北京城市铁路振动与噪声控制对策

减振降噪措施在城铁建设中的意义

城市铁路作为城市快速轨道交通,极大地方便了城市人口的出行,提高了人们居家择业的机动性,利于城市的环保。但城市铁路也给城市环境带来了诸如噪声、振动、电磁辐射、景观等方面的负面影响,其中以噪声和振动对沿线环境的影响最为突出。

对于城市轨道交通噪声与振动及其控制,在设计阶段,首先要根据环评报告对沿线振动与噪声的超标状况进行预测,然后逐段落实设计方案;在线路施工设计阶段,要采用经济合理和技术可行的减振降噪措施, 确保在线路开通后取得良好的减振降噪效果。

2 国内外减振降噪技术简介

2.1 国内外常用的几种减振技术

从20 世纪60 年代开始,用橡胶垫板作为轨道的弹性减振连接件,几十年来一直在优化和改进之中;科隆地铁采用特殊形式的轨道减振器,亦即科隆蛋,取得了较好的隔振效果,一般可以取得5 7 dB 的隔振效果;新进入中国市场的洛德(Lord) 扣件为胶结垫板,隔振效果与科隆蛋相当;弹性支承块(弹性套靴) 经济实用,隔振效果好,也可以达到5 8 dB 的隔振效果; 奥地利Getzner 公司针对高速铁路碎石道床和混凝土枕磨损较快、振动加剧这一问题,开发了浇注在枕木下的发泡聚胺酯枕木垫,取得了明显的效果,隔振效果可达到5 10 dB 。

对于隔振要求10 dB 以上的区段,一般要采用道床下隔振措施。碎石道床隔振主要采用整体弹性道碴垫,如橡胶垫(发泡或开槽,也有用再生橡胶) 和发泡聚氨酯垫;整体道床隔振也称为浮置板隔振,按弹性材料的结构形式分为面支承、线支承和离散支承三种,其中离散支承效果最好。弹性材料用橡胶的一般称为橡胶浮置板,用钢弹簧的则称为钢弹簧浮置板。钢弹簧浮置板一般采用离散支承。

橡胶浮置板的隔振效果好于轨下和枕下隔振系统,目前影响其推广的主要问题是橡胶易老化和不易检修更换,以及运行中发现隔振地段车内振动噪声明显加剧、轮轨摩擦声加剧;钢弹簧浮置板由钢弹簧和粘滞阻尼组成,隔振效果高于其它隔振方法,适用于线路从建筑物下面或附近通过并且建筑隔振要求较高的场合,如音乐厅、歌剧院、医院、会议中心、博物馆、高档住宅和旅馆等。钢弹簧浮置板寿命长,不需特殊维护和保养,检修或更换弹簧十分方便,利用专用工具2 个人就可完成,不用拆卸钢轨,不干扰行车,行车平稳性较好。

隔振方面的工程实践在我国开展得较晚,我国香港地铁、上海地铁、广州地铁、洛阳伊河大桥、济南铁路桥、广深线石龙镇铁路桥、秦岭特长隧道都采用了减振措施。如上海地铁应用科隆蛋隔振技术,广州地铁应用橡胶浮置板,北京地铁应用了套靴隔振,国铁秦岭隧道(1814 km) 采用弹性支承式轨枕无碴轨道结构。深圳地铁一号线在穿越市政府段采用秦岭隧道隔振方案,并委托铁道科学研究院做了实尺模型刚度试验、落锤冲击隔振效果试验和隔振器疲劳试验,其中落锤冲击试验隔振效果平均在40 dB 以上,隔振器通过了300 万次疲劳试验。北京地铁建设一直非常重视地铁减振技术,北京地铁环线在东四十条站铺设了弹性套靴整体道床结构(经30 多年运行,减振效果显著),在四惠车辆段的试车线上采用了地面线道碴垫减振技术。

2.2 噪声控制措施及应用

噪声的预测和声屏障的设计已有完善的理论和工程实践,隔声屏形状和吸声材料的新发展使噪声控制技术不断完善。声屏障技术首先在公路建设中得到应用和推广,随后应用到城市轨道线路。许多国家无论高速公路还是城市铁路沿线到处可以见到形式各异的声屏障,在声屏障的研究和工程建设方面积累了一整套成熟的理论和成功的经验。如新加坡在4418 km 高架线路两侧全部设置了高017 m 、厚0108 m 的隔声式混凝土声屏障,而且声屏障设计与桥梁结构设计同步进行。