南京地铁轨道减振降噪技术的研究与应用
引言
振动与噪音是城市轨道交通的一个复杂问题，它与车辆构造、轮轨接触、轨道结构、道床路基、桥梁隧道、车辆运行速度以及周边环境都有着密切的关系。 为了降低振动和噪音对环境的影响，南京地铁先后对振感较强烈的钓鱼台、廖家巷居民区进行了现场勘查、以及对居民楼有影响的地铁隧道范围轨道结构、状态的全面检查，通过对地铁振动噪音产生的机理研究分析、振感强烈地段振动和噪音的检测，轨道结构改造的方案比选、现场改造实施等一系列措施，来控制相应的振动与噪音问题。 南京地铁振动噪音影响地段的现场情况 2.1地铁振感噪音较强烈地段的居民区情况 南京地铁一号线南北走向，贯穿南京市主要的商业、生活中心，而一部分地下隧道就位于居民区的下方，直接从建筑物旁穿过，钓鱼台小区就是一个典型的案例。 图1所示，下行隧道中心线至钓鱼台 180-182 号居民楼南侧墙体之间的距离L1为11米；与钓鱼台180-182号居民楼处于同一截面处的上行和下行隧道中心线之间的距离L2为9米；该截面处隧道顶部至地面的距离H为6米。隧道在穿越内秦淮河河道时河底距隧道盾构顶部覆土最浅处 0.7 米。 2.2地铁隧道及轨道结构形式 地铁的隧道结构以及轨道结构都与居民楼的振动和噪音有着密切的关系，经过现场的勘查，南京地铁一号线三山街站至中华门站上下行钓鱼台段隧道结构形式为盾构法施工的圆形隧道，直径为 5 米，隧道顶部与地面的距离约为 6米。轨道线路为区间无缝线路，钢轨材质为U75V，规格是60kg/m的重型钢轨，扣件为DTⅥ2 型普通扣件，轨枕为预应力混凝土短枕，道床为混凝土整体道床，地段处于单线隧道曲线段，曲线半径为 400 米，曲线长为 125 米，同时曲线段位于33‰的坡道处，左、右线隧道的中心距离约为 9 米左右。 轨道结构减振降噪的综合控制措施 3.1打磨钢轨表面，使钢轨表面平滑化 消灭轮轨作用面的不平顺，使轮轨接触面平滑化是降低振动和噪声的关键措施之一。目前，轮轨平滑化的主要措施是打磨钢轨上的轮轨作用面，减少轮轨作用面的凹凸。 3.2处理无缝线路中的钢轨低接头 由于低焊头处轮轨冲击作用力大，也是引起轮轨之间振动的原因之一，故对此段线路的钢轨低焊头进行了处理，消灭了低焊头的存在，进一步控制了振动与噪声。 3. 3加装钢轨涂油器设备，减缓钢轨的磨耗 在轮轨作用面之间涂一些润滑油脂，能在一定程度上改善轮轨之间的蠕动率和粘着系数，从而使得钢轨作用面甚至顶面的磨耗减缓，使轮轨之间的冲击力得以减缓。 3.4轨道结构对振动和噪声的控制 轨道结构主要由钢轨、扣件及轨下基础组成。根据振动理论，轮轨之间的振动噪声与轨道各部件的质量、刚度以及结构阻尼密切相关。轨道结构的减振降噪主要是通过改变结构参数来实现。 在综合减振措施的减振效果、材料经济投入、项目改造的施工工艺、以及方案的优缺点等参数，对轨道结构减震降噪方案进行比选后，同时再结合现场轨道、隧道结构等方面的具体调查，最终对南京地铁一号线三山街站至中华门站上下行钓鱼台段减振降噪措施的选型定为Vanguard先锋扣件（见图2）。 图2Vanguard先锋扣件结构示意图 这种结构由英国Pandol公司设计，利用悬浮 在经过合理的轨道结构减振方案选型后，南京地铁对一号线中华门至三山街区间里程为K5+440—K5+550区段的扣件进行了更换改造，将原先的DTVI2型普通扣件更换为Vanguard先锋扣件，上下行各改造110米，共计220米。现场更换扣件数量820套，施工工期一个月。 轨道结构减震降噪综合治理前后的数据对比 5.1项目改造前后居民楼的地面振动对比 项目改 造后，地铁列车通过时，钓鱼台 180 号居民楼一楼楼梯间地面振动昼间的平均 Z 振级分别为 58.3dB（A）和 58.9dB（B），检测数值均低于 GB 10070-88 标准规定的 75dB的振动限值，夜间A和B测点的平均 Z 振级分别为 56.7dB 和57.4dB，其最大值分别为 57.9dB 和 58.5dB，也都低于标准规定的 72dB 的振动限值,。 5.2项目改造前后居民楼室内空气噪音对比 表1给出了202室每辆列车通过时室内空气噪声的检测结果，以及 JGJ/T 170-2009 标准规定的城市轨道交通沿线2 类区域（居住、商业混合区）昼间和夜间的室内噪声限值。 结论 本文结合南京地铁减振降噪项目的整治实例，从地铁运行引起的振动和噪音对居民区的影响及原因分析、轨道结构减振降噪的方案比较及综合性治理措施、治理前后的数据对比几个方面进行了综合阐述，来反映了减振降噪技术在南京地铁的应用和开展，使轨道交通运营产生振动和噪音得以有效的控制。