中国城市轨道交通环保措施应用效果分析

曹 娜,吕 巍,乔 皎

(环境保护部环境工程评估中心,北京 100012)

中国城市轨道交通环保措施应用效果分析

曹 娜,吕 巍,乔 皎

(环境保护部环境工程评估中心,北京 100012)

随着中国城市轨道交通建设进入高速发展期,轨道交通建设和运营产生的噪声和振动等主要环境问题备受关注。通过收集和整理国内主要城市在轨道交通规划、建设、运营过程中采取的主要环境保护措施,重点分析噪声和振动等环保措施的有效性,旨在提出下阶段轨道交通行业环境影响评价中有关噪声和振动环保措施的建议。

环保措施;噪声与振动;轨道交通

0 引言

根据2003年《国务院办公厅关于加强城市快速轨道交通建设管理的通知》,中国城市轨道交通规划、建设与发展已经进入了高速期。目前,已超过30个城市开展了城市轨道交通前期工作,预计2015年,全国建成和在建线路共158条,线路总长约4 189 km。截至2009年11月,已有北京、上海、天津、广州、长春、大连、重庆、武汉、深圳、南京等10个城市的30条线路建成运营,运营里程约800 km;地铁在建城市包括沈阳、成都、西安、杭州、苏州、哈尔滨、佛山、宁波、青岛、无锡、长沙、福州、东莞、昆明、南昌、郑州等16座,在建线路50条,线路总长约1 154 km。中国城市轨道交通不管是从建设规模和建设速度,还是从建设标准和技术水平方面来说,都达到了国际先进水平。

随着中国城市轨道交通建设、运营规模的快速发展,轨道交通从建设到运营过程中产生的诸如噪声、振动、电磁辐射、地下水、景观等环境问题接踵而至,尤以噪声和振动影响最为突出,备受各界公众关注。2003年中国颁布实施《中华人民共和国环境影响评价法》,提出轨道交通线网规划和建设项目需要开展环境影响评价工作。现阶段国内大多数轨道交通线路均已开展了环境影响评价工作,对轨道交通项目建设和运营可能产生的噪声和振动等主要环境问题进行了环境现状调查、影响预测评价,并根据现行的相应标准要求,提出了相应的环境保护措施。本文旨在讨论中国轨道交通环境影响评价提出的主要环境保护措施的有效性,目的是为下阶段轨道交通环评工作提出建议。

1 中国轨道交通建设采取的主要环保措施

1.1 施工期

中国城市轨道交通工程施工期间,通过环境影响评价提出的主要环境保护措施包括施工弃土、弃渣一般转换为其它工程的用土(一般委托当地渣土管理部门统一处理);严格施工组织设计,合理确定施工场界,合理安排作业时间;施工场区设置临时隔音板进行降噪;加强施工期施工降水的资源化途径,一般经物化处理后回用于工程施工区用水,剩余部分用于城市绿化、景观等用水。

通过对中国上海、广州、西安、重庆、长春、武汉和北京等7个轨道交通重点城市的施工现场调查分析,目前中国轨道交通一般位于城市市区内,施工场地围挡整齐,场区内较整洁,施工产生渣土均委托当地渣土办处理,但运输过程中存在遗撒现象;施工期排水量较大,一般难以全部回用,造成水资源利用率较低,浪费现象较严重,同时大量排水导致的地表沉降问题反应较突出,在一些施工现场也发生过房屋开裂等现象。施工期关于环境保护的投诉相对较少。

1.2 运营期

城市轨道交通主要环境影响体现在工程运营对沿线及周边居民区、学校、医院、文物、古建筑等产生的噪声和振动等环境影响。目前,中国轨道交通行业通过环境影响评价提出的运营期主要噪声防治措施包括:选用阻尼钢轨、弹性车轮、低噪制动系统等声源控制手段控制声源噪声;设置声屏障、隔音罩等通过控制传播途径进行降噪。中国轨道交通行业通过环境影响评价提出的减小运营期环境振动保护措施主要包括:对于超标量<8 dB的路段建议采用弹性短轨枕道床或其它减振扣件;对超标量在8～15 dB的路段采用Vanguard减振扣件或其它轨道结构形式;对于超标量在15 dB以上以及线路下穿敏感点(距线路中心线水平距离<5 m)的路段采用钢弹簧浮置板道床进行减振。在城市规划未建成区,可以通过调整临路侧建筑物的使用功能,控制敏感建筑物与轨道交通线路间的距离,预留声屏障设置条件等措施减少轨道交通运营产生的噪声和振动等环境影响。

目前中国轨道交通环境影响评价提出的有关声源降噪的研究成果见表1。

表1 轨道交通通过声源降噪的研究成果Table 1 Research results of reducing the noise by source control in rail transit

类别控制措施降噪效果/dB优缺点制动盘式制动10～11闸瓦制动0～7轨道、扣件、道床无缝钢轨1～3节能、降低轨道及车辆养护费用弹性钢轨扣件2～4弹性短枕道床4～8浮置板道床10～20工程造价高弹性阻尼车轮4～6磨整轨道1～3

目前国内轨道交通环境影响评价提出的通过控制传播途径方式降噪的研究成果见表2。

表2 轨道交通通过控制传播途径降噪的研究成果Table 2 Research results of reducing the noise by transmission control in trail transit

目前国内轨道交通环境影响评价提出的部分减振措施减振效果分析见表3。

表3 轨道减振措施及效果Table 3 Effects of vibration dampingmeasures

中国轨道交通建设对于重要振动环境敏感点,一般推荐采用减振效果较好的钢弹簧浮置板道床的减振措施。初步统计,全国各城市通过环评提出采用钢弹簧浮置板道床减振措施实施情况见表4。

表4 钢弹簧浮置板道床在中国轨道交通的应用实例Table 4 Case of the application of steel spring floating slab track bed in rail transit

2 中国城市轨道交通环保措施效果分析——以西安和北京为例

2.1 西安

西安地铁2号线线位穿越国家级重点文物保护单位钟楼和明城墙。地铁施工必将对此类古建筑产生振动等环境影响。环评阶段提出,工程在施工前对古建筑采取预加固措施,保证古建筑施工期安全。为此,工程在施工前,在钟楼基座外围8 m左右设一圈旋挖桩隔断地层,减小地层沉降槽向钟楼方向的发展,加固桩直径1 m,桩间距1.3 m,围护桩长度21.8～29.9 m,共272根;钻孔桩施工完毕后,在桩顶施做冠梁将加固桩连接为整体,增加加固桩的抗沉降能力。

在明城墙洞内两侧分别埋设一排袖阀管,间距2 m,一字形布置,孔深约16 m,暂不注浆,待盾构通过后,立即向袖阀管内注浆加固;在明城墙外围设一排钻孔灌注桩隔离的层沉降槽,桩径1 m,间距1.3 m,桩顶置冠梁;在明城墙门洞内用钢板对城墙进行支撑加固。

根据施工期现场监测结果,西安地铁2号线施工期间城墙处地表沉降稳定在-2.25 mm,远低于国家-30 mm标准以及国家文物部门要求的-15 mm的标准。此例说明,环评阶段提出工程防护措施,可有效减免工程施工对敏感建筑产生的环境影响。

2.2 北京

北京市地铁5号线环境影响评价提出依据敏感点相对于线路位置,分别在高架桥、挡土墙、路堑区段上的部分路段设置声屏障。经过声学计算及技术经济比较,确定具体声屏障安装位置和形式。在高架桥及挡土墙上设置声屏障的路段,声屏障立柱同时兼用人行道及电缆托架立柱,利用声屏障代替桥上栏杆,起到隔声和综合利用的功能。同时考虑到今后城市建设的发展,在目前没有敏感建筑,但规划为声环境敏感点的地段,均设置声屏障立柱预埋件,为将来安装声屏障预留土建条件。声屏障根据结构外形的不同可分为直立式、半封闭式、全封闭式三大类,全线共采用单侧直立声屏障2 510延米、双侧直立声屏障360延米、半封闭声屏障2 765延米,声屏障总面积合计51 290 m2,声屏障总投资约为6 900万元。根据竣工环保验收调查结果,沿线各敏感点声环境基本能够满足相应标准要求。

北京地铁十号线一期(含奥运支线)工程沿线均为城市中心区、居民住宅集中,并有学校、医院等重要环境敏感点。环评报告书及审批要求工程应充分考虑出站口、风亭设置与绿化景观设计相结合,合理布置地下段通风亭的位置,拟建通风亭周围不宜新建学校、医院、居民楼等噪声敏感建筑。万柳站、苏州街站、呼家楼站、劲松站等通风亭风口应背向敏感点,对进、排气口安装消声器,对冷却塔采取降噪措施;在冷却塔面向居民楼方向设置声屏障;严格落实车站通风亭、冷却塔的空压机、风机等产声设备的消声、隔声措施,并在设计阶段进一步优化防治方案,确保沿线通风亭和站场周围噪声敏感点达到《城市区域环境噪声标准》(GB3096—93)相应功能区要求。根据竣工环保验收审查意见,各站风亭风机前均采用结构片式消声器,车站送、排风机采用减振基础,在与扩散筒的连接处采用软连接,4处冷却塔临近敏感点一侧安装了声屏障并加装导风罩,工程附近敏感点处的环境噪声和背景值均有超过《声环境质量标准》(GB3096—2008)的情况,环境噪声相比背景值增量为0.2～2.3 dB,敏感点超标主要受公路交通噪声影响较大,而轨道交通噪声贡献量较小。此例说明,工程沿线风亭、冷却塔所产生的噪声影响,通过环评报告书提出的加装延长消声器、出口背向敏感点、采用低噪声设备等环保措施,可有效减缓其所产生的环境影响,噪声可以达标或维持现状水平。

北京地铁4号线沿线有多处国家级、市级及区级文物保护单位、四合院保护区、大专院校和科研单位等,地铁线路穿行于繁华市区地下,地铁运营引起的振动对沿线两侧敏感点将产生一定影响。环评提出需采取减振措施的地段共15处,双线共计8 590 m,轨道采取了分级减振的设计,分别采用了减振器整体道床(压缩性和剪切型2种)、弹性整体道床、梯形轨枕整体道床、浮置板整体道床等措施。根据目前运营的情况,绝大部分敏感点的减振措施都达到了预期目的,但个别点也有投诉,具体情况及原因正在调查中。

2008年至今,北京市地铁运营单位对投诉较多的地铁13号线、5号线等31处地段进行现场调研和监测,发现部分住宅小区规划建设在地铁规划建设后,公路、铁路、商业活动等噪声与地铁噪声混合,背景噪声较高,地铁建成交付使用时已设声屏障,噪声不超标,但群众仍有反映。针对以上问题,地铁运营公司采取“现场调研、全力协调、协助解决”的应对机制,并通过技术改造尽量解决目前存在的噪声和振动扰民问题。北京市轨道交通环保技术改造主要包括对地铁5号线增建声屏障5 000 m2、更换扣件10.16 km,对13号线交大东路20号院沿线加装声屏障;完成复兴门—西单区间、太平湖出入段线较高减振地段轨道结构改造(上行线200 m),采取了高弹性减振垫板和减振鱼尾板措施;在改造地铁1、2号线轨道过程中,将原有正线短轨区段钢轨尽可能按最大长度焊接成无缝线路,减少了大量钢轨接头等措施。

3 结论与建议

3.1 结论

总体而言,现阶段中国城市轨道交通施工期和运营期在采取相应降噪、减振等措施后,工程沿线及周边声环境和振动环境基本可满足相应标准要求或维持现状水平,说明现阶段中国轨道交通行业环评所提的噪声和振动环保措施是有效的。轨道交通工程建设和运营期间,应按环评报告书及审批意见要求,落实好施工期和运营期的噪声和振动防护措施,有效控制工程建设和运营可能产生的不利环境影响。

3.2 建议

(1)城市轨道交通相关建设单位、环评单位和设计单位应加大对城市轨道交通可能产生的噪声和振动等环境问题的重视程度,有关噪声和振动影响预测、环保措施等相关技术成果应具有科学性、针对性、客观性和可操作性。

(2)加大政策、资金投入,加强对轨道交通行业环保措施(包括声屏障、轨道减振技术等)的科学研究力度,积极创造新型环保技术,努力提升各项环保措施的实用效果,并对各项环保措施的效果进行跟踪监测和评价。

(3)针对轨道交通技术改造过程中的技术、投资等现实情况,工程建设单位须严格落实环境影响报告书及审批提出的各项措施和要求,以免工程运行过程中发现问题后,通过技术改造解决问题,既浪费人力、物力、财力,又不便施工,影响运营。

(4)环评提出的减振措施在使用中是否达到预期减振效果会因地铁列车运行的速度和振动的频率而不同,不同减振设施的减振效果也是在一定的频率范围内才可起到最佳效果;不同专家对轨道交通减振要求不尽相同。建议开展关于轨道交通减振措施的专项研究工作,研究内容应包括各种减振措施的适用频率范围及其减振效果研究,工程质量对减振效果的影响研究,减振设施的使用年限及维护周期等;对于不同专家对振动措施的不同要求,建议通过技术研讨,由环保权威部门统一提出具体要求。

(5)抓紧启动轨道交通建设项目环境影响后评价工作,通过对噪声、振动等环保措施实际运行效果的监测与分析评价,为以后轨道交通行业项目环评提供有力依据。

参考文献

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(责任编辑:于继红)

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,工程师,水文与水资源工程专业,从事建设项目环境影响技术评估工作。E-mail:yuerbear@163.com