【地鐵沿線震動】地鐵沿線房的震動有多大 地鐵運(yùn)行對建筑物的震動影響

近年來，隨著城市面積的擴(kuò)大和社會節(jié)奏的不斷加快，地鐵運(yùn)行對周圍環(huán)境的振動影響問題亦越來越嚴(yán)重。國際上早已把振動列為一大環(huán)境公害，國內(nèi)外學(xué)者已著手研究地鐵振動產(chǎn)生的原因、傳播規(guī)律、對周圍環(huán)境及人體的危害和控制方法。

對于軌道交通系統(tǒng)，由于地鐵列車的移動，車輪與軌道接觸引起軌道周期性的振動，以及車輪在軌道接縫處引起的沖擊振動。這些振動經(jīng)鋼軌通過道床傳到隧道結(jié)構(gòu)，再通過隧道結(jié)構(gòu)傳遞到周圍的土層中，進(jìn)而通過土層向四周傳播，誘發(fā)了附近地下結(jié)構(gòu)以及地面建筑物的二次振動。

地鐵隧道振動的傳播主要以橫波、縱波和表面波的形式傳播，日本的ErichiTaniguehi研究表明：位于地下2m深處的振動加速度值為地表的20%～50%；4m深處為10%～30%。可見在地鐵運(yùn)行產(chǎn)生的振動中，表面波占主要地位，對建筑物有直接影響。地鐵隧道振動的傳播與振動頻率等動力特性以及土層分布、土質(zhì)、地下水、障礙物等有關(guān)，并且，由于各地域土層分布差別較大，地鐵振動引起的動力響應(yīng)及波的傳播特性不盡相同，因此地鐵運(yùn)行引起的振動及其傳播規(guī)律較為復(fù)雜且具有地域性。

地鐵沿線房的震動有多大

為緩解交通壓力，地鐵不得不穿過城市中密集的居民區(qū)、商業(yè)中心，而且目前都是采用淺埋方式，地鐵隧道離建筑物越來越近。將來隨著地鐵交通系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地鐵隧道鄰近建筑物的情況越來越多，同時地鐵運(yùn)行的總體密度逐步提高，振動的影響日益增大。

剛剛可以感覺到的振動并不影響人們的睡眠；但對較敏感的人或患病者而言，則會產(chǎn)生影響。當(dāng)振動加速度達(dá)到65dB（分貝）時，對睡眠有輕微影響；達(dá)到69dB時，所有輕睡的人將被驚醒；達(dá)到74dB時，除酣睡的人外，其他人將驚醒；達(dá)到79dB時，所有的人都將驚醒。

對某城市地鐵車輛段附近進(jìn)行的現(xiàn)場測試結(jié)果表明，當(dāng)?shù)罔F列車以15～20km/h速度通過時，地鐵正上方居民住宅的振動高達(dá)85dB，如果地鐵速度達(dá)到正常運(yùn)行時的40km/h，甚至最高時的70km/h時，其振級應(yīng)該還要大得多，可見列車運(yùn)行引起的振動已不同程度地影響了建筑物的安全和居民的日常生活。廣州地鐵一號線上的一幢9層框架房屋，實測數(shù)據(jù)表明室內(nèi)的Z振級為79.2～85.2dB，超出了《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》（GB10070-88）規(guī)定的城市“混合區(qū)”，即一般商業(yè)與居民混合區(qū)晝間Z振級標(biāo)準(zhǔn)75dB、夜間72dB的要求。

已有調(diào)查表明，地鐵列車在隧道內(nèi)高速運(yùn)行時，距軌道水平距離1.5m處，振級平均值為81dB，距軌道水平距離24m處，振級平均值為71.6dB。這說明隨著距軌道水平距離的增加，振級將不斷衰減。此外，地鐵振動影響的范圍在很大程度上還取決于列車通過的速度及隧道的埋深。速度越高，振動干擾越強(qiáng)，響應(yīng)的影響范圍越大，埋深越大，影響范圍也越小。隨距離增大而振動強(qiáng)度減弱的規(guī)律也適用于沿線建筑物。由于列車運(yùn)行所引起的地面水平振動，在傳播過程中的衰減要快于垂直方向，因而沿線建筑物內(nèi)垂直方向的振動將大于水平方向的振動。實測結(jié)果表明：樓房的水平振動一般小于垂直振動十幾分貝，因此在評價樓房受列車運(yùn)行所引起的振動影響時，可以垂直方向為主。

對于建筑物的平面而言，其縱向勁度大于橫向勁度，所以無論建筑物的走向與線路的相對位置如何，當(dāng)建筑物受到列車運(yùn)行所引起的振動影響時，總以其橫向大于縱向振動的規(guī)律出現(xiàn)。就不同樓層高度而言，一般來說，對于低層建筑，特別是在四層以下，隨著樓層的增高，振動的強(qiáng)度有增大的趨勢。隨著列車速度的提高，附近建筑物內(nèi)測得的振動有增大的趨勢，尤其樓房內(nèi)側(cè)的振動表現(xiàn)得特別明顯。而由列車振動引起的沿線地面建筑物的振動，其振級的大小又與建筑物的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)類型以及與地鐵的距離有密切的聯(lián)系。對于基礎(chǔ)良好、質(zhì)量較大的高層鋼筋混凝土建筑，由于其固有頻率低，不易被激勵起較大的振動，因而其振級較自土壤傳來的振級有相當(dāng)大的衰減，衰減量可達(dá)10～20dB，因此在距地鐵隧道水平距離32m處，高層建筑物地下室內(nèi)實測振級不大于60dB，一層以上則測不出地鐵行駛時引起的振動；基礎(chǔ)一般的磚混結(jié)構(gòu)住宅樓可衰減5～10dB；而基礎(chǔ)較差的建筑，如輕質(zhì)結(jié)構(gòu)或淺基礎(chǔ)的建筑，則衰減量很少，其振級與土壤振級相近，甚至還會出現(xiàn)室內(nèi)振動大于室外地面振動的現(xiàn)象。

地鐵振動對建筑物的影響

振動對建筑物的影響，輕微的會出現(xiàn)墻皮剝落、墻壁龜裂、地板裂縫，嚴(yán)重則導(dǎo)致基礎(chǔ)變形或下沉。目前，許多發(fā)達(dá)國家制定了建筑物允許的振動標(biāo)準(zhǔn)。日本規(guī)定，對于教堂、舊紀(jì)念館的位移允許值為0.127mm，振動速度允許值v=5mm/s，振動加速度允許值為0.102g；德國也制定了根據(jù)不同的振幅或速度和頻率，評估對建筑物可能造成損壞的各種情況：無損壞、粉刷出現(xiàn)裂縫、承重結(jié)構(gòu)可能損壞、承重結(jié)構(gòu)損壞。但我國尚無相應(yīng)的專門標(biāo)準(zhǔn)，只能參照一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建筑物的振動評估。

地鐵的運(yùn)行是一個長期的、每天均持續(xù)很長時間的過程，即使不足以在短時間內(nèi)對建筑物產(chǎn)生明顯的影響，長期積累之后，對建筑物的疲勞損傷、安全性能下降等方面的結(jié)果如何，都需要進(jìn)行較為準(zhǔn)確的評估。

對地鐵運(yùn)行引起鄰近建筑物的振動問題，除了需要研究振動對建筑物的影響及需采取的相應(yīng)措施，還需研究建筑物的振動對其中人員造成的影響及需要采取的相應(yīng)措施。在某種情況下，即使地鐵運(yùn)行引起的振動不足以影響建筑物的安全性，但由于干擾頻繁，也會對建筑物內(nèi)的人員產(chǎn)生一定的生理、心理影響。隨著全社會環(huán)保意識及環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的提高，地鐵系統(tǒng)的振動影響將日益引起人們的關(guān)注。