北京地鐵八通線減振降噪
北京(jing)地(di)(di)鐵(tie)八通(tong)(tong)線(xian)為城市居民出行提供了極大的方便,也(ye)帶來了振(zhen)動(dong)和噪(zao)聲(sheng)(sheng)問題。車輛在傳統的地(di)(di)鐵(tie)軌(gui)道結(jie)構體系上運行,會對附(fu)近地(di)(di)面建筑物(wu)(wu)產生振(zhen)動(dong)和噪(zao)聲(sheng)(sheng)影響。一部分(fen)(fen)振(zhen)動(dong)和噪(zao)聲(sheng)(sheng)是由于軌(gui)道不平順導致輪軌(gui)撞擊而(er)產生的,這種(zhong)噪(zao)聲(sheng)(sheng)通(tong)(tong)過(guo)空氣介質傳播到建筑物(wu)(wu),稱(cheng)為一次(ci)噪(zao)聲(sheng)(sheng);由于輪軌(gui)撞擊引起高架橋(qiao)振(zhen)動(dong)而(er)產生的噪(zao)聲(sheng)(sheng)稱(cheng)為二(er)次(ci)噪(zao)聲(sheng)(sheng)。振(zhen)動(dong)通(tong)(tong)過(guo)軌(gui)道結(jie)構—道床—(高架橋(qiao)橋(qiao)墩—地(di)(di)基)—地(di)(di)基傳到建筑物(wu)(wu)上,再通(tong)(tong)過(guo)建筑物(wu)(wu)結(jie)構本身的耦合放(fang)大而(er)激(ji)發(fa)出樓板的低頻(pin)振(zhen)動(dong),振(zhen)動(dong)源中沒有衰減掉的低頻(pin)成(cheng)分(fen)(fen)(20～500Hz)則通(tong)(tong)過(guo)墻壁(bi)和底板激(ji)發(fa)出固體聲(sheng)(sheng)(二(er)次(ci)噪(zao)聲(sheng)(sheng))。
對城市軌(gui)道交(jiao)通(tong)振動和噪(zao)音必須標(biao)本兼治(zhi),有針對性地(di)采(cai)取減振降噪(zao)措施,確保在線路開通(tong)后取得良(liang)好的環境效益(yi)。
1.軌道(dao)結(jie)構設計(ji)
城市軌(gui)(gui)道交通產生振動和(he)噪(zao)音的根源在于輪軌(gui)(gui)關系,因此必須改善(shan)輪軌(gui)(gui)關系,減少振動和(he)噪(zao)聲。
1.1.鋼軌選擇(ze)
鋼(gang)(gang)軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)的選擇應保證軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)道具有良好的動力響(xiang)應特性(xing)(xing)(xing)和穩定性(xing)(xing)(xing),在長期運(yun)營中(zhong)保持良好的平(ping)順(shun)性(xing)(xing)(xing),養(yang)護(hu)維修量少(shao),使用壽命長。材質強韌性(xing)(xing)(xing)差(cha)的鋼(gang)(gang)軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)經列車長期運(yun)營碾(nian)壓(ya)后(hou),其(qi)軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)頂面(mian)將產生塑(su)性(xing)(xing)(xing)流變而剝(bo)離掉塊或出(chu)(chu)現(xian)波形磨耗,導致軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)頂面(mian)不(bu)平(ping)順(shun)。一(yi)些工(gong)(gong)業發達國家把(ba)60kg/m鋼(gang)(gang)軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)作(zuo)為主要軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)型,材料采用優(you)質鋼(gang)(gang)種,以提(ti)高其(qi)強韌性(xing)(xing)(xing),減少(shao)運(yun)營過程(cheng)中(zhong)出(chu)(chu)現(xian)的軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)面(mian)不(bu)平(ping)順(shun)。采用重型鋼(gang)(gang)軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)對降低噪聲有利。八通線(xian)選擇60kg/m鋼(gang)(gang)軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)作(zuo)為正線(xian)的工(gong)(gong)作(zuo)鋼(gang)(gang)軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)。
1.2.道床及扣(kou)件設計
八通線有一多半(ban)線路為高架線,應優先采用整(zheng)體道(dao)床(chuang)(chuang)結構,以(yi)減少養護(hu)維(wei)修工(gong)作量,增加(jia)(jia)軌(gui)道(dao)的穩定性(xing)(xing),保持軌(gui)道(dao)整(zheng)潔、美觀(guan)。為增加(jia)(jia)軌(gui)道(dao)的彈性(xing)(xing),鋼(gang)(gang)軌(gui)扣(kou)件(jian)采用雙(shuang)彈性(xing)(xing)墊(dian)層設(she)計,即在(zai)軌(gui)下和分開式扣(kou)件(jian)鐵墊(dian)板下均(jun)設(she)靜剛(gang)度系(xi)數較小的橡膠墊(dian)板,鋼(gang)(gang)軌(gui)支點的整(zheng)體靜剛(gang)度為25～30kN/mm。整(zheng)體道(dao)床(chuang)(chuang)塊按6m間隔設(she)計成條狀,并(bing)與(yu)橋梁(liang)通過連接(jie)鋼(gang)(gang)筋形成整(zheng)體,增加(jia)(jia)慣(guan)性(xing)(xing)質(zhi)量,降(jiang)低道(dao)床(chuang)(chuang)的固(gu)有振(zhen)動頻率。
對于地面線,廣泛采(cai)用碎石道(dao)(dao)床、預應力混凝土枕和彈(dan)(dan)性扣件。選用一級道(dao)(dao)碴,防止發生(sheng)道(dao)(dao)床板結,保(bao)持(chi)軌道(dao)(dao)彈(dan)(dan)性。在采(cai)取軌道(dao)(dao)加強(qiang)措施的(de)同時,對路基填料和壓實度提出了較高的(de)要求,確保(bao)路基堅實、穩定、牢固。
1.3.鋪設無縫線(xian)路
普通線路由于存在(zai)鋼(gang)軌(gui)(gui)(gui)接頭(tou)軌(gui)(gui)(gui)縫(feng)而造成(cheng)軌(gui)(gui)(gui)面的(de)原始(shi)不連續(xu),列車通過(guo)時發生較(jiao)大輪軌(gui)(gui)(gui)沖擊而導致鋼(gang)軌(gui)(gui)(gui)振動,產生沖擊噪音。
由(you)于北京地區的(de)(de)晝(zhou)夜溫(wen)差較(jiao)大(da)(da)(da),在拆除側模后,及時加蓋草簾,避(bi)免產生溫(wen)度裂(lie)縫。將標準長度的(de)(de)鋼軌(gui)焊(han)接成(cheng)長鋼軌(gui),減少鋼軌(gui)接頭(tou)數量(liang),可大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)減少鋼軌(gui)接頭(tou)沖(chong)擊(ji)引起的(de)(de)振(zhen)動和噪(zao)音。大(da)(da)(da)量(liang)測試結果表明,鋼軌(gui)接頭(tou)處(chu)的(de)(de)輪軌(gui)噪(zao)音比非(fei)接頭(tou)部位增加5～7dB(A)。八通線在具備無縫線路鋪設(she)條件的(de)(de)地段,全部鋪設(she)無縫線路。
1.4.高架車站軌道減振措施(shi)
根據《八(ba)通(tong)(tong)線項目環(huan)境影(ying)響報告書(shu)》的預(yu)測,該(gai)線對沿線環(huan)境振(zhen)動(dong)影(ying)響不大,因而沒有(you)提出軌(gui)道(dao)結(jie)構(gou)需(xu)采(cai)取減振(zhen)措施(shi)(shi)的要(yao)求。但考(kao)慮到本線高架(jia)(jia)車(che)(che)站均(jun)為站橋(qiao)合一的框架(jia)(jia)結(jie)構(gou),車(che)(che)輛通(tong)(tong)過時將會激(ji)發車(che)(che)站框架(jia)(jia)的振(zhen)動(dong),對車(che)(che)站工作人員及設備不利,因此全部(bu)高架(jia)(jia)車(che)(che)站及四(si)惠和四(si)惠東站軌(gui)道(dao)均(jun)采(cai)取減振(zhen)措施(shi)(shi)。根據既有(you)地鐵車(che)(che)站的振(zhen)動(dong)情況和北京地鐵軌(gui)道(dao)養護維(wei)修(xiu)的經驗,充分征求運營(ying)部(bu)門的意見,經論證決定采(cai)用軌(gui)道(dao)減振(zhen)器(qi)扣件以降低軌(gui)道(dao)振(zhen)動(dong)。
1.5.加(jia)強軌道養護維(wei)修
輪軌(gui)(gui)不(bu)平順是(shi)導(dao)致輪軌(gui)(gui)沖擊振動和噪音的主要原(yuan)因,主要包括車輪不(bu)圓順(存在(zai)(zai)扁疤、擦傷等)及軌(gui)(gui)道不(bu)平順(存在(zai)(zai)鋼軌(gui)(gui)波浪磨(mo)耗、高低不(bu)平順、鋼軌(gui)(gui)接頭、軌(gui)(gui)距突變等)。
車輪(lun)存在(zai)(zai)扁疤后(hou),輪(lun)踏面(mian)與(yu)軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)面(mian)不(bu)規(gui)則接(jie)觸,產生強烈(lie)的(de)穩態振動和噪音(yin)。在(zai)(zai)列車運行(xing)中,輪(lun)軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)不(bu)平順使(shi)得(de)輪(lun)軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)關系(xi)惡化(hua),引(yin)起動荷載明(ming)(ming)顯增(zeng)(zeng)大,從而加速(su)了軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)道(dao)磨耗、破(po)壞,導致(zhi)輪(lun)軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)振動和噪聲增(zeng)(zeng)大。測試表明(ming)(ming):經打(da)磨軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)道(dao)不(bu)平順后(hou),在(zai)(zai)振動頻率為8～100Hz范(fan)圍內(nei),區間軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)道(dao)振動下降(jiang)4～8dB,站臺軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)道(dao)振動下降(jiang)5～15dB。因此(ci),控制軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)道(dao)不(bu)平順是降(jiang)低輪(lun)軌(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)噪聲和振動的(de)有效措施。
北京(jing)地鐵八通線要制訂(ding)嚴(yan)格的(de)軌(gui)道養護維修計劃,加強日(ri)常軌(gui)道幾何狀(zhuang)態的(de)檢(jian)查檢(jian)測,及時消(xiao)(xiao)除軌(gui)道不(bu)(bu)平(ping)順(shun),定(ding)期對鋼軌(gui)走(zou)行部位進行打(da)磨(mo),使軌(gui)頂不(bu)(bu)平(ping)順(shun)≯0.2mm、軌(gui)頭側面(mian)不(bu)(bu)平(ping)順(shun)不(bu)(bu)超過±0.3mm。加強車輪(lun)(lun)踏面(mian)的(de)檢(jian)測,定(ding)期鏇(xuan)輪(lun)(lun)消(xiao)(xiao)除扁疤。
2.噪聲防護
噪(zao)聲防護的(de)(de)對象(xiang)主要(yao)是(shi)列車(che)(che)運行(xing)(xing)時(shi)輻射的(de)(de)穩(wen)態(tai)(tai)噪(zao)聲和各種與列車(che)(che)有關的(de)(de)間歇(xie)(突發)性(xing)噪(zao)聲。八通線地鐵的(de)(de)穩(wen)態(tai)(tai)噪(zao)聲來(lai)源于(yu)列車(che)(che)運行(xing)(xing)時(shi)的(de)(de)輪軌噪(zao)聲及機車(che)(che)動力(li)裝(zhuang)置的(de)(de)噪(zao)聲。除(chu)了改進軌道(dao)結構設計外,還必須采取措施進行(xing)(xing)噪(zao)聲治理。
2.1.防護方案
八通線采用在(zai)噪聲敏感地區設置(zhi)聲屏(ping)障(zhang)的辦法,改善沿線的噪聲環境質(zhi)量(liang)。根(gen)據噪聲敏感點所(suo)處的位置(zhi),采用了直立(li)型(xing)單面和雙(shuang)面吸聲及下部直立(li)、頂部為弧(hu)形(xing)的聲屏(ping)障(zhang)形(xing)式。
聲(sheng)(sheng)屏(ping)(ping)障(zhang)的(de)位置要(yao)滿(man)(man)足(zu)(zu)車輛限界和(he)建(jian)筑(zhu)接近(jin)限界要(yao)求(qiu)、線(xian)路養護要(yao)求(qiu)(不影響對(dui)地基(ji)、道床、軌枕、鋼軌的(de)保(bao)養維護工作(zuo))及(ji)軌道交通安(an)全運(yun)營之(zhi)要(yao)求(qiu),聲(sheng)(sheng)屏(ping)(ping)障(zhang)結構要(yao)滿(man)(man)足(zu)(zu)屏(ping)(ping)障(zhang)本身的(de)安(an)全要(yao)求(qiu)(能(neng)(neng)夠抗風(feng)載、雪載及(ji)抗震)。聲(sheng)(sheng)屏(ping)(ping)障(zhang)高度和(he)長(chang)度設計(ji)要(yao)使聲(sheng)(sheng)屏(ping)(ping)障(zhang)安(an)裝完(wan)畢后能(neng)(neng)夠得到較好的(de)隔聲(sheng)(sheng)降噪效果。
2.2.聲屏障(zhang)結構形式
根(gen)據不同的(de)(de)噪聲(sheng)(sheng)敏感(gan)點及其所處環境(jing),采(cai)取不同的(de)(de)結構形(xing)式(shi)(shi)。本工(gong)程采(cai)用(yong)國內外(wai)常(chang)用(yong)的(de)(de)直(zhi)立式(shi)(shi)和直(zhi)立加頂(ding)部弧形(xing)的(de)(de)聲(sheng)(sheng)屏障形(xing)式(shi)(shi),在聲(sheng)(sheng)屏障中間的(de)(de)列(lie)車(che)車(che)廂高度位(wei)置設置透明部分,使列(lie)車(che)內的(de)(de)乘(cheng)客(ke)能夠觀賞(shang)到屏障外(wai)部的(de)(de)景觀。
2.3.聲屏障(zhang)材料選擇
聲屏障的選材(cai)要(yao)兼顧其降噪隔(ge)聲功能(neng)及(ji)外觀,要(yao)綜合考慮造價、質量(liang)和美觀問題,要(yao)做(zuo)到高標(biao)準嚴要(yao)求。吸(xi)聲材(cai)料應有較高的吸(xi)聲和隔(ge)聲效果,透明(ming)材(cai)料要(yao)有較好(hao)的耐老(lao)化(hua)、抗紫外線(xian)性(xing)能(neng),避免日后出現(xian)降噪效果不理(li)想(xiang)、景觀效果差及(ji)增加(jia)維護(hu)工(gong)作(zuo)量(liang)。
吸(xi)聲部(bu)(bu)分采用波浪吸(xi)聲板(ban),面板(ban)及背板(ban)均(jun)采用1.2mm厚(hou)鋁板(ban),平均(jun)吸(xi)聲系NRC≥0.90,隔音指數(shu)Rw≥25。內部(bu)(bu)吸(xi)聲材料采用無堿憎水玻璃布(bu)包裹離心(xin)玻璃棉(mian),平均(jun)吸(xi)聲系數(shu)NRC≥0.95。透(tou)明(ming)部(bu)(bu)分采用夾膠(jiao)玻璃,兩外層為5mm厚(hou)玻璃,中間為0.76mm厚(hou)透(tou)明(ming)膠(jiao)膜,隔音指數(shu)Rw≥25。各部(bu)(bu)件(jian)間連接用膠(jiao)墊采用熱縮性(xing)能良好并(bing)耐(nai)老(lao)化(hua)的橡膠(jiao),建(jian)議采用SANOPRANE熱塑彈性(xing)體(ti)。通過在敏感地段實施聲屏障隔聲降(jiang)噪措(cuo)施后,可將列車運(yun)行產(chan)生(sheng)的噪聲降(jiang)低到8dB(A)左右。
3.結語
從改進八(ba)通(tong)線軌道結構設(she)計入手,從根源上降低(di)(di)輪軌沖(chong)擊振動以(yi)減少噪(zao)音的產生,是改善八(ba)通(tong)線沿(yan)(yan)線環(huan)(huan)境(jing)(jing)敏(min)感(gan)(gan)點(dian)噪(zao)聲(sheng)(sheng)環(huan)(huan)境(jing)(jing)的主要(yao)措施。設(she)置聲(sheng)(sheng)屏障是降低(di)(di)一次噪(zao)聲(sheng)(sheng)對周圍環(huan)(huan)境(jing)(jing)影響(xiang)的有效措施。通(tong)過標本兼治,將大(da)大(da)改善八(ba)通(tong)線沿(yan)(yan)線的聲(sheng)(sheng)環(huan)(huan)境(jing)(jing)質量,使(shi)環(huan)(huan)境(jing)(jing)敏(min)感(gan)(gan)點(dian)的聲(sheng)(sheng)環(huan)(huan)境(jing)(jing)達到國家環(huan)(huan)境(jing)(jing)振動與噪(zao)聲(sheng)(sheng)標準的要(yao)求(qiu),實現最大(da)的環(huan)(huan)境(jing)(jing)效益。
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