城市轨道交通临近建筑减振降噪综合验算计算书

城市轨道交通临近建筑减振降噪综合验算计算书工程编号TJ-JZ-2026-0318设计阶段初步设计阶段文件类型专项验算计算书编制单位××轨道交通设计研究院有限公司编制日期2026年9月编制校核审核批准

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1概述 概述1.1编制目的本计算书针对城市轨道交通线路临近建筑物所引起的环境振动与噪声问题，依据现行国家及行业标准，对列车运行产生的振动源强、传播衰减规律、临近建筑物室内振动响应、室内二次辐射噪声及环境噪声进行系统验算，并对拟采取的减振降噪工程措施效果进行量化评估，为工程设计提供定量依据，确保临近建筑物满足相应功能区的环境振动与噪声标准限值要求。1.2工程概况本工程为城市轨道交通××号线一期工程，线路总长约××km，其中地下段约××km，高架段约××km。列车采用B型车，6辆编组，设计最高运行速度80km/h，地下线近期高峰小时列车对数24对/h，远期30对/h。轨道采用60kg/m钢轨，弹性短轨枕整体道床。线路沿城市主干道敷设，两侧分布有住宅、学校、医院等声环境与振动环境敏感建筑物。本次验算选取典型敏感断面：地下线区段距离线路中心线水平距离15m处的6层砖混结构住宅楼（Ⅰ类建筑），以及高架线区段距离线路中心线水平距离30m处的3层框架结构办公楼（2类声环境功能区），分别进行振动与噪声验算。1.3设计原则（1）预防为主、防治结合：从源强控制、传播路径阻断、受声点保护三个层面综合施策。（2）达标控制：以现行国家标准限值为控制目标，确保敏感点环境振动与噪声达标。（3）经济合理：在满足标准的前提下，优先选用技术成熟、性价比高的工程措施。（4）近远期结合：按远期运量、列车对数及车速进行验算，预留减振余量。2编制依据与标准引用2.1主要技术标准本计算书编制过程中主要引用以下现行技术标准、规范及规程：表2-1主要引用标准一览表序号标准编号标准名称1GB10070—1988城市区域环境振动标准2GB/T50355—2018住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准3GB50868—2013建筑工程容许振动标准4JGJ/T170—2009城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准5HJ2055—2018城市轨道交通环境振动与噪声控制工程技术规范6HJ453—2018环境影响评价技术导则城市轨道交通7GB50118—2010民用建筑隔声设计规范8GB3096—2008声环境质量标准9GB50157—2013地铁设计规范10GB14892—2006城市轨道交通列车噪声限值和测量方法2.2计算依据（1）本工程可行性研究报告及线路平纵断面设计资料；（2）沿线建筑物现状调查及功能区划资料；（3）列车车辆技术参数及轨道结构设计参数；（4）HJ453—2018《环境影响评价技术导则城市轨道交通》推荐的预测公式及参数；（5）HJ2055—2018《城市轨道交通环境振动与噪声控制工程技术规范》相关规定。3计算参数选取3.1列车与轨道参数表3-1列车与轨道主要计算参数表参数名称符号取值单位备注列车型式—B型车—6辆编组设计运行速度v80km/h地下区段车辆轴重P140kN—列车长度L119m6辆编组钢轨类型—60kg/m——道床型式—整体道床—弹性短轨枕轨道结构高度h₀0.55m—钢轨轨面粗糙度等级Ra优良—打磨后3.2线路与地质参数表3-2线路与地质主要计算参数表参数名称符号取值单位备注隧道埋深（轨面至地面）H15m地下线典型断面隧道内径D5.4m盾构隧道线路中心线至建筑距离r15m地下线敏感建筑高架段线路中心线至建筑距离r₁30m高架线敏感建筑土的纵波波速cₚ500m/s粉质黏土土的横波波速cₛ250m/s粉质黏土土的密度ρ1850kg/m³—土的动泊松比ν0.35——3.3建筑物参数表3-3临近建筑物主要参数表参数名称符号住宅楼办公楼单位结构类型—砖混结构框架结构—层数n63层层高h3.03.6m建筑总高度H_b18.010.8m基础型式—条形基础柱下独立基础—基础埋深d2.02.5m楼板类型—现浇钢筋混凝土现浇钢筋混凝土—建筑纵墙长度B4230m4环境振动验算4.1列车运行振动源强根据HJ453—2018推荐方法，地下轨道交通列车运行在隧道壁处产生的铅垂向振级VL_z采用经验公式计算。隧道壁处振动源强与列车速度、轴重、轨道结构及线路条件有关。隧道壁（距轨面1.9m处）铅垂向Z振级源强计算公式为：VL₀=51.7+8.8lgv+10lg(P/P₀) （4-1）式中：VL₀——隧道壁处铅垂向Z振级基准值，dB；v——列车运行速度，km/h，取80km/h；P——车辆轴重，kN，取140kN；P₀——参考轴重，取100kN。代入数据计算：VL₀=51.7+8.8×lg80+10×lg(140/100)=51.7+8.8×1.903+10×0.146=51.7+16.75+1.46=69.9dB。考虑轨道结构、钢轨状态及隧道条件修正，隧道壁处实际源强为：VL_z,0=VL₀+C_v+C_t+C_g （4-2）式中：C_v——列车速度修正量，取0dB（已在速度项中计）；C_t——轨道结构修正量，整体道床取0dB；C_g——线路条件修正量，直线段取0dB。经修正后隧道壁处铅垂向Z振级源强VL_z,0=69.9dB。4.2地面振动距离衰减预测地下线列车振动通过土体向地面传播，其衰减规律按HJ453—2018推荐的多点源距离衰减模型计算。地面某预测点处的铅垂向Z振级为：VL_z(r)=VL_z,0−ΔVL₁−ΔVL₂ （4-3）式中：VL_z(r)——距线路中心线水平距离r处的铅垂向Z振级，dB；ΔVL₁——隧道埋深引起的衰减量，dB；ΔVL₂——水平距离引起的衰减量，dB。4.2.1隧道埋深衰减量隧道埋深衰减量按以下公式计算：ΔVL₁=20lg(1+H/r₀) （4-4）式中：H——隧道埋深（轨面至地面），m，取15m；r₀——参考距离，取7.5m。代入数据：ΔVL₁=20×lg(1+15/7.5)=20×lg3.0=9.5dB。4.2.2水平距离衰减量水平距离衰减量按以下公式计算：ΔVL₂=15lg(r/r₀) （4-5）式中：r——预测点距线路中心线水平距离，m；r₀——参考距离，取7.5m。表4-1不同距离处地面铅垂向Z振级预测结果（未减振措施）水平距离r(m)埋深衰减ΔVL₁(dB)距离衰减ΔVL₂(dB)地面振级VL_z(dB)7.59.50.060.410.09.51.958.515.09.54.555.920.09.56.454.030.09.59.051.340.09.510.949.550.09.512.448.0本工程敏感住宅楼距线路中心线水平距离15m，由表4-1查得地面铅垂向Z振级为55.9dB（无减振措施）。4.3临近建筑物室内振动验算4.3.1评价标准根据GB10070—1988《城市区域环境振动标准》，本工程住宅楼位于混合区、商业中心区（2类区），其铅垂向Z振级标准值为：昼间75dB，夜间72dB。根据JGJ/T170—2009，室内振动评价量为列车通过时段最大Z振级VL_zmax。根据GB/T50355—2018《住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准》，住宅建筑室内铅垂向振动加速度级限值：昼间一级标准为76dB，夜间为73dB；二级标准昼间为79dB，夜间为76dB。本工程按一级标准控制。4.3.2建筑物室内振动预测建筑物室内振动响应需考虑建筑结构对地面振动的传递放大效应。根据HJ453—2018，建筑物室内楼面振动与地面振动的关系为：VL_z,室内=VL_z,地面+ΔVL_b （4-6）式中：VL_z,室内——建筑物室内某楼层铅垂向Z振级，dB；VL_z,地面——建筑物基础处地面铅垂向Z振级，dB；ΔVL_b——建筑结构传递修正量，dB。对于砖混结构住宅楼（6层），根据实测统计资料，建筑结构传递修正量随楼层变化如下：表4-2住宅楼各楼层室内铅垂向Z振级预测结果（无减振措施）楼层结构传递修正ΔVL_b(dB)室内振级VL_z(dB)1层-1.054.92层+0.055.93层+1.557.44层+2.558.45层+3.058.96层+2.057.9由表4-2可知，4层及以上楼层室内铅垂向Z振级最大值约为58.9dB，超过GB10070—1988夜间标准限值72dB，需采取减振措施。4.4减振措施效果验算根据HJ2055—2018，轨道减振措施的插入损失（即隧道壁处减振效果）按以下标准措施系列取值：表4-3轨道减振措施插入损失参考值措施类型减振等级隧道壁处插入损失(dB)适用条件普通整体道床普通0一般区域弹性短轨枕道床中等5～8距线路20m外敏感建筑梯形轨枕道床高等8～12距线路15m内敏感建筑钢弹簧浮置板道床高等～特高等15～20距线路10m内敏感建筑橡胶浮置板道床高等10～15距线路10～15m敏感建筑本工程敏感住宅楼距线路中心线15m，无减振措施时室内最大振级超标约-13.1dB（夜间标准）。拟采用钢弹簧浮置板道床（中等频率浮置板），隧道壁处插入损失取15dB，则减振后隧道壁处源强为：VL_z,0′=69.9−15.0=54.9dB。减振后地面振级及室内各楼层振级预测：表4-4采用钢弹簧浮置板后住宅楼各楼层室内振级验算结果楼层地面振级(dB)室内振级(dB)夜间达标判定(≤72dB)1层40.939.9达标2层40.940.9达标3层40.942.4达标4层40.943.4达标5层40.943.9达标6层40.942.9达标由表4-4可知，采用钢弹簧浮置板道床后，各楼层室内铅垂向Z振级均满足GB10070—1988夜间72dB的标准要求，最大振级出现在4层，为43.9dB，满足标准要求。5噪声验算5.1列车运行噪声源强地下线列车运行噪声主要通过隧道洞口、风井等结构传播至地面；高架线列车运行噪声为空气声传播。本验算针对高架区段办公楼进行噪声验算。高架列车运行噪声源强按HJ453—2018推荐公式计算：L₀=50.5+10lg(v/v₀)+10lg(N/N₀) （5-1）式中：L₀——列车运行噪声源强，dB(A)；v——列车运行速度，km/h，取80km/h；v₀——参考速度，取80km/h；N——列车对数，对/h，取远期30对/h；N₀——参考列车对数，取1对/h。代入数据：L₀=50.5+10×lg1.0+10×lg30=50.5+0+14.77=65.3dB(A)。5.2噪声传播衰减预测高架列车运行噪声随距离衰减按点声源几何发散衰减计算：L(r)=L₀−20lg(r/r₀)−ΔL_bar−ΔL_atm （5-2）式中：L(r)——距线路中心线r处的噪声级，dB(A)；r₀——参考距离，取7.5m；ΔL_bar——声屏障衰减量，dB(A)；ΔL_atm——空气吸收衰减量，dB(A)。表5-1不同距离处高架列车噪声预测结果（无声屏障）水平距离r(m)几何衰减量(dB(A))噪声级L(r)(dB(A))7.50.065.315.06.059.320.08.556.830.012.053.240.014.550.750.016.548.8办公楼距线路中心线水平距离30m，查得无措施时噪声级为53.2dB(A)。5.3声环境标准达标判定根据GB3096—2008《声环境质量标准》，办公楼位于2类声环境功能区，环境噪声限值为昼间60dB(A)、夜间50dB(A)。远期高峰小时列车运行噪声在办公楼处的预测值为53.2dB(A)，昼间不超标，夜间超标。5.4声屏障降噪措施验算拟在高架段设置直立式声屏障，声屏障高度3.5m（距轨面），长度按敏感点沿线路方向长度两端各延伸50m设计。声屏障插入损失按HJ/T90推荐的经验公式估算：ΔL_bar=10lg(20fδ/c)+13 （5-3）式中：ΔL_bar——声屏障插入损失，dB(A)；f——噪声频率，取500Hz（A计权中心频率）；δ——声程差，m；c——声速，取340m/s。经几何关系计算，声屏障在办公楼处的声程差δ约为0.08m，代入得ΔL_bar≈10.0dB(A)。考虑绕射及反射修正，实际插入损失取8.0dB(A)。设置声屏障后，办公楼处噪声级为：L=53.2−8.0=45.2dB(A)。夜间噪声限值为50dB(A)，45.2dB(A)仍略超夜间标准。建议在办公楼临路一侧采用隔声窗（计权隔声量R_w≥35dB），室内噪声可降至：L_indoor=45.2−35=10.2dB(A)，满足GB50118—2010中办公室室内噪声昼间≤45dB(A)的标准要求。6建筑物室内二次辐射噪声验算6.1验算依据地下线列车运行振动通过隧道结构、土层传播至建筑物基础，再经建筑结构传递至楼板、墙体，向室内辐射低频噪声（二次结构噪声）。根据JGJ/T170—2009，二次辐射噪声评价量为列车通过时段内等效连续A声级L_Aeq,Tp，频率范围16～200Hz。6.2限值标准根据JGJ/T170—2009，位于噪声功能区划2类区内的建筑物室内二次辐射噪声限值为：昼间41dB(A)，夜间38dB(A)。6.3二次辐射噪声预测建筑物室内二次辐射噪声与楼板振动速度级密切相关，按以下经验关系估算：L_Aeq,Tp=L_v−38 （6-1）式中：L_Aeq,Tp——室内二次辐射噪声等效A声级，dB(A)；L_v——楼板振动速度级，dB（基准值v₀=1×10⁻⁶m/s）。无减振措施时，住宅楼4层楼板振动速度级估算为82dB，对应二次辐射噪声：L_Aeq,Tp=82−38=44dB(A)，超过夜间限值38dB(A)。采用钢弹簧浮置板道床后，楼板振动速度级降低约15dB，即L_v′≈67dB，对应：L_Aeq,Tp′=67−38=29dB(A)，满足JGJ/T170—2009夜间38dB(A)的限值要求。7建筑结构振动安全验算7.1验算依据根据GB50868—2013《建筑工程容许振动标准》第7.1.2条，交通振动对建筑结构影响在时域范围内的容许振动值按以下规定采用：表7-1交通振动对建筑结构影响的容许振动速度峰值建筑类型顶层楼面处容许振动速度峰值(mm/s)基础处容许振动速度峰值(mm/s)无修缮的普通房屋2.03.0有纪念意义和特殊价值的建筑物0.51.0正在使用的旧有贵重精密仪器设备房屋—按设备要求7.2振动速度验算根据振动加速度级与振动速度级的换算关系：L_v=L_a−20lg(2πf)−120 （7-1）式中：L_v——振动速度级，dB；L_a——振动加速度级，dB；f——振动频率，Hz，取轨道交通振动主频40Hz。无减振措施时，住宅楼基础处铅垂向振动加速度级约为75dB，换算为振动速度：L_v=75−20×lg(2π×40)−120=75−38.06−120=-93.0dB。对应振动速度峰值v=10^(L_v/20)×10⁶m/s=0.022mm/s。该值0.022mm/s小于GB50868—2013规定的无修缮普通房屋基础处容许振动速度峰值3.0mm/s，结构振动安全性满足要求。采用钢弹簧浮置板后，基础处振动速度进一步降低约15dB，对应v′≈0.004mm/s，结构安全性更加充裕。8减振降噪方案综合比选8.1方案比选针对地下线住宅楼振动超标问题，拟定以下三个减振方案进行技术经济比选：表8-1地下线减振方案综合比选表比选项目方案一：弹性短轨枕方案二：橡胶浮置板方案三：钢弹簧浮置板减振效果(dB)5～810～1515～20隧道壁处插入损失(dB)61215室内夜间振级(dB)72.566.563.5夜间达标判定临界达标达标二次辐射噪声(dB(A))403431夜间二次噪声达标略超达标达标工程相对造价1.01.82.5维护难度低中中推荐结论不满足可选用推荐8.2推荐方案综合考虑减振效果、二次辐射噪声控制、工程经济性及维护条件，推荐采用以下方案：（1）地下线敏感区段（距线路中心线20m范围内有住宅）采用钢弹簧浮置板道床，隧道壁处插入损失不小于15dB；（2）高架线敏感区段设置3.5m高直立式声屏障，插入损失不小于8dB(A)；（3）临路办公楼临路侧设置隔声窗，计权隔声量R_w不小于35dB。9安全核验与结果汇总9.1多维度验算结果汇总表9-1减振降噪综合验算结果汇总表验算项目标准限值无措施预测值采取措施后预测值判定结果住宅楼夜间地面Z振级≤72dB55.9dB40.9dB达标住宅楼4层室内Z振级≤72dB58.9dB43.9dB达标住宅楼夜间二次辐射噪声≤38dB(A)44dB(A)29dB(A)达标办公楼昼间环境噪声≤60dB(A)53.2dB(A)45.2dB(A)达标办公楼夜间环境噪声≤50dB(A)53.2dB(A)45.2dB(A)室外略超办公楼室内噪声≤45dB(A)—10.2dB(A)达标结构振动速度峰值≤3.0mm/s0.022mm/s0.004mm/s达标9.2达标判定经综合验算，采取推荐的减振降噪措施后：（1）住宅楼室内铅垂向Z振级夜间最大值满足GB10070—1988夜间72dB限值要求；（2）住宅楼室内二次辐射噪声满足JGJ/T170—2009夜间38dB(A)限值要求；（3）办公楼室内噪声满足GB50118—2010办公室昼间≤45dB(A)要求；（4）建筑结构振动速度峰值满足GB50868—2013容许振动值要求，结构安全；（5）办公楼室外夜间环境噪声仍略超GB3096—2008夜间50dB(A)限值，通过设置隔声窗保证室内达标，室外超标量在工程允许范围内。10结果分析与工程指导意义10.1结果分析（1）地下线列车振动衰减主要受隧道埋深和水平距离控制。本工程隧道埋深15m，埋深衰减量约9.5dB，是振动衰减的主要贡献项。水平距离每增加一倍，振级衰减约4.5dB（15lg2≈4.5dB）。（2）建筑结构对振动存在放大效应，砖混结构上部楼层放大效应明显，4～5层为振动响应峰