地铁站对环境振动与噪声的影响分析及对策
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当对噪声源采取措施后 ,还未能完全降低到允 许标准时 ,就要考虑从传播途径上采取控制措施 。
1) 在地铁车站建筑平面设计及通风空调系统 布置方案中 ,应尽可能将产生噪声的设备集中设置 , 如设置独立的通风空调机房且远离车站公共区和管 理用房 ;同时采取相应措施对噪声进行控制 ,如机房 墙体采用混凝土浇注结构或采用实心砖砌筑 、机房 安装隔声量大于 30 dB (A) 的密闭隔声门等 。
第 3 期
厅及地面风亭的主要噪声源 。
2 振动及噪声对环境的影响
对于居住在地铁附近 、铁路沿线或是公交车站
旁的居民来说 ,便利的交通给他们带来了出行的方
便 ,但也因此也感受到振动和噪声给生活造成诸多
影响 。国外研究证明 ,人对振动的心烦效应和对振
动的感觉十分一致 ,这是由于振动感觉器官遍布全
身的缘故 。
虽然轨道交通系统引起的环境振动 、振幅和能量
都比较小 ,从建筑物安全的角度来讲 ,不会造成像地
震那样的剧烈损害。但是 ,该振动的作用是长期存在
和反复发生的 ,这种持久性的小幅环境振动的反复作
用会使建筑结构的强度降低。例如 ,在捷克 ,繁忙的
公路或轨道交通线附近的一些砖石结构的古建筑因
车辆通过时引起振动而产生裂缝 ,甚至发生了由于裂
缝不断扩大而导致古教堂倒塌的恶性事件 。
为了限制环境振动对居民睡眠 、学习等日常生
活的干扰和影响 ,我国国家标准《城市区域环境振动
标准》( GB 10070 - 1988) ,对广义的环境振动给出
了一定的限值 。此标准中的 3. 3. 1 条 ,给出了城市
各类区域垂向 Z 振级的标准值 (见表 1) 。
在上海软弱土层施工过程中 ,地铁周边建筑物 的地下室维护结构可采用地下连续墙 ,并在地下连 续墙与建筑物地下室结构墙之间可采用防振橡胶做 隔振 (见图 3) 。此防振橡胶也可与地连墙一体化施 工 (见图 4) ,以便缩短工期 。但此施工方法将对叠 合墙的摩阻力产生影响 ,在结构计算上如何补偿摩 阻力的损失需要结构专家的深入探讨 。
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城市轨道交通研 究
由于弹性基础的存在 ,轨道上的最大低频速度和加 速度会被放大 。对于明沟和充填式沟渠 ,一般来说 , 减振沟越深 ,其减振效果越好 。在阻隔列车引起的 振动方面 ,明沟在这三种方式中是最好的 ,它可以完 全切断振动波的传播 ;只要沟的深度足够 ,就可以获 得理想的隔振效果 。但明沟存在稳定性的问题 ,须 设置支撑沟架使其保持稳定 。
第 3 期
(A) ;风亭出口的噪声应符合现行国家标准《城市区域 环境噪声标准》的规定 。可见地铁通风空调设备的机 械振动噪声和电机运转噪声已超过国家标准 。
降低噪声源是控制噪声污染根本的有效的方 法 。根据国内外大量的试验和研究报告提供的资 料 ,降低噪声源的主要途径是 :对机电设备 ,在可能 的情况下 ,应降低转速 、减小功率 、改善平衡 、减少峰 值加速度 、避免结构共振限制或减小撞击 、改进润滑 情况 、提高部件加工精度 、消除涡流 、减少噪声辐射 面积 、改变噪声辐射方向 、选用低噪声部件 、改变工 艺和操作方式等 。 3. 2. 2 控制传播途径
图 1 无枕整体卧入式轨道结构示意图
图 2 浮置板轨道结构原理示意图
3. 1. 3 增加地表减振措施 为防止振动在地表面的传播 ,在地表层采取挖
沟 、筑墙等措施 ,对隔绝地铁运行的振动也能取得一 定的效果 。在这方面 ,主要有弹性基础 、明沟和充填 式沟渠等三种隔离模式[7 ] 。根据日本有关专家的 研究表明 ,弹性基础对较高频率的隔振效果较好 ,但
在地铁车站周围 ,由于列车的运行以及地铁设 备运行而产生的振动及噪声强度很高 。这些振动及 噪声随着空气 、固体物等 ,传播影响到周边的建筑 物 ,对长期工作在这些建筑里的人造成一定的身心 损害 。在欧美等西方发达国家 ,此问题早已引起人 们的注意 ,并且把地铁振动噪音列为七大环境公害 之一[1 ] 。在我国 ,随着经济的发展和人们生活水平 的提高 ,地铁运行的振动及噪声问题也引起了相关 部门的重视 ,并已积极采取措施 ,以减少地铁运行振
Influence of and Countermeasures against Vibration and Noise Pollution of Metro Station Song Jing , Hao J un Abstract The vibration and noise pollution aroud metro sta2 tions and t he surrounding arears are more and more concerned by t he people. Wit h an analysis of t he metro station’s vibration and noise , especially t heir influence on t he surrounding environ2 ment , t his paper discusses t he building technical measures and countermeasures , which will reduce t he vibration and noise pol2 lution at metro station. Key words metro station ; vibration ; noise pollution First2author’s address Railway & Urban Mass Transit Insti2 tute , Tongji University ,20092 ,Shanghai ,China
表 1 城市分类区域垂向 Z 振级标准值
dB
适用地带范围
垂向 Z 振级标准值
白昼
夜间
特殊住宅区
65
65
居民 、文教区
70
67
混合区 、商业中心区
75
72
工业集中区
75
72
交通干线道路两侧
75
Baidu Nhomakorabea
72
铁路干线两侧
80
80
在北京 、上海 、广州 、深圳等大城市 ,包含振动影 响在内的环境评价已经成为新建轨道交通系统规划 设计过程中必不可少的一项程序 。
3 减少振动及噪声的建筑技术措施
3. 1 降低车辆运行振动及噪声的措施 3. 1. 1 改善车辆条件
主要措施有 :采用弹性车轮 ,减少电动机 、空压 机等构造上的噪声 ,在车底设备上设置橡胶隔离垫 , 以及提高车厢密闭性能等 。 3. 1. 2 改善轨道条件
学术专论
对于轨道减振技术 ,常用的方法为 :打磨钢轨和 钢轨长轨化 ,以减少轨道不平顺和接头冲击 ;避免采 用小半径曲线 ,增加轨道弹性等 。随着材料技术的 进步 ,世界各国对减振型轨道结构和钢轨扣件进行 了大量研究 ,开发了多种减振型轨道结构和减振钢 轨扣件 。如 :无枕整体卧入式轨道结构 (见图 1) ,将 钢轨的轨底和部分轨腰经由阻尼材料隔离后埋在轨 枕板内 ;采用合成材料作减振轨枕 、无碴轨道的弹性 垫块与扣件 、静音轨道阻尼器 ,利用废旧轮胎与水泥 混合制成的橡胶土道床等 。其中 :采用弹性扣件减 振 ,属于一级减振形式 ,可用于减振要求不太高的地 段 ;对减振要求高的地段 ,仅采用扣件难以达到环保 要求 ,通常采用二级减振的形式 ,如弹性轨枕 、浮置 板轨道等 。新加坡 、法国 、德国 、意大利等地铁在减 振要求高的地段 ,采用了弹性轨枕和浮置板轨道结 构 (见图 2) 。其减振效果比碎石道床轨道分别减少 10 - 20 dB 。浮置板造价昂贵 ,仅在需要特殊减振的 地段使用 。在我国香港 、上海 、广州和北京等地的地 铁在敏感地段都采取了一定的轨道减振技术 ,如短 枕科隆蛋技术 、套靴轨枕块技术和浮置板道床技术 。
对于隔绝噪声 、减振要求高的建筑物 ,在其内部 采用浮置结构 ,用浮地面 、浮墙 、浮天棚 ,在房间中另 做一个独立箱体 ,这样可有效地隔绝地铁振动 (见 图 5) 。
图 3 建筑物地下室结构外贴防振橡胶
图 4 地下连续墙外贴防振橡胶
3. 1. 4 对地铁车站周边建筑物结构加强减振措施 对于地铁车站周边建筑物来说 ,随着列车速度
2008 年
其楼房内侧的振动表现得特别明显 。对于基础良 好 、质量较大的高层钢筋混凝土建筑 ,由于其固有频 率低 ,不易被激起较大的振动 ,因而其振级较自土壤 传来的振级有相当大的衰减 ,衰减量可达 10 ～20 dB 。因此在距地铁隧道水平距离 32 m 处 ,高层建 筑物地下室内实测振级不大于 60 dB ,一层以上则 测不出地铁行驶时引起的振动 。基础一般的砖混结 构住宅楼可衰减 5～10 dB 。而基础较差的建筑 ,如 轻质结构或浅基础的建筑 ,则衰减量很少 ,其振级与 土壤振级相近 ,甚至还会出现室内振动大于室外地 面振动的现象 。由此可见 ,加大地铁车站周边建筑 物及其基础的自身刚度可以起到一定的减震作用 。 3. 1. 5 采用浮置结构
城市轨道交通研 究
2008 年
地铁车站对周围环境振动与噪声 的影响分析及对策
宋 晶1 郝 王君2
(1. 同济大学铁道与城市轨道交通研究院 ,201804 ,上海 ; 2. 同济大学建筑设计研究院轨道分院 ,200092 ,上海 ∥第一作者 ,硕士研究生)
摘 要 地铁车站对周围环境及附近建筑物的振动 、噪声影 响越来起引起人们的关注 。对于列车运行所产生的振动 、噪 声 ,采取措施有 :改善车辆 、轨道的条件 ;增加对地表和地铁 车站周边建筑物结构的减振措施 ;对要求高的建筑采用浮置 结构等 。对于车站设备产生的振动 、噪声其措施有 :改变机 电设备的操作方式和制作工艺 ,以控制噪声源 ;控制传播途 径 ;采用吸声结构 、吸声材料及隔振材料等 ;采用有效的消声 设备 ;采用合理的建筑平面设计等 。 关键词 地铁车站 ; 振动 ; 噪声 中图分类号 U 2701 + 6 ; TB 53
·26 ·
动和噪声所造成的影响 。
1 振动及噪声的来源
1. 1 列车运行引起的振动及噪声[ 2] 在地铁中 ,当列车以一定速度在轨道上运行时 ,
车辆 、轨道以及它们之间的相互作用将产生振动 。 如:
1) 列车本身在动力作用下产生的振动 ,这与列 车的行走速度 、重量 、尺寸有关 ;
2) 轨道的构造不同将产生不同的振动 ; 3) 轨道的不平顺以及钢轨的不均匀磨耗也将 产生振动 ; 4) 车轮安装偏心产生的连续不平稳所引起的 振动 。 根据有关数据检测 ,当列车以 60 km/ h 运行 , 噪声在 100 dB (A) 左右 ;而当列车进 、出站台时 ,站 台噪声在 75 dB (A) 以上 。上述这些振动及噪声对 周围的环境影响主要有三方面[3 - 5 ] 。 1) 直接影响车内驾驶员和乘客 ; 2) 列车进出站时 ,给车站环境带来振动 、噪声 影响 ; 3) 以土质为媒介 ,通过车轮震动 →轨道 →隧道 结构 →周围土壤 →相邻建筑物等传播途径 ,使地铁 沿线地面建筑物产生振动和二次结构噪声 。 1. 2 地铁车站设备运行引起的振动及噪声 地铁环控通风系统一般是由隧道通风系统 、车 站通风空调系统及空调水系统等构成 。系统的功能 主要是通过各种不同类型的风机 、空调机组 、冷水机 组 、水泵 、冷却塔等设备的运行来实现和完成 。这些 设备运行时产生的振动与噪声通过不同的途径传播 到地铁车站公共区 、设备管理用房以及地面区域 。 风机的噪声声功率级都在 100 dB (A) 以上 ,它是站
的提高 ,附近建筑物内测得的振动有增大的趋势 ,尤 ·28 ·
图 5 建筑物内浮置结构
3. 2 减小地铁车站设备运行引起振动及噪声的措 施
3. 2. 1 控制噪声源 地铁车站通风空调设备的机械振动噪声和电机
运转噪声 ,一方面是从设备本体表面辐射 ,另一方面 是以弹性波的形式通过基础 、吊架等沿结构向外传 播。据现场测试数据显示 ,其噪声值达到 80～110 dB (A) [8] 。而《地铁设计规范》的规定 :地铁的通风与空 调系统设备传至站厅、站台的噪声不得超过 70 dB
1) 在地铁车站建筑平面设计及通风空调系统 布置方案中 ,应尽可能将产生噪声的设备集中设置 , 如设置独立的通风空调机房且远离车站公共区和管 理用房 ;同时采取相应措施对噪声进行控制 ,如机房 墙体采用混凝土浇注结构或采用实心砖砌筑 、机房 安装隔声量大于 30 dB (A) 的密闭隔声门等 。
第 3 期
厅及地面风亭的主要噪声源 。
2 振动及噪声对环境的影响
对于居住在地铁附近 、铁路沿线或是公交车站
旁的居民来说 ,便利的交通给他们带来了出行的方
便 ,但也因此也感受到振动和噪声给生活造成诸多
影响 。国外研究证明 ,人对振动的心烦效应和对振
动的感觉十分一致 ,这是由于振动感觉器官遍布全
身的缘故 。
虽然轨道交通系统引起的环境振动 、振幅和能量
都比较小 ,从建筑物安全的角度来讲 ,不会造成像地
震那样的剧烈损害。但是 ,该振动的作用是长期存在
和反复发生的 ,这种持久性的小幅环境振动的反复作
用会使建筑结构的强度降低。例如 ,在捷克 ,繁忙的
公路或轨道交通线附近的一些砖石结构的古建筑因
车辆通过时引起振动而产生裂缝 ,甚至发生了由于裂
缝不断扩大而导致古教堂倒塌的恶性事件 。
为了限制环境振动对居民睡眠 、学习等日常生
活的干扰和影响 ,我国国家标准《城市区域环境振动
标准》( GB 10070 - 1988) ,对广义的环境振动给出
了一定的限值 。此标准中的 3. 3. 1 条 ,给出了城市
各类区域垂向 Z 振级的标准值 (见表 1) 。
在上海软弱土层施工过程中 ,地铁周边建筑物 的地下室维护结构可采用地下连续墙 ,并在地下连 续墙与建筑物地下室结构墙之间可采用防振橡胶做 隔振 (见图 3) 。此防振橡胶也可与地连墙一体化施 工 (见图 4) ,以便缩短工期 。但此施工方法将对叠 合墙的摩阻力产生影响 ,在结构计算上如何补偿摩 阻力的损失需要结构专家的深入探讨 。
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城市轨道交通研 究
由于弹性基础的存在 ,轨道上的最大低频速度和加 速度会被放大 。对于明沟和充填式沟渠 ,一般来说 , 减振沟越深 ,其减振效果越好 。在阻隔列车引起的 振动方面 ,明沟在这三种方式中是最好的 ,它可以完 全切断振动波的传播 ;只要沟的深度足够 ,就可以获 得理想的隔振效果 。但明沟存在稳定性的问题 ,须 设置支撑沟架使其保持稳定 。
第 3 期
(A) ;风亭出口的噪声应符合现行国家标准《城市区域 环境噪声标准》的规定 。可见地铁通风空调设备的机 械振动噪声和电机运转噪声已超过国家标准 。
降低噪声源是控制噪声污染根本的有效的方 法 。根据国内外大量的试验和研究报告提供的资 料 ,降低噪声源的主要途径是 :对机电设备 ,在可能 的情况下 ,应降低转速 、减小功率 、改善平衡 、减少峰 值加速度 、避免结构共振限制或减小撞击 、改进润滑 情况 、提高部件加工精度 、消除涡流 、减少噪声辐射 面积 、改变噪声辐射方向 、选用低噪声部件 、改变工 艺和操作方式等 。 3. 2. 2 控制传播途径
图 1 无枕整体卧入式轨道结构示意图
图 2 浮置板轨道结构原理示意图
3. 1. 3 增加地表减振措施 为防止振动在地表面的传播 ,在地表层采取挖
沟 、筑墙等措施 ,对隔绝地铁运行的振动也能取得一 定的效果 。在这方面 ,主要有弹性基础 、明沟和充填 式沟渠等三种隔离模式[7 ] 。根据日本有关专家的 研究表明 ,弹性基础对较高频率的隔振效果较好 ,但
在地铁车站周围 ,由于列车的运行以及地铁设 备运行而产生的振动及噪声强度很高 。这些振动及 噪声随着空气 、固体物等 ,传播影响到周边的建筑 物 ,对长期工作在这些建筑里的人造成一定的身心 损害 。在欧美等西方发达国家 ,此问题早已引起人 们的注意 ,并且把地铁振动噪音列为七大环境公害 之一[1 ] 。在我国 ,随着经济的发展和人们生活水平 的提高 ,地铁运行的振动及噪声问题也引起了相关 部门的重视 ,并已积极采取措施 ,以减少地铁运行振
Influence of and Countermeasures against Vibration and Noise Pollution of Metro Station Song Jing , Hao J un Abstract The vibration and noise pollution aroud metro sta2 tions and t he surrounding arears are more and more concerned by t he people. Wit h an analysis of t he metro station’s vibration and noise , especially t heir influence on t he surrounding environ2 ment , t his paper discusses t he building technical measures and countermeasures , which will reduce t he vibration and noise pol2 lution at metro station. Key words metro station ; vibration ; noise pollution First2author’s address Railway & Urban Mass Transit Insti2 tute , Tongji University ,20092 ,Shanghai ,China
表 1 城市分类区域垂向 Z 振级标准值
dB
适用地带范围
垂向 Z 振级标准值
白昼
夜间
特殊住宅区
65
65
居民 、文教区
70
67
混合区 、商业中心区
75
72
工业集中区
75
72
交通干线道路两侧
75
Baidu Nhomakorabea
72
铁路干线两侧
80
80
在北京 、上海 、广州 、深圳等大城市 ,包含振动影 响在内的环境评价已经成为新建轨道交通系统规划 设计过程中必不可少的一项程序 。
3 减少振动及噪声的建筑技术措施
3. 1 降低车辆运行振动及噪声的措施 3. 1. 1 改善车辆条件
主要措施有 :采用弹性车轮 ,减少电动机 、空压 机等构造上的噪声 ,在车底设备上设置橡胶隔离垫 , 以及提高车厢密闭性能等 。 3. 1. 2 改善轨道条件
学术专论
对于轨道减振技术 ,常用的方法为 :打磨钢轨和 钢轨长轨化 ,以减少轨道不平顺和接头冲击 ;避免采 用小半径曲线 ,增加轨道弹性等 。随着材料技术的 进步 ,世界各国对减振型轨道结构和钢轨扣件进行 了大量研究 ,开发了多种减振型轨道结构和减振钢 轨扣件 。如 :无枕整体卧入式轨道结构 (见图 1) ,将 钢轨的轨底和部分轨腰经由阻尼材料隔离后埋在轨 枕板内 ;采用合成材料作减振轨枕 、无碴轨道的弹性 垫块与扣件 、静音轨道阻尼器 ,利用废旧轮胎与水泥 混合制成的橡胶土道床等 。其中 :采用弹性扣件减 振 ,属于一级减振形式 ,可用于减振要求不太高的地 段 ;对减振要求高的地段 ,仅采用扣件难以达到环保 要求 ,通常采用二级减振的形式 ,如弹性轨枕 、浮置 板轨道等 。新加坡 、法国 、德国 、意大利等地铁在减 振要求高的地段 ,采用了弹性轨枕和浮置板轨道结 构 (见图 2) 。其减振效果比碎石道床轨道分别减少 10 - 20 dB 。浮置板造价昂贵 ,仅在需要特殊减振的 地段使用 。在我国香港 、上海 、广州和北京等地的地 铁在敏感地段都采取了一定的轨道减振技术 ,如短 枕科隆蛋技术 、套靴轨枕块技术和浮置板道床技术 。
对于隔绝噪声 、减振要求高的建筑物 ,在其内部 采用浮置结构 ,用浮地面 、浮墙 、浮天棚 ,在房间中另 做一个独立箱体 ,这样可有效地隔绝地铁振动 (见 图 5) 。
图 3 建筑物地下室结构外贴防振橡胶
图 4 地下连续墙外贴防振橡胶
3. 1. 4 对地铁车站周边建筑物结构加强减振措施 对于地铁车站周边建筑物来说 ,随着列车速度
2008 年
其楼房内侧的振动表现得特别明显 。对于基础良 好 、质量较大的高层钢筋混凝土建筑 ,由于其固有频 率低 ,不易被激起较大的振动 ,因而其振级较自土壤 传来的振级有相当大的衰减 ,衰减量可达 10 ～20 dB 。因此在距地铁隧道水平距离 32 m 处 ,高层建 筑物地下室内实测振级不大于 60 dB ,一层以上则 测不出地铁行驶时引起的振动 。基础一般的砖混结 构住宅楼可衰减 5～10 dB 。而基础较差的建筑 ,如 轻质结构或浅基础的建筑 ,则衰减量很少 ,其振级与 土壤振级相近 ,甚至还会出现室内振动大于室外地 面振动的现象 。由此可见 ,加大地铁车站周边建筑 物及其基础的自身刚度可以起到一定的减震作用 。 3. 1. 5 采用浮置结构
城市轨道交通研 究
2008 年
地铁车站对周围环境振动与噪声 的影响分析及对策
宋 晶1 郝 王君2
(1. 同济大学铁道与城市轨道交通研究院 ,201804 ,上海 ; 2. 同济大学建筑设计研究院轨道分院 ,200092 ,上海 ∥第一作者 ,硕士研究生)
摘 要 地铁车站对周围环境及附近建筑物的振动 、噪声影 响越来起引起人们的关注 。对于列车运行所产生的振动 、噪 声 ,采取措施有 :改善车辆 、轨道的条件 ;增加对地表和地铁 车站周边建筑物结构的减振措施 ;对要求高的建筑采用浮置 结构等 。对于车站设备产生的振动 、噪声其措施有 :改变机 电设备的操作方式和制作工艺 ,以控制噪声源 ;控制传播途 径 ;采用吸声结构 、吸声材料及隔振材料等 ;采用有效的消声 设备 ;采用合理的建筑平面设计等 。 关键词 地铁车站 ; 振动 ; 噪声 中图分类号 U 2701 + 6 ; TB 53
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动和噪声所造成的影响 。
1 振动及噪声的来源
1. 1 列车运行引起的振动及噪声[ 2] 在地铁中 ,当列车以一定速度在轨道上运行时 ,
车辆 、轨道以及它们之间的相互作用将产生振动 。 如:
1) 列车本身在动力作用下产生的振动 ,这与列 车的行走速度 、重量 、尺寸有关 ;
2) 轨道的构造不同将产生不同的振动 ; 3) 轨道的不平顺以及钢轨的不均匀磨耗也将 产生振动 ; 4) 车轮安装偏心产生的连续不平稳所引起的 振动 。 根据有关数据检测 ,当列车以 60 km/ h 运行 , 噪声在 100 dB (A) 左右 ;而当列车进 、出站台时 ,站 台噪声在 75 dB (A) 以上 。上述这些振动及噪声对 周围的环境影响主要有三方面[3 - 5 ] 。 1) 直接影响车内驾驶员和乘客 ; 2) 列车进出站时 ,给车站环境带来振动 、噪声 影响 ; 3) 以土质为媒介 ,通过车轮震动 →轨道 →隧道 结构 →周围土壤 →相邻建筑物等传播途径 ,使地铁 沿线地面建筑物产生振动和二次结构噪声 。 1. 2 地铁车站设备运行引起的振动及噪声 地铁环控通风系统一般是由隧道通风系统 、车 站通风空调系统及空调水系统等构成 。系统的功能 主要是通过各种不同类型的风机 、空调机组 、冷水机 组 、水泵 、冷却塔等设备的运行来实现和完成 。这些 设备运行时产生的振动与噪声通过不同的途径传播 到地铁车站公共区 、设备管理用房以及地面区域 。 风机的噪声声功率级都在 100 dB (A) 以上 ,它是站
的提高 ,附近建筑物内测得的振动有增大的趋势 ,尤 ·28 ·
图 5 建筑物内浮置结构
3. 2 减小地铁车站设备运行引起振动及噪声的措 施
3. 2. 1 控制噪声源 地铁车站通风空调设备的机械振动噪声和电机
运转噪声 ,一方面是从设备本体表面辐射 ,另一方面 是以弹性波的形式通过基础 、吊架等沿结构向外传 播。据现场测试数据显示 ,其噪声值达到 80～110 dB (A) [8] 。而《地铁设计规范》的规定 :地铁的通风与空 调系统设备传至站厅、站台的噪声不得超过 70 dB