin)、振(zhen)動(dong)(dong)傳播途徑及控制方法具(ju)有(you)非常重(zhong)要的(de)意義。”

交(jiao)通(tong)振(zhen)動(dong)（主要(yao)是軌道交(jiao)通(tong)振(zhen)動(dong)）是指因(yin)交(jiao)通(tong)車(che)輛(liang)引起的(de)(de)結構振(zhen)動(dong)通(tong)過周圍地(di)層（地(di)下或地(di)面(mian)）向外傳播(bo)，進一(yi)(yi)步誘發附近地(di)下結構以及(ji)鄰(lin)近建筑(zhu)物（包(bao)括室內(nei)家(jia)具等(deng)）的(de)(de)二次(ci)振(zhen)動(dong)和噪(zao)聲。交(jiao)通(tong)振(zhen)動(dong)會對附近建筑(zhu)物特(te)別(bie)是古舊建筑(zhu)物的(de)(de)結構安全以及(ji)一(yi)(yi)些精密儀器、居民和工(gong)作(zuo)人員的(de)(de)生活、工(gong)作(zuo)產生影響(xiang)。

“為減(jian)輕環境振(zhen)動(dong)對居民(min)和(he)建筑物的(de)干(gan)擾(rao)和(he)影響，國(guo)內外(wai)學者作了大量研(yan)究，試(shi)圖(tu)通過降(jiang)低振(zhen)源強(qiang)度、切斷振(zhen)動(dong)傳播路(lu)徑(jing)、衰減(jian)振(zhen)動(dong)幅度、調(diao)整交通線(xian)路(lu)附近建筑物的(de)自振(zhen)特性(xing)等找到解決辦法(fa)，也(ye)取得(de)了不(bu)錯(cuo)的(de)效果。”夏禾說。

研究表明，軌(gui)(gui)(gui)(gui)道(dao)交(jiao)通系統振(zhen)(zhen)動的(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)源主要來(lai)自(zi)以下(xia)方面(mian)：列(lie)(lie)(lie)車(che)運行(xing)時(shi)(shi)對軌(gui)(gui)(gui)(gui)道(dao)的(de)(de)(de)重力加(jia)載所產生(sheng)的(de)(de)(de)沖擊；列(lie)(lie)(lie)車(che)在運行(xing)時(shi)(shi)，輪(lun)軌(gui)(gui)(gui)(gui)相(xiang)互(hu)作用(yong)產生(sheng)的(de)(de)(de)車(che)輪(lun)與(yu)鋼(gang)(gang)軌(gui)(gui)(gui)(gui)結構的(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)動；當車(che)輪(lun)滾過(guo)鋼(gang)(gang)軌(gui)(gui)(gui)(gui)接頭時(shi)(shi)，輪(lun)軌(gui)(gui)(gui)(gui)相(xiang)互(hu)作用(yong)產生(sheng)的(de)(de)(de)車(che)輪(lun)與(yu)鋼(gang)(gang)軌(gui)(gui)(gui)(gui)結構的(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)動；軌(gui)(gui)(gui)(gui)道(dao)的(de)(de)(de)不(bu)平順和(he)車(che)輪(lun)的(de)(de)(de)損傷等。對于高架輕軌(gui)(gui)(gui)(gui)系統來(lai)說，其影響因(yin)素主要有(you)列(lie)(lie)(lie)車(che)速(su)度(du)、車(che)輛重量、橋(qiao)梁(liang)結構類型和(he)基礎類型、跨度(du)、剛度(du)、撓度(du)等。同(tong)時(shi)(shi)，列(lie)(lie)(lie)車(che)與(yu)橋(qiao)梁(liang)的(de)(de)(de)相(xiang)互(hu)作用(yong)有(you)時(shi)(shi)也會(hui)加(jia)大振(zhen)(zhen)動作用(yong)。對于地下(xia)鐵路，其影響因(yin)素主要有(you)列(lie)(lie)(lie)車(che)速(su)度(du)、車(che)輛重量、隧道(dao)基礎和(he)襯砌結構類型、軌(gui)(gui)(gui)(gui)道(dao)類型、是否采用(yong)隔振(zhen)(zhen)措施等。

從多個環節尋找解決辦法

由列車振(zhen)(zhen)動(dong)引起(qi)的(de)(de)(de)(de)沿線地(di)(di)面建(jian)(jian)(jian)(jian)筑物的(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)動(dong)，其振(zhen)(zhen)級的(de)(de)(de)(de)大小(xiao)又與建(jian)(jian)(jian)(jian)筑物的(de)(de)(de)(de)結構形(xing)式、基(ji)(ji)礎(chu)類型(xing)以及與地(di)(di)鐵的(de)(de)(de)(de)距(ju)離有密切的(de)(de)(de)(de)聯系。夏禾解釋(shi)說，對(dui)于基(ji)(ji)礎(chu)良(liang)好、質(zhi)量較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)高(gao)層鋼筋混凝土(tu)建(jian)(jian)(jian)(jian)筑，由于其固有頻率低，不(bu)(bu)易被激勵起(qi)較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)動(dong)，因(yin)而其振(zhen)(zhen)級較(jiao)自土(tu)壤傳來的(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)級有相當(dang)大的(de)(de)(de)(de)衰(shuai)減(jian)，衰(shuai)減(jian)量可達10～20分(fen)貝，因(yin)此(ci)在距(ju)地(di)(di)鐵隧道水平距(ju)離32米(mi)處，高(gao)層建(jian)(jian)(jian)(jian)筑物地(di)(di)下室內實(shi)測振(zhen)(zhen)級不(bu)(bu)大于60分(fen)貝，一(yi)層以上則測不(bu)(bu)出地(di)(di)鐵行(xing)駛(shi)時引起(qi)的(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)動(dong)；基(ji)(ji)礎(chu)一(yi)般的(de)(de)(de)(de)磚混結構住(zhu)宅樓可衰(shuai)減(jian)5～10分(fen)貝；而基(ji)(ji)礎(chu)較(jiao)差(cha)的(de)(de)(de)(de)建(jian)(jian)(jian)(jian)筑，如(ru)輕質(zhi)結構或淺基(ji)(ji)礎(chu)的(de)(de)(de)(de)建(jian)(jian)(jian)(jian)筑，則衰(shuai)減(jian)量很少(shao)，其振(zhen)(zhen)級與土(tu)壤振(zhen)(zhen)級相近，甚至還會出現室內振(zhen)(zhen)動(dong)大于室外地(di)(di)面振(zhen)(zhen)動(dong)的(de)(de)(de)(de)現象。

“軌道交(jiao)通系統(tong)引起的(de)振動(dong)通過土(tu)壤而(er)傳(chuan)遞到(dao)臨近結構物造成振動(dong)或破壞，因此，必(bi)須首先(xian)了解地表(biao)下波傳(chuan)特(te)性。同時，工程實(shi)際中遇(yu)到(dao)的(de)土(tu)質各種(zhong)各樣，非常復雜(za)，所以在研究(jiu)波的(de)傳(chuan)播(bo)問題(ti)時，還(huan)要引入(ru)現(xian)場測(ce)試得到(dao)的(de)具體參數來解決振動(dong)的(de)波動(dong)衰(shuai)減問題(ti)。”夏(xia)禾說(shuo)。

振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)的(de)(de)有效(xiao)隔(ge)(ge)阻可由(you)河渠、橡膠墊(dian)層、板(ban)樁墻以(yi)(yi)及樁等屏障來截斷、散射(she)、繞射(she)各種應力(li)波來實(shi)現。在(zai)彈性基礎(chu)、明(ming)溝(gou)和(he)充(chong)填式溝(gou)渠三種隔(ge)(ge)離模式中，彈性基礎(chu)對較高頻(pin)率的(de)(de)隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)效(xiao)果(guo)好，但由(you)于(yu)彈性基礎(chu)的(de)(de)存在(zai)，軌(gui)道上的(de)(de)最大低頻(pin)速度和(he)加速度會被放大，所以(yi)(yi)無論(lun)是(shi)(shi)對于(yu)運(yun)行(xing)列(lie)車的(de)(de)平穩性還(huan)是(shi)(shi)對周(zhou)圍(wei)環境的(de)(de)隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)來說，彈性基礎(chu)并不是(shi)(shi)很理想的(de)(de)方法；對于(yu)明(ming)溝(gou)和(he)充(chong)填式溝(gou)渠而言，減(jian)(jian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)溝(gou)越深，減(jian)(jian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)效(xiao)果(guo)越好，而減(jian)(jian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)效(xiao)果(guo)與溝(gou)寬無關。對阻隔(ge)(ge)列(lie)車引(yin)起的(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)而言，明(ming)溝(gou)在(zai)三種方式中是(shi)(shi)最好的(de)(de)，可以(yi)(yi)完全切斷振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)波的(de)(de)傳播。但在(zai)實(shi)際應用上，明(ming)溝(gou)有穩定性的(de)(de)問題，須設置支撐構架(jia)使其保持穩定。對于(yu)低頻(pin)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)，上述三種隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)措施所引(yin)起的(de)(de)效(xiao)果(guo)都(dou)不大。

從減振(zhen)效果(guo)來說(shuo)，碎(sui)(sui)石道(dao)(dao)(dao)床(chuang)(chuang)(chuang)優于整(zheng)(zheng)體道(dao)(dao)(dao)床(chuang)(chuang)(chuang)，但碎(sui)(sui)石道(dao)(dao)(dao)床(chuang)(chuang)(chuang)具有穩定性(xing)(xing)較差、養護工作量大(da)、自重較大(da)、軌道(dao)(dao)(dao)建(jian)筑高度較大(da)且道(dao)(dao)(dao)床(chuang)(chuang)(chuang)易污染等(deng)缺點(dian)。所以對地(di)鐵而言，一(yi)般都(dou)采用整(zheng)(zheng)體道(dao)(dao)(dao)床(chuang)(chuang)(chuang)，其(qi)中(zhong)包套式短枕整(zheng)(zheng)體道(dao)(dao)(dao)床(chuang)(chuang)(chuang)、塑料短枕整(zheng)(zheng)體道(dao)(dao)(dao)床(chuang)(chuang)(chuang)、浮(fu)置板(ban)式整(zheng)(zheng)體道(dao)(dao)(dao)床(chuang)(chuang)(chuang)等(deng)幾種道(dao)(dao)(dao)床(chuang)(chuang)(chuang)型式它(ta)們都(dou)可起(qi)到減振(zhen)作用。無(wu)論是(shi)有碴道(dao)(dao)(dao)床(chuang)(chuang)(chuang)還是(shi)整(zheng)(zheng)體道(dao)(dao)(dao)床(chuang)(chuang)(chuang)，都(dou)可在道(dao)(dao)(dao)碴或凝土板(ban)下面設(she)置橡(xiang)膠減振(zhen)墊，采用適當的彈性(xing)(xing)扣(kou)件，可以增加整(zheng)(zheng)體道(dao)(dao)(dao)床(chuang)(chuang)(chuang)的彈性(xing)(xing)。例如，在北(bei)京地(di)鐵使用的DTI型和DTV型扣(kou)件中(zhong)，DTV型扣(kou)件經過室內試(shi)驗比DTI型扣(kou)件可減少振(zhen)動5～8分貝。

彈性(xing)墊層是增加扣件彈性(xing)的(de)(de)重(zhong)要組成部分(fen)，要改(gai)善整體道(dao)床的(de)(de)缺點，可(ke)采用高(gao)彈性(xing)墊層，或在鋼(gang)軌(gui)(gui)表(biao)面粘(zhan)貼(tie)由高(gao)阻(zu)尼(ni)材料和(he)約束板(ban)(ban)(ban)(ban)材構成的(de)(de)復合(he)阻(zu)尼(ni)板(ban)(ban)(ban)(ban)可(ke)以(yi)減小鋼(gang)軌(gui)(gui)的(de)(de)振動(dong)。為探討(tao)阻(zu)尼(ni)板(ban)(ban)(ban)(ban)鋼(gang)軌(gui)(gui)的(de)(de)減振效(xiao)果，研究人(ren)員在北(bei)京地鐵13號(hao)線西直門——大鐘寺段的(de)(de)鋼(gang)軌(gui)(gui)上(shang)安(an)裝了(le)(le)阻(zu)尼(ni)板(ban)(ban)(ban)(ban)，并對有(you)(you)阻(zu)尼(ni)板(ban)(ban)(ban)(ban)和(he)無阻(zu)尼(ni)板(ban)(ban)(ban)(ban)的(de)(de)鋼(gang)軌(gui)(gui)及橋面板(ban)(ban)(ban)(ban)進行了(le)(le)測試(shi)對比，試(shi)驗結果表(biao)明，在鋼(gang)軌(gui)(gui)上(shang)安(an)裝阻(zu)尼(ni)板(ban)(ban)(ban)(ban)后，鋼(gang)軌(gui)(gui)軌(gui)(gui)腰的(de)(de)峰值(zhi)加速度降低了(le)(le)6～7分(fen)貝，具有(you)(you)一定的(de)(de)減振效(xiao)果。

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