城市軌道交通地下線在不同土壤介質(zhì)中振動(dòng)影響的探討

陸珺 毛鶴群 俞昊 蔣磊明

（上海環(huán)境節(jié)能工程有限公司 上海 200092）

城市軌道交通地下線在不同土壤介質(zhì)中振動(dòng)影響的探討

陸珺 毛鶴群 俞昊 蔣磊明

（上海環(huán)境節(jié)能工程有限公司 上海 200092）

為了改善目前道路交通的擁堵，提高區(qū)域內(nèi)交通效率，各城市大力發(fā)展立體交通系統(tǒng)，其中城市軌道交通因占地少、運(yùn)速高，成為立體化交通系統(tǒng)中的重要組成部分。隨著地下交通系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其產(chǎn)生的振動(dòng)影響不容忽視。城市軌道交通地下線的運(yùn)行，對(duì)地表構(gòu)筑物造成一定振動(dòng)影響，但因所在土壤介質(zhì)不同而有所差別。本文通過(guò)資料調(diào)查、模式預(yù)測(cè)，旨在了解地下線運(yùn)行振動(dòng)影響范圍。

城市軌道交通；土層；基巖；振動(dòng)；影響

大量研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：軌道交通地下線將引起一定振動(dòng)影響，其主要影響因素包括車(chē)輛條件、運(yùn)行速度、輪軌條件、軌道結(jié)構(gòu)、隧道結(jié)構(gòu)、與線路距離、埋深、地質(zhì)條件、地面建筑物類(lèi)型等[1]。本文通過(guò)資料調(diào)查、模式預(yù)測(cè)，收集了軌道交通地下線在土層、基巖兩種土壤截至中，對(duì)地表建筑物的影響。

1 源強(qiáng)的確定

根據(jù)調(diào)查[2]，以B型車(chē)為例，土層基質(zhì)，采用60kg/m無(wú)縫鋼軌，普通鋼筋混凝土整體道床，彈性分開(kāi)式扣件，速度60km/h，距隧道壁處（距離軌道0.5m），監(jiān)測(cè)源強(qiáng)為87.2dB（VLzmax）。

在基巖條件，軌道與大質(zhì)量的整體性巖石結(jié)合較好時(shí)，列車(chē)運(yùn)行對(duì)振動(dòng)的激勵(lì)效果略低于土層，一般低2～4dB，本次取3dB，即84.2dB。

2 預(yù)測(cè)模式

列車(chē)運(yùn)行時(shí)，車(chē)輛和軌道系統(tǒng)的耦合振動(dòng)，經(jīng)鋼軌通過(guò)扣件和道床傳到線路基礎(chǔ)，再由周?chē)牡乇硗寥澜橘|(zhì)傳遞到受振點(diǎn)。

本文采用國(guó)家環(huán)保部推薦的基本預(yù)測(cè)模式[3]，詳細(xì)如下：

式中：

VL0,i——列車(chē)振動(dòng)源強(qiáng)，列車(chē)通過(guò)時(shí)段的參考點(diǎn)Z計(jì)權(quán)振動(dòng)級(jí)，單位dB；

n——列車(chē)通過(guò)列數(shù)，n≮5；

C——振動(dòng)修正項(xiàng)，單位dB。

振動(dòng)修正項(xiàng)C，按下式計(jì)算。

式中：

CV——速度修正，單位dB；

CW——軸重修正，單位dB；

CL——軌道結(jié)構(gòu)修正，單位dB；

CR——軌道條件修正，單位dB；

CH——隧道結(jié)構(gòu)修正，單位dB；

CD——距離修正，單位dB；

CB——建筑物類(lèi)型修正，單位dB

3 預(yù)測(cè)參數(shù)

本次調(diào)查重點(diǎn)關(guān)注在土層、基巖兩種土壤介質(zhì)條件下，對(duì)地表建筑物的影響。

在地鐵運(yùn)行過(guò)程中，其振動(dòng)能量隨距離擴(kuò)散而引起衰減，其衰減量受地質(zhì)影響有所不同。故本次調(diào)查主要探討在土層、基巖層中，能量衰減情況，其中土層參照上海地鐵的經(jīng)驗(yàn)公式；基巖層參照重慶地鐵的經(jīng)驗(yàn)公式：

3.1 土層距離修正參數(shù)

·隧道兩側(cè)地面預(yù)測(cè)點(diǎn)

式中：

L——預(yù)測(cè)點(diǎn)至外軌中心線水平距離，m；

H——隧道軌面距地面的距離（m）。

·隧道垂直上方預(yù)測(cè)點(diǎn)

式中：

H0——隧道頂至軌道頂面的距離，m；

H——隧道內(nèi)軌頂面至地面的距離，m。

3.2 基巖地質(zhì)距離修正參數(shù)

·隧道兩側(cè)地面預(yù)測(cè)點(diǎn)

式中：

L——預(yù)測(cè)點(diǎn)至外軌中心線水平距離，m；

H——隧道軌面距地面的距離（m）。

·隧道垂直上方預(yù)測(cè)點(diǎn)

式中：

H0——隧道頂至鋼軌頂面的距離，m；

H——隧道內(nèi)軌頂面至地面的距離，m。

4 預(yù)測(cè)結(jié)果

地鐵運(yùn)行速度取90km/h，其余修正參數(shù)均以無(wú)措施情況計(jì)，基巖地質(zhì)條件下，振動(dòng)衰減情況見(jiàn)表1、表2。