曹 娜,呂 巍,喬 皎

(環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心,北京 100012)

中國城市軌道交通環(huán)保措施應用效果分析

曹 娜,呂 巍,喬 皎

(環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心,北京 100012)

隨著中國城市軌道交通建設進入高速發(fā)展期,軌道交通建設和運營產生的噪聲和振動等主要環(huán)境問題備受關注。通過收集和整理國內主要城市在軌道交通規(guī)劃、建設、運營過程中采取的主要環(huán)境保護措施,重點分析噪聲和振動等環(huán)保措施的有效性,旨在提出下階段軌道交通行業(yè)環(huán)境影響評價中有關噪聲和振動環(huán)保措施的建議。

環(huán)保措施;噪聲與振動;軌道交通

0 引言

根據(jù)2003年《國務院辦公廳關于加強城市快速軌道交通建設管理的通知》,中國城市軌道交通規(guī)劃、建設與發(fā)展已經(jīng)進入了高速期。目前,已超過30個城市開展了城市軌道交通前期工作,預計2015年,全國建成和在建線路共158條,線路總長約4 189 km。截至2009年11月,已有北京、上海、天津、廣州、長春、大連、重慶、武漢、深圳、南京等10個城市的30條線路建成運營,運營里程約800 km;地鐵在建城市包括沈陽、成都、西安、杭州、蘇州、哈爾濱、佛山、寧波、青島、無錫、長沙、福州、東莞、昆明、南昌、鄭州等16座,在建線路50條,線路總長約1 154 km。中國城市軌道交通不管是從建設規(guī)模和建設速度,還是從建設標準和技術水平方面來說,都達到了國際先進水平。

隨著中國城市軌道交通建設、運營規(guī)模的快速發(fā)展,軌道交通從建設到運營過程中產生的諸如噪聲、振動、電磁輻射、地下水、景觀等環(huán)境問題接踵而至,尤以噪聲和振動影響最為突出,備受各界公眾關注。2003年中國頒布實施《中華人民共和國環(huán)境影響評價法》,提出軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃和建設項目需要開展環(huán)境影響評價工作?，F(xiàn)階段國內大多數(shù)軌道交通線路均已開展了環(huán)境影響評價工作,對軌道交通項目建設和運營可能產生的噪聲和振動等主要環(huán)境問題進行了環(huán)境現(xiàn)狀調查、影響預測評價,并根據(jù)現(xiàn)行的相應標準要求,提出了相應的環(huán)境保護措施。本文旨在討論中國軌道交通環(huán)境影響評價提出的主要環(huán)境保護措施的有效性,目的是為下階段軌道交通環(huán)評工作提出建議。

1 中國軌道交通建設采取的主要環(huán)保措施

1.1 施工期

中國城市軌道交通工程施工期間,通過環(huán)境影響評價提出的主要環(huán)境保護措施包括施工棄土、棄渣一般轉換為其它工程的用土(一般委托當?shù)卦凉芾聿块T統(tǒng)一處理);嚴格施工組織設計,合理確定施工場界,合理安排作業(yè)時間;施工場區(qū)設置臨時隔音板進行降噪;加強施工期施工降水的資源化途徑,一般經(jīng)物化處理后回用于工程施工區(qū)用水,剩余部分用于城市綠化、景觀等用水。

通過對中國上海、廣州、西安、重慶、長春、武漢和北京等7個軌道交通重點城市的施工現(xiàn)場調查分析,目前中國軌道交通一般位于城市市區(qū)內,施工場地圍擋整齊,場區(qū)內較整潔,施工產生渣土均委托當?shù)卦赁k處理,但運輸過程中存在遺撒現(xiàn)象;施工期排水量較大,一般難以全部回用,造成水資源利用率較低,浪費現(xiàn)象較嚴重,同時大量排水導致的地表沉降問題反應較突出,在一些施工現(xiàn)場也發(fā)生過房屋開裂等現(xiàn)象。施工期關于環(huán)境保護的投訴相對較少。

1.2 運營期

城市軌道交通主要環(huán)境影響體現(xiàn)在工程運營對沿線及周邊居民區(qū)、學校、醫(yī)院、文物、古建筑等產生的噪聲和振動等環(huán)境影響。目前,中國軌道交通行業(yè)通過環(huán)境影響評價提出的運營期主要噪聲防治措施包括:選用阻尼鋼軌、彈性車輪、低噪制動系統(tǒng)等聲源控制手段控制聲源噪聲;設置聲屏障、隔音罩等通過控制傳播途徑進行降噪。中國軌道交通行業(yè)通過環(huán)境影響評價提出的減小運營期環(huán)境振動保護措施主要包括:對于超標量<8 dB的路段建議采用彈性短軌枕道床或其它減振扣件;對超標量在8～15 dB的路段采用Vanguard減振扣件或其它軌道結構形式;對于超標量在15 dB以上以及線路下穿敏感點(距線路中心線水平距離<5 m)的路段采用鋼彈簧浮置板道床進行減振。在城市規(guī)劃未建成區(qū),可以通過調整臨路側建筑物的使用功能,控制敏感建筑物與軌道交通線路間的距離,預留聲屏障設置條件等措施減少軌道交通運營產生的噪聲和振動等環(huán)境影響。

目前中國軌道交通環(huán)境影響評價提出的有關聲源降噪的研究成果見表1。

表1 軌道交通通過聲源降噪的研究成果Table 1 Research results of reducing the noise by source control in rail transit

類別控制措施降噪效果/dB優(yōu)缺點制動盤式制動10～11閘瓦制動0～7軌道、扣件、道床無縫鋼軌1～3節(jié)能、降低軌道及車輛養(yǎng)護費用彈性鋼軌扣件2～4彈性短枕道床4～8浮置板道床10～20工程造價高彈性阻尼車輪4～6磨整軌道1～3

目前國內軌道交通環(huán)境影響評價提出的通過控制傳播途徑方式降噪的研究成果見表2。

表2 軌道交通通過控制傳播途徑降噪的研究成果Table 2 Research results of reducing the noise by transmission control in trail transit

目前國內軌道交通環(huán)境影響評價提出的部分減振措施減振效果分析見表3。

表3 軌道減振措施及效果Table 3 Effects of vibration dampingmeasures

中國軌道交通建設對于重要振動環(huán)境敏感點,一般推薦采用減振效果較好的鋼彈簧浮置板道床的減振措施。初步統(tǒng)計,全國各城市通過環(huán)評提出采用鋼彈簧浮置板道床減振措施實施情況見表4。

表4 鋼彈簧浮置板道床在中國軌道交通的應用實例Table 4 Case of the application of steel spring floating slab track bed in rail transit

2 中國城市軌道交通環(huán)保措施效果分析——以西安和北京為例

2.1 西安

西安地鐵2號線線位穿越國家級重點文物保護單位鐘樓和明城墻。地鐵施工必將對此類古建筑產生振動等環(huán)境影響。環(huán)評階段提出,工程在施工前對古建筑采取預加固措施,保證古建筑施工期安全。為此,工程在施工前,在鐘樓基座外圍8 m左右設一圈旋挖樁隔斷地層,減小地層沉降槽向鐘樓方向的發(fā)展,加固樁直徑1 m,樁間距1.3 m,圍護樁長度21.8～29.9 m,共272根;鉆孔樁施工完畢后,在樁頂施做冠梁將加固樁連接為整體,增加加固樁的抗沉降能力。

在明城墻洞內兩側分別埋設一排袖閥管,間距2 m,一字形布置,孔深約16 m,暫不注漿,待盾構通過后,立即向袖閥管內注漿加固;在明城墻外圍設一排鉆孔灌注樁隔離的層沉降槽,樁徑1 m,間距1.3 m,樁頂置冠梁;在明城墻門洞內用鋼板對城墻進行支撐加固。

根據(jù)施工期現(xiàn)場監(jiān)測結果,西安地鐵2號線施工期間城墻處地表沉降穩(wěn)定在-2.25 mm,遠低于國家-30 mm標準以及國家文物部門要求的-15 mm的標準。此例說明,環(huán)評階段提出工程防護措施,可有效減免工程施工對敏感建筑產生的環(huán)境影響。

2.2 北京

北京市地鐵5號線環(huán)境影響評價提出依據(jù)敏感點相對于線路位置,分別在高架橋、擋土墻、路塹區(qū)段上的部分路段設置聲屏障。經(jīng)過聲學計算及技術經(jīng)濟比較,確定具體聲屏障安裝位置和形式。在高架橋及擋土墻上設置聲屏障的路段,聲屏障立柱同時兼用人行道及電纜托架立柱,利用聲屏障代替橋上欄桿,起到隔聲和綜合利用的功能。同時考慮到今后城市建設的發(fā)展,在目前沒有敏感建筑,但規(guī)劃為聲環(huán)境敏感點的地段,均設置聲屏障立柱預埋件,為將來安裝聲屏障預留土建條件。聲屏障根據(jù)結構外形的不同可分為直立式、半封閉式、全封閉式三大類,全線共采用單側直立聲屏障2 510延米、雙側直立聲屏障360延米、半封閉聲屏障2 765延米,聲屏障總面積合計51 290 m2,聲屏障總投資約為6 900萬元。根據(jù)竣工環(huán)保驗收調查結果,沿線各敏感點聲環(huán)境基本能夠滿足相應標準要求。

北京地鐵十號線一期(含奧運支線)工程沿線均為城市中心區(qū)、居民住宅集中,并有學校、醫(yī)院等重要環(huán)境敏感點。環(huán)評報告書及審批要求工程應充分考慮出站口、風亭設置與綠化景觀設計相結合,合理布置地下段通風亭的位置,擬建通風亭周圍不宜新建學校、醫(yī)院、居民樓等噪聲敏感建筑。萬柳站、蘇州街站、呼家樓站、勁松站等通風亭風口應背向敏感點,對進、排氣口安裝消聲器,對冷卻塔采取降噪措施;在冷卻塔面向居民樓方向設置聲屏障;嚴格落實車站通風亭、冷卻塔的空壓機、風機等產聲設備的消聲、隔聲措施,并在設計階段進一步優(yōu)化防治方案,確保沿線通風亭和站場周圍噪聲敏感點達到《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準》(GB3096—93)相應功能區(qū)要求。根據(jù)竣工環(huán)保驗收審查意見,各站風亭風機前均采用結構片式消聲器,車站送、排風機采用減振基礎,在與擴散筒的連接處采用軟連接,4處冷卻塔臨近敏感點一側安裝了聲屏障并加裝導風罩,工程附近敏感點處的環(huán)境噪聲和背景值均有超過《聲環(huán)境質量標準》(GB3096—2008)的情況,環(huán)境噪聲相比背景值增量為0.2～2.3 dB,敏感點超標主要受公路交通噪聲影響較大,而軌道交通噪聲貢獻量較小。此例說明,工程沿線風亭、冷卻塔所產生的噪聲影響,通過環(huán)評報告書提出的加裝延長消聲器、出口背向敏感點、采用低噪聲設備等環(huán)保措施,可有效減緩其所產生的環(huán)境影響,噪聲可以達標或維持現(xiàn)狀水平。

北京地鐵4號線沿線有多處國家級、市級及區(qū)級文物保護單位、四合院保護區(qū)、大專院校和科研單位等,地鐵線路穿行于繁華市區(qū)地下,地鐵運營引起的振動對沿線兩側敏感點將產生一定影響。環(huán)評提出需采取減振措施的地段共15處,雙線共計8 590 m,軌道采取了分級減振的設計,分別采用了減振器整體道床(壓縮性和剪切型2種)、彈性整體道床、梯形軌枕整體道床、浮置板整體道床等措施。根據(jù)目前運營的情況,絕大部分敏感點的減振措施都達到了預期目的,但個別點也有投訴,具體情況及原因正在調查中。

2008年至今,北京市地鐵運營單位對投訴較多的地鐵13號線、5號線等31處地段進行現(xiàn)場調研和監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)部分住宅小區(qū)規(guī)劃建設在地鐵規(guī)劃建設后,公路、鐵路、商業(yè)活動等噪聲與地鐵噪聲混合,背景噪聲較高,地鐵建成交付使用時已設聲屏障,噪聲不超標,但群眾仍有反映。針對以上問題,地鐵運營公司采取“現(xiàn)場調研、全力協(xié)調、協(xié)助解決”的應對機制,并通過技術改造盡量解決目前存在的噪聲和振動擾民問題。北京市軌道交通環(huán)保技術改造主要包括對地鐵5號線增建聲屏障5 000 m2、更換扣件10.16 km,對13號線交大東路20號院沿線加裝聲屏障;完成復興門—西單區(qū)間、太平湖出入段線較高減振地段軌道結構改造(上行線200 m),采取了高彈性減振墊板和減振魚尾板措施;在改造地鐵1、2號線軌道過程中,將原有正線短軌區(qū)段鋼軌盡可能按最大長度焊接成無縫線路,減少了大量鋼軌接頭等措施。

3 結論與建議

3.1 結論

總體而言,現(xiàn)階段中國城市軌道交通施工期和運營期在采取相應降噪、減振等措施后,工程沿線及周邊聲環(huán)境和振動環(huán)境基本可滿足相應標準要求或維持現(xiàn)狀水平,說明現(xiàn)階段中國軌道交通行業(yè)環(huán)評所提的噪聲和振動環(huán)保措施是有效的。軌道交通工程建設和運營期間,應按環(huán)評報告書及審批意見要求,落實好施工期和運營期的噪聲和振動防護措施,有效控制工程建設和運營可能產生的不利環(huán)境影響。

3.2 建議

(1)城市軌道交通相關建設單位、環(huán)評單位和設計單位應加大對城市軌道交通可能產生的噪聲和振動等環(huán)境問題的重視程度,有關噪聲和振動影響預測、環(huán)保措施等相關技術成果應具有科學性、針對性、客觀性和可操作性。

(2)加大政策、資金投入,加強對軌道交通行業(yè)環(huán)保措施(包括聲屏障、軌道減振技術等)的科學研究力度,積極創(chuàng)造新型環(huán)保技術,努力提升各項環(huán)保措施的實用效果,并對各項環(huán)保措施的效果進行跟蹤監(jiān)測和評價。

(3)針對軌道交通技術改造過程中的技術、投資等現(xiàn)實情況,工程建設單位須嚴格落實環(huán)境影響報告書及審批提出的各項措施和要求,以免工程運行過程中發(fā)現(xiàn)問題后,通過技術改造解決問題,既浪費人力、物力、財力,又不便施工,影響運營。

(4)環(huán)評提出的減振措施在使用中是否達到預期減振效果會因地鐵列車運行的速度和振動的頻率而不同,不同減振設施的減振效果也是在一定的頻率范圍內才可起到最佳效果;不同專家對軌道交通減振要求不盡相同。建議開展關于軌道交通減振措施的專項研究工作,研究內容應包括各種減振措施的適用頻率范圍及其減振效果研究,工程質量對減振效果的影響研究,減振設施的使用年限及維護周期等;對于不同專家對振動措施的不同要求,建議通過技術研討,由環(huán)保權威部門統(tǒng)一提出具體要求。

(5)抓緊啟動軌道交通建設項目環(huán)境影響后評價工作,通過對噪聲、振動等環(huán)保措施實際運行效果的監(jiān)測與分析評價,為以后軌道交通行業(yè)項目環(huán)評提供有力依據(jù)。

參考文獻

[1] 楊柳.北京城市軌道交通現(xiàn)狀及快速發(fā)展動因分析[J].城市發(fā)展研究,2009,16(5):64-69.

[2] 賀建良,萬泉,蔣偉康.高架城市軌道交通的噪聲特性分析[J].城市軌道交通研究,2007(18):57-60.

[3] 彭華,楊廣慶.城市軌道交通的噪聲與振動及其控制措施[J].鐵道工程學報,2001,72(4):38-40.

[4] 蔣偉康,陳光冶等.輕軌交通新型聲屏障技術[J].上海交通大學學報,2001,35(12):1 869-1 872.

[5] 練松良,劉衛(wèi)星.軌道墊層振動特性的試驗研究[J].城市軌道交通研究評論,2001,4(4):9-14.

[6] 練松良,劉加華.城市軌道交通減振降噪型軌道結構的選擇[J].城市軌道交通研究,2003,6(3):35-41.

[7] 蔣偉康,萬泉,嚴莉,張海濱,賀建良.軌道交通的約束阻尼鋼軌吸振器技術研究與應用[J].振動與沖擊,2009,28(10):78-80.

[8] 陳愛俠,董小林,楊莉.城市地鐵項目對古建筑的影響[J].建筑科學與工程學報,2007,24(1):80-84.

(責任編輯:于繼紅)

Analysis of Application Effect of Environmental Protection Measures on Urban Rail Transit

CAO Na,LV Wei,QIAO Jiao
(Appraisal Center for Environment&Engineering,M EP,B eijing100012)

W ith the construction of urban rail transit into the high-speed development period,noise and vibration and othermajor environmental issues caused by rail transit construction and operation become more and more concerned.Through collecting and arranging themain environmentalprotectionmeasures taken in the processof rail transitplanning,construction,operation in themajor citiesof China,thispaper focuseson the analysisof the effectivenessof environmental protection measures including noise,vibration and so on,and puts forward suggestion about the environmental protection measures on noise and vibration in the environmental impact assess ment of urban rail transit at the next stage.

environmental protection measures;noise and vibration;rail transit

X5;TB535

A

1671-1211(2010)04-0419-05

2010-06-23;改回日期:2010-07-21

曹娜(1982-),女,工程師,水文與水資源工程專業(yè),從事建設項目環(huán)境影響技術評估工作。E-mail:yuerbear@163.com