軌道交通環境影響評價問題探討

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摘要:通過對重慶市軌道交通在建及運營線路的環境影響分析，總結出重慶軌道交通環境影響評價重點關注的5個方面，包括重慶軌道的車型特點、列車振動影響特點、鋼結構軌道橋環境影響特點、風亭及冷卻塔的選址特點及軌道施工方式特點等。環境影響評價階段需重點關注由此產生的環境影響，有針對性地開展環境影響評價。為此，提出以下建議:(1)通過現場實測確定列車噪聲和振動源強;(2)通過現場實測確定土層調整系數及距離衰減修正值;(3)除了設置聲屏障外，從橋梁設計、減振設計、行車速度優化等多方面提出鋼橋綜合減振降噪措施;(4)充分結合地形特點或采取與商業建筑合建的形式，優化風亭、冷卻塔選址;(5)優先采用TBM掘進工藝，推薦采用裝配式施工工藝，減少施工環境影響。

關鍵詞:重慶市軌道交通;環境影響評價;減振降噪;鋼結構軌道橋

近年來，重慶市軌道交通發展突飛猛進。2020年，重慶市中心城區軌道交通運營里程為343.3km，在建213km［1］，到2022年，運營里程將達到520km［2］。城市軌道交通在緩解交通擁堵，減少汽車尾氣排放，促進沿線土地開發，引領城市發展方面優勢顯著，但同時也產生了不少環境問題，如高架線路的噪聲影響和地下區間的振動影響。與其他城市相比，重慶軌道交通的環境影響有其自身的特點，需要在規劃環評和項目環評中著重關注。本文結合重慶多條軌道線路，從5個方面總結出重慶軌道交通環境影響評價應關注的問題，為重慶以及類似“山地城市”的軌道交通環境影響評價提供參考。

1軌道車型特點及源強選用建議

重慶是典型的褶皺山地，背斜成山，向斜成谷，山谷相間，彼此平行。主城區坐落在平行嶺谷地區，有4條南北向山脈，分別為縉云山、中梁山、銅鑼山和明月山，將主城區分割為3塊低丘槽谷區域;長江、嘉陵江2條大江交匯于中部槽谷，主城各區沿江分布，形成了重慶獨特的地形特征。為適應“山城”地形，重慶軌道交通采用了獨特的列車車型。

1.1山地城市A型車

為適應重慶市兩江阻隔、四山環抱，地形起伏大，穿山跨江區間多的特點，在軌道交通第二輪建設期間，開始研制新的地鐵系統，全稱為“山地城市A型車”，簡稱“As車”［3］(見圖1)。“As車”以爬坡能力強，適應小曲線半徑為主要特點，逐漸成為重慶軌道交通第二輪、第三輪、第四輪建設規劃的主推車型，目前已在4號線一期、5號線一期、10號線一期和環線投入使用。截至2020年5月，除了重慶市外，國內其他城市尚沒有“As車”投入使用的案例。

1.2跨座式單軌列車

跨座式單軌列車是通過單根軌道支持、穩定和導向，車體采用橡膠輪胎騎在軌道梁上運行的軌道交通制式，其特點是適應性強、噪聲低、轉彎半徑小、爬坡能力強。重慶軌道交通2號線為國內最早建成的跨座式單軌線路，重慶軌道交通3號線為世界上線路最長、客流量最大的單軌線路［4］(見圖2)。截至2020年5月，除了重慶市和銀川市外，國內其他城市尚沒有跨座式單軌列車投入使用的案例。

1.3建議

“As車”和跨座式單軌列車作為重慶軌道交通的主要車型，列車長度、車體寬度、車輛落弓高度、轉向架、車輛軸重等都與其他城市的軌道列車不同。列車運行產生的噪聲和振動影響也與其他車型有所區別，噪聲和振動源強無法通過類比其他城市的列車源強得到。因此，在進行環境影響評價時，建議按照《環境影響評價技術導則城市軌道交通》(HJ453—2018)［5］中“附錄B”要求，通過現場實測確定列車噪聲和振動源強。

2振動影響特點及預測建議

軌道列車運行產生的振動是非常復雜的波動過程，其振動的激發和衰減受到車輛、軌道系統、軌下基礎結構(隧道)和土壤及巖層等多因素綜合影響。全國不同地域、不同城市之間地質條件差別巨大，即使在車輛、軌道、軌下基礎結構基本一致的情況下，不同地質條件下的振動傳播及衰減規律也存在較大差異。

2.1“激發難，衰減慢”的振動影響特點

重慶市主城區基本為穩定的巖石地層，軌道交通圍巖巖體基本為砂巖(含泥質砂巖)、砂質泥巖以及由其組成的砂泥巖互層，且以砂泥巖互層為主，其次為砂質泥巖［6］。依據城市軌道交通振動的實測結果，隧道結構越重，振動水平越小。巖石中的隧道相當于增加了隧道結構的質量，振動水平很小。但同時振動在土質較軟的地層中衰減較快，在巖石地層中衰減較慢［7］。所以重慶軌道交通的振動影響具有“激發難，衰減慢”的特點，這與北京、上海、廣州、成都等城市的地鐵振動特征有所不同。

2.2振動預測情況

目前，城市軌道交通環境振動預測分析均采用《環境影響評價技術導則城市軌道交通》(HJ453—2018)規定的模型和預測參數，該預測模型及參數主要以北京、上海、廣州等城市的地鐵研究成果為依據。現行導則雖然在2008年版的基礎上完善了振動預測模型［8］，增加了巖石隧道結構的修正量以及“堅硬土、軟質巖石、巖石”的土層調整系數，但數據范圍不能很好地反映出重慶地區以砂質泥巖和砂巖為主的地質特點，在實際運用中，VLzmax預測值與實測數據相差較大。從近幾年完成的軌道驗收監測數據來看，部分路段減振措施設置偏保守。例如，根據《重慶市軌道交通6號線二期竣工環境保護驗收調查報告》，線路分別正下穿2處振動敏感點(均執行《城市區域環境振動標準》中“居民、文教區”標準值)，埋深分別為30m和31m，列車通過2處敏感點的速度相當，在采取GJ－Ⅲ減振扣件(中等減振措施)和不采取減振措施的條件下，環境振動和二次結構噪聲均能滿足相應要求，這說明預測結果與實測影響相差較大。

2.3建議

在進行環境影響評價時，有必要通過測量典型斷面的衰減情況，得到土層調整系數及距離衰減修正值，使振動預測結果更為準確，為下一步的軌道減振設計提供參考。同時有必要推進巖石地質條件下的振動環境影響評價技術方法的研究，特別關注預測模型在重慶軌道交通環境影響評價中的應用，結合實測數據，促進評價結果準確性和可靠性的不斷提高。

3鋼結構軌道橋環境影響特點及減振降噪建議

重慶是山水之城，長江、嘉陵江穿城而過，橋梁對連接“兩江四岸”的交通起著舉足輕重的作用。截至2019年，重慶中心城區已建及在建軌道專用橋或者公軌兩用橋18座［1］，其中鋼結構橋梁的占比高達82.3%。相較于混凝土橋，鋼橋具有自重輕、強度高、跨距大、工期短、成本低、維護方便等特點。但與混凝土橋相比，鋼橋結構噪聲更顯著，且振動特性也與混凝土橋有很大差異，其振動頻譜寬，分析上限頻率高，這給鋼橋噪聲準確預測帶來很大難度［9］。

3.1鋼橋振動噪聲影響

由于重慶市主城區用地緊張，飲用水水源保護區分布較密集，過江通道非常有限，跨江鋼橋不得不建設在距離敏感建筑很近的地方。《環境影響評價技術導則城市軌道交通》(HJ453—2018)中的高架噪聲預測模型主要以混凝土高架軌道橋的研究成果為依據，僅考慮了列車通過橋梁時產生的輪軌噪聲，未考慮鋼桁架橋梁振動引起的次生噪聲問題。重慶軌道交通6號線一期“千廝門大橋”為典型的鋼桁架橋，在南橋頭設置了全封閉聲屏障(見圖3)。根據6號線一期驗收調查報告中距離“千廝門大橋”40m處敏感點的監測結果，設置全封閉聲屏障后降噪效果僅為3.3～5.4dB(A)。

3.2建議

研究表明，減振墊浮置板能有效地對鋼橋的振動噪聲進行控制，可使總振級降低13dB左右，總聲壓級降低6dB左右［10］;安裝道床吸音板能夠起到一定的降噪效果，降噪最大可達4.9dB;行車速度對鋼橋結構噪聲影響較大，車速從90kmh降低到50kmh時，總聲壓級降低約4～5dB［9］;優化橋梁斷面結構設計，也可有效降低噪聲影響。所以在環評階段，特別是對于鋼橋兩側50m范圍內有聲環境敏感目標的情況，除了設置聲屏障外，還應從橋梁設計、減振設計、行車速度優化等多方面提出對策建議，達到綜合減振降噪的目的。同時在進行規劃環評時，針對橋梁結構提出“盡量避免采用鋼桁架橋梁形式”的建議，從源頭上減少噪聲影響。另外，在《環境影響評價技術導則城市軌道交通》(HJ453—2018)修訂時建議考慮增加針對鋼橋的聲環境影響評價技術方法，以期更準確、更有針對性地進行環境影響評價。

4風亭、冷卻塔選址特點及建議

4.1風亭、冷卻塔選址特點

與平原城市不同，重慶市主城區的山地約占41%［11］，道路大多依山勢而建，沿地形走向，多為不規則布置。特別是在老舊城區，地形高差大，道路曲折狹窄。很多道路沒有條件設置綠化帶和人行道，造成軌道車站附屬設施用地極為緊張，風亭、冷卻塔選址困難，非常容易導致風亭、冷卻塔與敏感建筑物距離過近，無法滿足《環境影響評價技術導則城市軌道交通》(HJ453—2018)中“風亭、冷卻塔的噪聲防護距離不宜小于10m”的要求。如重慶軌道交通1號線楊公橋站西北端的風亭距離居民樓僅為5m;重慶軌道交通6號線二期長生橋站的冷卻塔距離居民樓僅4m。

4.2建議

在環評階段提出優化風亭、冷卻塔選址布局的要求，充分結合地形特點或采取與商業建筑合建的形式，避免排風口正對敏感建筑物。有條件的車站可考慮將冷卻塔設置為全地下或半地下形式。必要時在風亭或冷卻塔周圍設置消聲百葉或隔聲屏障。

5軌道施工方式及建議

5.1重慶軌道施工方式

重慶市主城區高樓林立，橋梁眾多，地質條件復雜，同時受斷面形式，始發、接收場地，區間長度等因素制約，無法大規模采用全斷面隧道掘進(TBM)施工。重慶特殊的地質狀況———基巖埋深淺且整體性好，為地下工程采用鉆爆法施工創造了很好的條件。相對于其他城市而言，在重慶市采用鉆爆法施工難度小，造價相對低，且不干擾交通，是重慶軌道交通最常用的施工方法，例如，重慶軌道交通4號線一期地下區間長度為10.78km，采取鉆爆法的區間長度為9.69km，占比達到近90%。通過對已通車線路竣工環保驗收中施工期回顧調查發現，爆破過程中，附近敏感建筑受炮損影響較大，尤其對位于爆破點正上方的建筑振動影響最大［12］。

5.2建議

在環評階段，針對穿越城市建成區或者埋深較淺區段的軌道施工，建議優先采用TBM掘進工藝;推薦采用裝配式施工工藝，將傳統建造方式中大量現場作業工作轉移到工廠進行，將在工廠加工制作好的構件、配件等運輸到施工現場，通過可靠的連接方式在現場裝配安裝，可有效地從源頭減少施工振動影響及炮損。同時優化爆破設計方案，如采取微差爆破、減少單孔裝藥量、開挖減振溝等。

6結語

重慶軌道交通在施工及運營過程中的環境影響有著與其他城市不同的特點，針對這些特點，需要在規劃環評和項目環評中給予重點關注。建議通過現場實測確定列車源強及振動衰減參數;從橋梁設計、減振設計、行車速度優化等多方面提出鋼橋綜合減振降噪措施;充分結合地形特點，優化風亭、冷卻塔選址;推薦采用TBM掘進及裝配式施工工藝，減少施工環境影響。

作者:劉劍梅 雷志斌 楊軍 劉玉潔 單位:中冶賽迪重慶環境咨詢有限公司