北京城市鐵路噪聲環(huán)境影響現(xiàn)狀和控制對策
摘要：本文結合北京市城市快速軌道交通工程——西直門至東直門城市鐵路的工程特點及沿線環(huán)境特征，給出該線路兩側的噪聲環(huán)境影響現(xiàn)狀及主要減振降噪措施的效果，同時提出了需進一步研究的工作重點，為將來的城市軌道交通建設工程提供參考依據(jù)。1． 前言
北京市城市快速軌道交通工程——西直門至東直門城市鐵路（以下簡稱北京城市鐵路），始于西直門站，沿線經(jīng)中關村高科技園及上地信息產(chǎn)業(yè)基地，回龍觀、北苑、望京等新建居民小區(qū)，止于東直門站，全線總長度40.5km。是北京市第一個地面高架線路的城市快速軌道交通工程。本文將結合北京城市鐵路的工程特點及沿線環(huán)境特征，給出該線路兩側的噪聲環(huán)境影響現(xiàn)狀，主要減振降噪措施的效果，同時提出需進一步研究的工作重點，為將來的城市軌道交通建設工程提供參考依據(jù)。
2． 城市鐵路工程結構特點
北京城市鐵路為全封閉的雙線線路，構成北京北部呈倒“U”字型的城市快速軌道交通線。線路全長40.5km，其中地下線約占線路總長度的4%；高架線約占線路總長度的16%；大部分為地面線約占線路總長度的80%。地下區(qū)間隧道結構為平頂直墻雙洞結構，隧道內采用混凝土短軌枕整體道床軌道結構，扣件采用DTVI2型扣件；地面線路采用混凝土枕碎石道床軌道結構，DT-Ⅵ3型扣件；地面路堤線路采用混凝土長軌枕碎石道床，DT-Ⅶ2型扣件；高架線路橋梁結構采用預應力混凝土箱形梁，高度8~10m，軌道結構采用混凝土短軌枕整體道床，DT-Ⅶ2型扣件。全線正線采用國產(chǎn)60kg/m高強度耐磨鋼軌、9號單開道岔。車輛采用VVVF交流電機傳動方式，車輛尺寸為長19m、寬2.8m、高3.7m，站間平均運行速度50km/h，初期列車編組3輛。
3． 沿線環(huán)境特征
該線路自西向東分別經(jīng)過市中心區(qū)西北部、清河（回龍觀）邊緣集團、北苑邊緣集團、望京邊緣集團及市中心東北部等五大區(qū)域。其中中心區(qū)西北部地區(qū)以科研、文教、居住、商業(yè)、倉儲用地為主；清河（回龍觀）邊緣集團以居住、工業(yè)用地為主；北苑邊緣集團除部分居住區(qū)外，大部分為村莊和農(nóng)田，將來為舊城改造提供拆遷安置用地；望京邊緣集團具有副都市性質的綜合性新區(qū)，規(guī)劃為居住新區(qū)、工業(yè)開發(fā)區(qū)和物流中心；市中心東北部地區(qū)以科研、文教、居住、物資儲運批發(fā)及公交樞紐等用地為主；上述五大區(qū)域現(xiàn)狀人口共計98.8萬人，規(guī)劃約增至210萬人；居住建筑面積現(xiàn)狀為2096萬m2，規(guī)劃將為5579萬m2。沿線大部分敏感建筑物為中高層結構，距離線路30m以外，即有敏感建筑約占沿線用地的15~30%，尚有30%以上的區(qū)域有待開發(fā)利用。
4． 沿線噪聲環(huán)境影響現(xiàn)狀
為了解北京城市鐵路投入運營后，實際噪聲環(huán)境影響狀況如何？表1給出了該線在正線區(qū)間區(qū)段，3種典型線路條件下，距離線路中心線7.5m，高于軌面1.5m處測點，列車通過時段最大聲級、等效聲級和聲暴露級的實測結果。對于3m高的一般路堤地面線路，列車通過最大聲級可達85~89 dBA； 5m高的高路堤線路，列車通過最大聲級為90~93 dBA；8m高的高架橋線路，列車通過最大聲級高達92~94 dBA；該實測結果高于該線環(huán)評中噪聲預測時所采用的聲源強度3~11 dBA。由此引發(fā)了城市鐵路投入運營后，不同線路區(qū)段的實際環(huán)境噪聲影響程度普遍高于原預測結果。對于近場 (d≤10m)，預測點晝間等效聲級預測誤差值基本在3dBA范圍內；但對于d＞10m外的區(qū)域，其預測點等效聲級預測結果與實際情況誤差高于3dBA，見表2~3。
表3給出了沿線各主要敏感點的預測值與實際值比較一覽表。在12個測點中，50%的測點預測誤差在±3dBA范圍內；20%的測點預測誤差在±6dBA范圍內；30%的測點預測誤差在6dBA以上。表中數(shù)據(jù)還表明：初期距離城市鐵路兩側50m范圍內有集中敏感建筑區(qū)段，若未采取任何噪聲防護措施，以現(xiàn)有的技術條件，晝間噪聲均將超過GB3096-93“城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準”中的2類區(qū)標準限值要求(≤60 dBA)；而遠期距離城市鐵路兩側60m范圍內的地面路堤線路區(qū)段，若未采取任何噪聲防護措施，晝間噪聲均將超過城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準中的2類區(qū)標準限值要求(≤60 dBA)；高架橋區(qū)段的影響范圍內將擴大至100m。當采取聲屏障降噪工程措施后，在目前車流量下，其晝間的等效聲級為47~64dBA，大部分測點能滿足2類區(qū)的限值要求，約40%的測點達到1類區(qū)晝間標準(≤55 dBA)的限值要求。采取聲屏障降噪工程措施后各主要敏感點的實測值與預測值，除個別點外，大部分測點的誤差在5dBA范圍內。
圖1給出了城鐵列車運行通過高路堤和高架橋線路時，在距離線路中心線7.5m，高于軌面1.5m處測點所測得的城鐵噪聲頻譜特性。圖中結果表明：對于高架橋線路，列車通過聲級在低頻段(f=31.5~63Hz)，噪聲高于高路堤線路10~12dB，中頻段(f=125~1000Hz)，高于高路堤線路3~5dB，高頻段（f＞1000Hz）兩者差別不大；而列車通過時總的最大A聲級和等效A聲級高架橋線路高于高路堤線路約3~4dBA。該結果表明橋梁結構振動引起的二次結構噪聲不容忽視。建議今后在城市軌道交通高架橋線路設計中，考慮橋梁結構的減振阻尼措施。
表1 城市鐵路運營后不同線路條件列車實際噪聲水平 (dBA)
表3 北京城市鐵路沿線敏感點晝間噪聲預測值與實際值（無屏障）比較（Leq(dBA)）
北京城市鐵路在設計施工中，在特殊敏感地段已采取了聲屏障、金屬彈簧減振器等減振降噪措施，其實際效果見表4~5。本線路共修建聲屏障總長度約為7km，占全線線路總長度的17.6%，聲屏障形式包括全封閉式、半封閉式和普通直立式三種，半封閉式高度一般為5.5~6.5 m ，直立式高度一般為2~3.5m；聲屏障材料主要采用：鍍鋅鋼板+離心玻璃棉板+ 鍍鋅穿孔鋼板+耐力隔聲板及陶粒吸聲板+FC水泥隔聲板兩大類。其中橋梁聲屏障約占57% ，大部分測點降噪效果在8.3~9.6dBA間；路堤式聲屏障約占43% ，大部分測點降噪效果在7.6~10.9dBA間；對于全封閉式路堤聲屏障，降噪效果可達27.8dBA。
對于同為6.5m高的半封閉式聲屏障，設置在高架橋上時，距離線路10m處的聲影區(qū)內測點，列車通過最大聲級為72~77dBA；而設置在高路堤的聲屏障，距離線路10m處的聲影區(qū)內測點，列車通過最大聲級僅為69~71dBA，效果優(yōu)于高架橋上所設置的聲屏障效果3~6dBA。對于同為2~3m高的直立式聲屏障，設置在高架橋上時，距離線路30m處的聲影區(qū)內測點，列車通過最大聲級為77~82dBA；而設置在高路堤的聲屏障，距離線路30m處的聲影區(qū)內測點，列車通過最大聲級僅為71~75dBA，效果優(yōu)于高架橋上所設置的聲屏障效果6~7dBA。上述結果表明：無論是半封閉式聲屏障或直立式聲屏障，路堤上設置的效果都優(yōu)于設置在橋梁上，去除高架橋本身結構噪聲影響，高架橋聲屏障的二次結構輻射噪聲影響在3~4dBA間。該結果提示橋梁聲屏障在設計施工中，隔聲材料必須有足夠的強度和面密度，否則易成為振動輻射面板引發(fā)二次結構噪聲。聲屏障與橋梁間需采用彈性連接。
城鐵運營后的振動實測結果表明，鋼彈簧浮置板道床對于西直門指揮中心高架橋梁區(qū)段，在橋梁墩頂測點，可降低Z計權振動值19dB；對于東直門地下隧道區(qū)段，在隧道壁測點，可降低Z計權振動值16dB。并使得位于城市鐵路線路上方的敏感建筑物內，基本可達到GB10070-88《城市區(qū)域環(huán)境振動標準》中的交通干線區(qū)域限值要求。
表5 鋼彈簧浮置板道床減振效果 VLz(dB)
（1） 城鐵運營后的實測結果表明：在距離軌道中心線7.5m，高于軌面1.5m處測點，對于3m高的一般路堤地面線路，列車通過最大聲級為85~89 dBA；5m高的高路堤線路，列車通過最大聲級為90~93 dBA；8m高的高架橋線路，列車通過最大聲級高達92~94 dBA；高于環(huán)境影響評價中所采用的聲源強度約3~11 dBA；建議在今后的環(huán)境影響評價工作中，對于地面及高架線路的聲源強度選擇應予以高度的重視，避免再出現(xiàn)誤差過大的結果。管理部門應盡快制定城市軌道交通列車運行輻射噪聲標準限值，統(tǒng)一測量規(guī)范。
（2） 城市鐵路投入運營后，不同線路區(qū)段的實際環(huán)境噪聲影響程度普遍高于環(huán)境影響評價中的預測結果。對于近場 (d≤10m)，晝間等效聲級預測誤差值基本能在3dBA范圍內；但對于d＞10m外的區(qū)域，其等效聲級預測結果與實際情況誤差高于3dBA，該結果提示環(huán)評工作者在選取噪聲預測模式及作出預測評價時，應持認真慎重的工作態(tài)度。同時在城市軌道交通環(huán)境影響評價規(guī)范出臺后，統(tǒng)一預測計算方法。
（3） 城市鐵路列車通過高架橋線路時，其環(huán)境噪聲在低頻段(f=31.5~63Hz)，高于高路堤線路10~12dB，中頻段(f=125~1000Hz)，高于3~5dB，高頻段（f＞1000Hz）兩者差別不大；其總的最大A聲級和等效A聲級均高于高路堤線路約3~4dBA。該結果表明城市鐵路橋梁結構振動引起的二次結構噪聲不容忽視。建議今后在城市軌道交通高架橋線路設計中，考慮橋梁結構的減振阻尼措施。
（4） 城市鐵路共修建了約7km長的聲屏障，占全線線路總長度的17.6%。聲屏障形式包括全封閉式、半封閉式和普通直立式三種，半封閉式高度一般為5.5~6.5 m，直立式高度一般為2~3.5m；聲影區(qū)內測點降噪效果約為8~11dBA。無論是半封閉式聲屏障或直立式聲屏障，路堤上設置的效果都優(yōu)于設置在橋梁上，高架橋聲屏障的二次結構輻射噪聲影響約在3~4dBA間。該結果提示橋梁聲屏障在設計施工中，隔聲材料必須有足夠的強度和面密度，否則易成為振動輻射面板引發(fā)二次結構噪聲。聲屏障與橋梁間需采用彈性連接，以減少結構振動引起的二次輻射噪聲。
（5） 該城市鐵路分別在高架和地下區(qū)段設置了鋼彈簧浮置板道床。對于高架橋梁區(qū)段，在橋梁墩頂測點，可降低Z計權振動值19dB；對于地下隧道區(qū)段，在隧道壁測點，可降低Z計權振動值16dB。并使得位于城市鐵路線路上方的敏感建筑物內，基本可達到GB10070-88《城市區(qū)域環(huán)境振動標準》中的交通干線區(qū)域限值要求。說明該項減振措施是有效的。
（6） 北京城市鐵路投入運營后，環(huán)境噪聲實際影響程度高于環(huán)境影響評價時的預測值，建議在今后的城市軌道交通工程環(huán)境影響評價、設計、施工以及環(huán)境驗收等各個環(huán)節(jié)中，都應高度重視噪聲環(huán)境影響問題，統(tǒng)一協(xié)調落實各相關環(huán)節(jié)，以將城市軌道交通運營對環(huán)境所產(chǎn)生的影響降到最低限度，促進軌道交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
1． 北京市城市快速軌道交通工程——西直門至東直門城市鐵路環(huán)境影響報告書，北京市環(huán)境保護科學研究院，1999年
2． 北京市城市軌道交通噪聲控制對策及示范工程階段研究工作報告，北京城市鐵路股份有限公司，2003年
3． 北京城市軌道交通十三號線振動測試報告，2003年
4． 北京城市鐵路聲屏障施工監(jiān)理實施細則
