轨道交通地下段的二次结构噪声预测
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评单位无法顺利开展二次结构噪声预测ꎬ无法准确预测输入参数ꎬ进而导致预测结果存在偏差ꎮ 针对该问题ꎬ在近
年来开展的大量室内振动、二次结构噪声频谱特征和源强研究的基础上ꎬ通过类比同城市典型振动速度频谱ꎬ利用
ＨＪ ４５３—２０１８ 中的精确公式进行二次结构噪声预测ꎮ 实践结果表明ꎬ该方法准确性较好ꎬ可供环评单位或轨道交
噪声与振动的大量实测数据ꎬ提出了室内倍频带声压级与室内地铁倍频带振动加速度级和倍频带中心频率
的经验公式ꎬ用于对地铁周边建筑物内的二次结构噪声进行预测ꎮ ＦＩＡＬＡ 等 [７] 、ＡＴＡＬＬＡ 等 [８] 和康波 [９] 研究
认为ꎬ房间尺寸、室内吸声系数、列车运行速度和轨道形式等都会对室内二次结构噪声产生很大影响ꎮ 辜小
动速度基准值为 １ × １０ － ９ ｍ / ｓꎻｉ 为第 ｉ 个 １ / ３ 倍频程ꎬｉ ＝ １ ~ １２ꎻσ 为声辐射效率ꎬ在通常建筑物楼板振动主
要频率时ꎬσ 可近似取 １ꎻＨ 为房间平均高度ꎬｍꎻＴ６０ 为室内混响时间ꎬｓꎮ
２. ２ 预测常见的问题
结合上述标准和预测公式ꎬ在预测过程中常见的问题有:
ａｓ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔꎬ ｔｈｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ｉｎ ＨＪ ４５３ － ２０１８ ｃａｎ ｍａｋｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ￣ｂｏｒｎｅ ｎｏｉｓｅ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｇｒｏｕｎｄ￣ｂｏｒｎｅ ｎｏｉｓｅꎻ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｌｅｖｅｌꎻ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌꎻ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ
２ 二次结构噪声预测
２. １ 预测模式
对于混凝土楼板而言ꎬ根据 ＨＪ ４５３—２０１８ꎬ单列车通过时段建筑物内二次结构噪声空间最大 １ / ３ 倍频程
声压级 Ｌ Ｐꎬｉ (１６ ~ ２００ Ｈｚ) 的计算式为
Ｌ Ｐꎬｉ ＝ Ｌ ｖｍｉｄꎬｉ － ２２
(１)
式(１) 中: Ｌ Ｐꎬｉ 为单列车通过时段建筑物内空间最大 １ / ３ 倍频程声压级(１６ ~ ２００ Ｈｚ) ꎬｄＢꎻ Ｌ ｖｍｉｄꎬｉ 为单列车通
１. ４１
１. ５８
注:表中数据是根据 ＩＳＯ １００５２—２００４ 的 Ｔａｂｌｅ３ 中给出的混响指数计算得到的ꎬ频率取 １２５ ＨｚꎻＶ 为房间体积ꎬｍ３
０. ６３
０. ７９
０. ７９
１. ２６
１. ４１
１. ５８
１. ７７
２. ３ 解决办法
针对预测过程中常见的问题ꎬ提出以下解决办法ꎮ
第 ４３ 卷 第 ３ 期
２０２０ 年 ９ 月
上 海 船 舶 运 输 科 学 研 究 所 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＳＨＩＰ ＡＮＤ ＳＨＩＰＰＩＮＧ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
Ｖｏｌ. ４３ Ｎｏ. ３
Ｓｅｐ. ２０２０
文章编号:１６７４￣５９４９(２０２０)０３￣００７４￣０５
１) 测量频率:１６ ~ ２００ Ｈｚꎮ
２) 测量量:等效连续 Ａ 声级ꎮ
３) 时间要求:昼间选择高峰时段ꎬ夜间时段内通过的列车应不少于 ５ 列ꎬ测量时间不少于 １ ｈꎮ
１. ２ 地方标准
２００９ 年ꎬ上海市发布了« 城市轨道交通( 地下段) 列车运行引起的住宅室内振动与结构噪声限值及测量
多为居民建筑ꎬ受此类建筑中家具摆放等因素的影响ꎬ实际的混响时间不会很大ꎬ如按 ＩＳＯ １００５２—２００４ 标
准ꎬ对于不同体积的房间ꎬ针对室内是否有家具和地板及墙体的材质等不同情况ꎬ可大致估算各类房间的混
晌时间见表 １ꎮ
ｓ
表 １ 典型房间的室内混响时间
房间类型
内表面材质组合
厨房
有家具房间
卫生间
其他
方法» ( ＤＢ３１ / Ｔ ４７０—２００９) ꎮ 该标准针对« 上海市环境噪声标准适用区划» 中提到的 １ ~ ４ 类声功能区内的
住宅ꎬ分别给出了相应的限值要求ꎬ规定在夜间要同时满足夜间时段等效声级和最大声级的控制要求ꎬ监测
方面的规定如下ꎮ
１) 测量频率:２０ ~ ２０ ０００ Ｈｚꎮ
２) 测量量:昼间 / 夜间等效声级和夜间最大声级ꎮ
则 Ｌ Ｐꎬｉ 的计算式为
Ｌ Ｐꎬｉ ＝ Ｌ ｖｍｉｄꎬｉ ＋ １０ｌｇ σ － １０ｌｇ Ｈ － ２０ ＋ １０ｌｇ Ｔ６０
(２)
７６
２０２０ 年第 ３ 期
上 海 船 舶 运 输 科 学 研 究 所 学 报
式(２) 中: Ｌ ｖｍｉｄꎬｉ 为单列车通过时段建筑物内楼板中央垂向 １ / ３ 倍频程振动速度级(１６ ~ ２００ Ｈｚ) ꎬｄＢꎬ参考振
０ 引 言
地铁二次结构噪声的诱导因素较为复杂ꎬ与影响地铁列车振动传播的诸多因素有关ꎬ而地铁环境振动又
是横波、纵波和表面波综合作用下的复杂波动现象ꎬ其振动机理和传播形态受多种因素的影响ꎮ 影响地铁列
车振动传播的因素包括车辆条件、轨道线路状况、地质条件、隧道埋深和建筑物特性等ꎮ 建筑物内由地铁引
起的振动与建筑物二次结构的特征频率有对应关系ꎬ地铁运行引起的建筑物二次结构噪声频率范围一般在
重型墙体 ＋ 重型硬地面
０. ５０
０.０
１. １２
１. ４１
１. １２
１. ２６
０. ５０
－
－
０. ５０
０. ５６
０. ５６
０. ６３
０. ７９
０. ８９
０. ６３
０. ６３
０. ６３
１. １２
１. ４１
１. ２６
１. ４１
０. ６３
０. ７１
０. ７１
１. ２６
１. ４１
１) 二次结构噪声与振动速度有关ꎬ而导则只给出了振动加速度级的预测方法ꎬ振动速度级如何计算没
有明确ꎮ
２) 按导则所给预测公式预测的二次结构噪声是列车通过时段的噪声ꎬ而非 ＤＢ３１ / Ｔ ４７０—２００９ 中所述
平均到未过车时段的等效声级ꎮ
３) 相比式(１) ꎬ式(２) 是考虑房屋混响时间等因素之后得到的更准确的表达式ꎬ而实际关注的敏感目标
轨道交通地下段的二次结构噪声预测
李晓东ꎬ 王亚晨ꎬ 王巧燕ꎬ 寇英卫ꎬ 刘昊旻
( 中海环境科技( 上海) 股份有限公司ꎬ上海 ２００１３５)
摘 要:轨道交通地下段的二次结构噪声相比振动更易对周围环境产生影响ꎬ２０１８ 年版« 环境影响评价技术导则
城市轨道交通» ( ＨＪ ４５３—２０１８) 给出了预测二次结构噪声的基本方法ꎬ但未给出预测振动速度的方法ꎬ导致部分环
收稿日期:２０２０￣０５￣２６
作者简介:李晓东(１９７６—) ꎬ男ꎬ山东临沂人ꎬ研究员级高级工程师ꎬ主要从事噪声与振动影响评价、减振降噪设计与环保
科研和产品研发等工作ꎮ
李晓东ꎬ等:轨道交通地下段的二次结构噪声预测
７５
结构噪声ꎬ发现二次结构噪声的声压级幅值与振动速度级幅值有关ꎻ同时ꎬ基于地铁周边建筑物内二次结构
( Ｃｈｉｎａ Ｓｈｉｐｐｉｎｇ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ( Ｓｈａｎｇｈａｉ) Ｃｏ. ꎬ Ｌｔｄ. ꎬ Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００１３５ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｇｒｏｕｎｄ￣ｂｏｒｎｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｒａｉｌｗａｙ ｃａｎ ｂｅ ｅａｓｉｌｙ ｐｅｒｃｅｉｖｅｄ ａｎｄ ｍａｙ ｃａｕｓｅ ｃｏｍｐｌａｉｎｔｓ. Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ
２. ３. １ 公式的选择
式(２) 相比式(１) 更准确ꎮ 对于不同类型房间的室内混响时间ꎬ可参照表 １ 中的数值ꎮ 例如ꎬ国内居民
卧室的体积大部分情况下在[３５ꎬ６０) ｍ３ ꎬ混响时间约为 ０. ５６ ｓꎬ利用式(２) ꎬ当 Ｈ ＝ ２. ８ ｍ 时ꎬ有
通设计单位参考ꎮ
关键词: 二次结构噪声ꎻ振动速度级ꎻ振动加速度级ꎻ频谱
中图分类号:Ｕ２３１ꎻＸ８３９. １ 文献标志码:Ａ
Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒｏｕｎｄ￣Ｂｏｒｎｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｒａｉｌｗａｙ
ＬＩ Ｘｉａｏｄｏｎｇꎬ ＷＡＮＧ Ｙａｃｈｅｎꎬ ＷＡＮＧ Ｑｉａｏｙａｎꎬ ＫＯＵ Ｙｉｎｇｗｅｉꎬ ＬＩＵ Ｈａｏｍｉｎ
－
Ｖ∈[１５ꎬ３５) ｍ３
Ｖ∈[３５ꎬ６０) ｍ３
Ｖ∈[６０ꎬ１５０) ｍ３
０. ６３
０. ７１
－
－
０. ５０
－
－
轻型墙体 ＋ 轻型软地面
轻型墙体 ＋ 重型软地面
轻型墙体 ＋ 轻型硬地面
无家具房间
Ｖ∈[０ꎬ１５) ｍ３
轻型墙体 ＋ 重型硬地面
重型墙体 ＋ 轻型软地面
重型墙体 ＋ 重型软地面
重型墙体 ＋ 轻型硬地面
困难ꎬ本文给出相应的解决方法ꎮ
１ 二次结构噪声执行标准
１. １ 国家标准
二次结构噪声执行标准通常参照« 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» ( ＪＧＪ / １７０—２００９) ꎬ该标准给出了 ０ ~ ４ 类不同噪声功能区对应的标准限值要求ꎬ其中监测方面的规定
如下ꎮ
ＨＪ ４５３ － ２０１８ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｂａｓｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ￣ｂｏｒｎｅ ｎｏｉｓｅ. Ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉ￣
ｔｙ ｉｓ ｎｏｔ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄꎬ ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅｓ ｓｏｍｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｆａｉｌ ｔｏ ｕｓｅ ｉｔ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｌｙ. Ｉｔ ｉｓ ｆｏｒ ｓｕｒｅ ｔｈａｔ ｅｒｒｏｎｅｏｕｓ ｉｎｐｕｔ
过时段建筑物内楼板中央垂向 １ / ３ 倍频程振动速度级(１６ ~ ２００ Ｈｚ) ꎬｄＢꎬ参考振动速度基准值为 １ × １０ － ９
ｍ / ｓꎻｉ 为第 ｉ 个 １ / ３ 倍频程ꎬｉ ＝ １ ~ １２ꎮ
式(１) 适用于高度约 ２. ８ ｍ、混响时间约 ０. ８ ｓ 的一般装修的房间( 面积为 １０ ~ １２ ｍ２ ) ꎮ 若偏离该条件ꎬ
安等 [１０] 结合轨道交通的实际情况ꎬ提出了敏感建筑物内二次结构噪声的预测公式ꎮ
由于上述二次结构噪声预测方法很难在环境影响评价中实施ꎬ因此 ２０１８ 年生态环境部在« 环境影响评
价技术导则 城市轨道交通» ( ＨＪ ４５３—２０１８) 中给出了室内二次结构噪声的预测公式ꎬ目前已在环评单位得
到广泛应用ꎮ 鉴于该导则给出的预测公式存在一些不确定参数ꎬ易导致环评单位在使用过程中遇到一定的
１６ ~ ２００ Ｈｚꎬ峰值一般出现在 ５０ ~ ８０ Ｈｚ 频段 [１￣２] ꎮ 由于二次结构噪声主要为低频噪声ꎬ很容易使人的身体
产生不适感 [３] ꎮ
二次结构噪声可借助振动￣声学数值模型进行预测评估 [４] ꎮ 纪纲等 [５] 提出了几种用来计算二次结构噪
声特征值的边界元分析方法ꎮ ＫＵＲＺＷＥＩＬ [６] 采用边界元法与现场实测相结合的方法研究了建筑物内的二次
频率范围为 ２０ ~ ２０ ０００ Ｈｚꎻ
２) 等效值对应的意义不用ꎬＪＧＪ / １７０—２００９ 的等效值为列车通过时段内的等效声级ꎬ而 ＤＢ３１ / Ｔ ４７０—
２００９ 的等效值为测量时段( 通常为 ２０ ｍｉｎ 或 １ ｈ) 内的等效声级ꎬ即该值将列车的影响平均到整个测量时
段ꎬ在相同情况下ꎬ前者的测量值明显大于后者ꎮ
３) 时间要求:测量列车运行时段的等效声级ꎬ测量时间不小于 ２０ ｍｉｎꎬ必要时应测量 １ ｈꎬ测量最大值时
应不少于 ５ 列车通过ꎮ
１. ３ ２ 个标准的区别
上述 ２ 个标准在应用时除了标准值有所不同以外ꎬ还有以下区别:
１) 规定的频率范围不同ꎬＪＧＪ / １７０—２００９ 规定的频率范围为 １６ ~ ２００ Ｈｚꎬ而 ＤＢ３１ / Ｔ ４７０—２００９ 规定的
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｌｅａｄ ｔｏ ｔｈｅ ｗｒｏｎｇ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ. Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｈｅｒｅ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｅｅｐ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｆｏｒ ｙｅａｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ
ｇｒｏｕｎｄ￣ｂｏｒｎｅ ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｕｒｃｅ. Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｅｓｔｅｄ ｃｉｔｙ
年来开展的大量室内振动、二次结构噪声频谱特征和源强研究的基础上ꎬ通过类比同城市典型振动速度频谱ꎬ利用
ＨＪ ４５３—２０１８ 中的精确公式进行二次结构噪声预测ꎮ 实践结果表明ꎬ该方法准确性较好ꎬ可供环评单位或轨道交
噪声与振动的大量实测数据ꎬ提出了室内倍频带声压级与室内地铁倍频带振动加速度级和倍频带中心频率
的经验公式ꎬ用于对地铁周边建筑物内的二次结构噪声进行预测ꎮ ＦＩＡＬＡ 等 [７] 、ＡＴＡＬＬＡ 等 [８] 和康波 [９] 研究
认为ꎬ房间尺寸、室内吸声系数、列车运行速度和轨道形式等都会对室内二次结构噪声产生很大影响ꎮ 辜小
动速度基准值为 １ × １０ － ９ ｍ / ｓꎻｉ 为第 ｉ 个 １ / ３ 倍频程ꎬｉ ＝ １ ~ １２ꎻσ 为声辐射效率ꎬ在通常建筑物楼板振动主
要频率时ꎬσ 可近似取 １ꎻＨ 为房间平均高度ꎬｍꎻＴ６０ 为室内混响时间ꎬｓꎮ
２. ２ 预测常见的问题
结合上述标准和预测公式ꎬ在预测过程中常见的问题有:
ａｓ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔꎬ ｔｈｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ｉｎ ＨＪ ４５３ － ２０１８ ｃａｎ ｍａｋｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ￣ｂｏｒｎｅ ｎｏｉｓｅ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｇｒｏｕｎｄ￣ｂｏｒｎｅ ｎｏｉｓｅꎻ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｌｅｖｅｌꎻ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌꎻ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ
２ 二次结构噪声预测
２. １ 预测模式
对于混凝土楼板而言ꎬ根据 ＨＪ ４５３—２０１８ꎬ单列车通过时段建筑物内二次结构噪声空间最大 １ / ３ 倍频程
声压级 Ｌ Ｐꎬｉ (１６ ~ ２００ Ｈｚ) 的计算式为
Ｌ Ｐꎬｉ ＝ Ｌ ｖｍｉｄꎬｉ － ２２
(１)
式(１) 中: Ｌ Ｐꎬｉ 为单列车通过时段建筑物内空间最大 １ / ３ 倍频程声压级(１６ ~ ２００ Ｈｚ) ꎬｄＢꎻ Ｌ ｖｍｉｄꎬｉ 为单列车通
１. ４１
１. ５８
注:表中数据是根据 ＩＳＯ １００５２—２００４ 的 Ｔａｂｌｅ３ 中给出的混响指数计算得到的ꎬ频率取 １２５ ＨｚꎻＶ 为房间体积ꎬｍ３
０. ６３
０. ７９
０. ７９
１. ２６
１. ４１
１. ５８
１. ７７
２. ３ 解决办法
针对预测过程中常见的问题ꎬ提出以下解决办法ꎮ
第 ４３ 卷 第 ３ 期
２０２０ 年 ９ 月
上 海 船 舶 运 输 科 学 研 究 所 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＳＨＩＰ ＡＮＤ ＳＨＩＰＰＩＮＧ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
Ｖｏｌ. ４３ Ｎｏ. ３
Ｓｅｐ. ２０２０
文章编号:１６７４￣５９４９(２０２０)０３￣００７４￣０５
１) 测量频率:１６ ~ ２００ Ｈｚꎮ
２) 测量量:等效连续 Ａ 声级ꎮ
３) 时间要求:昼间选择高峰时段ꎬ夜间时段内通过的列车应不少于 ５ 列ꎬ测量时间不少于 １ ｈꎮ
１. ２ 地方标准
２００９ 年ꎬ上海市发布了« 城市轨道交通( 地下段) 列车运行引起的住宅室内振动与结构噪声限值及测量
多为居民建筑ꎬ受此类建筑中家具摆放等因素的影响ꎬ实际的混响时间不会很大ꎬ如按 ＩＳＯ １００５２—２００４ 标
准ꎬ对于不同体积的房间ꎬ针对室内是否有家具和地板及墙体的材质等不同情况ꎬ可大致估算各类房间的混
晌时间见表 １ꎮ
ｓ
表 １ 典型房间的室内混响时间
房间类型
内表面材质组合
厨房
有家具房间
卫生间
其他
方法» ( ＤＢ３１ / Ｔ ４７０—２００９) ꎮ 该标准针对« 上海市环境噪声标准适用区划» 中提到的 １ ~ ４ 类声功能区内的
住宅ꎬ分别给出了相应的限值要求ꎬ规定在夜间要同时满足夜间时段等效声级和最大声级的控制要求ꎬ监测
方面的规定如下ꎮ
１) 测量频率:２０ ~ ２０ ０００ Ｈｚꎮ
２) 测量量:昼间 / 夜间等效声级和夜间最大声级ꎮ
则 Ｌ Ｐꎬｉ 的计算式为
Ｌ Ｐꎬｉ ＝ Ｌ ｖｍｉｄꎬｉ ＋ １０ｌｇ σ － １０ｌｇ Ｈ － ２０ ＋ １０ｌｇ Ｔ６０
(２)
７６
２０２０ 年第 ３ 期
上 海 船 舶 运 输 科 学 研 究 所 学 报
式(２) 中: Ｌ ｖｍｉｄꎬｉ 为单列车通过时段建筑物内楼板中央垂向 １ / ３ 倍频程振动速度级(１６ ~ ２００ Ｈｚ) ꎬｄＢꎬ参考振
０ 引 言
地铁二次结构噪声的诱导因素较为复杂ꎬ与影响地铁列车振动传播的诸多因素有关ꎬ而地铁环境振动又
是横波、纵波和表面波综合作用下的复杂波动现象ꎬ其振动机理和传播形态受多种因素的影响ꎮ 影响地铁列
车振动传播的因素包括车辆条件、轨道线路状况、地质条件、隧道埋深和建筑物特性等ꎮ 建筑物内由地铁引
起的振动与建筑物二次结构的特征频率有对应关系ꎬ地铁运行引起的建筑物二次结构噪声频率范围一般在
重型墙体 ＋ 重型硬地面
０. ５０
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１. ４１
１. １２
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０. ５０
－
－
０. ５０
０. ５６
０. ５６
０. ６３
０. ７９
０. ８９
０. ６３
０. ６３
０. ６３
１. １２
１. ４１
１. ２６
１. ４１
０. ６３
０. ７１
０. ７１
１. ２６
１. ４１
１) 二次结构噪声与振动速度有关ꎬ而导则只给出了振动加速度级的预测方法ꎬ振动速度级如何计算没
有明确ꎮ
２) 按导则所给预测公式预测的二次结构噪声是列车通过时段的噪声ꎬ而非 ＤＢ３１ / Ｔ ４７０—２００９ 中所述
平均到未过车时段的等效声级ꎮ
３) 相比式(１) ꎬ式(２) 是考虑房屋混响时间等因素之后得到的更准确的表达式ꎬ而实际关注的敏感目标
轨道交通地下段的二次结构噪声预测
李晓东ꎬ 王亚晨ꎬ 王巧燕ꎬ 寇英卫ꎬ 刘昊旻
( 中海环境科技( 上海) 股份有限公司ꎬ上海 ２００１３５)
摘 要:轨道交通地下段的二次结构噪声相比振动更易对周围环境产生影响ꎬ２０１８ 年版« 环境影响评价技术导则
城市轨道交通» ( ＨＪ ４５３—２０１８) 给出了预测二次结构噪声的基本方法ꎬ但未给出预测振动速度的方法ꎬ导致部分环
收稿日期:２０２０￣０５￣２６
作者简介:李晓东(１９７６—) ꎬ男ꎬ山东临沂人ꎬ研究员级高级工程师ꎬ主要从事噪声与振动影响评价、减振降噪设计与环保
科研和产品研发等工作ꎮ
李晓东ꎬ等:轨道交通地下段的二次结构噪声预测
７５
结构噪声ꎬ发现二次结构噪声的声压级幅值与振动速度级幅值有关ꎻ同时ꎬ基于地铁周边建筑物内二次结构
( Ｃｈｉｎａ Ｓｈｉｐｐｉｎｇ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ( Ｓｈａｎｇｈａｉ) Ｃｏ. ꎬ Ｌｔｄ. ꎬ Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００１３５ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｇｒｏｕｎｄ￣ｂｏｒｎｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｒａｉｌｗａｙ ｃａｎ ｂｅ ｅａｓｉｌｙ ｐｅｒｃｅｉｖｅｄ ａｎｄ ｍａｙ ｃａｕｓｅ ｃｏｍｐｌａｉｎｔｓ. Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ
２. ３. １ 公式的选择
式(２) 相比式(１) 更准确ꎮ 对于不同类型房间的室内混响时间ꎬ可参照表 １ 中的数值ꎮ 例如ꎬ国内居民
卧室的体积大部分情况下在[３５ꎬ６０) ｍ３ ꎬ混响时间约为 ０. ５６ ｓꎬ利用式(２) ꎬ当 Ｈ ＝ ２. ８ ｍ 时ꎬ有
通设计单位参考ꎮ
关键词: 二次结构噪声ꎻ振动速度级ꎻ振动加速度级ꎻ频谱
中图分类号:Ｕ２３１ꎻＸ８３９. １ 文献标志码:Ａ
Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒｏｕｎｄ￣Ｂｏｒｎｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｒａｉｌｗａｙ
ＬＩ Ｘｉａｏｄｏｎｇꎬ ＷＡＮＧ Ｙａｃｈｅｎꎬ ＷＡＮＧ Ｑｉａｏｙａｎꎬ ＫＯＵ Ｙｉｎｇｗｅｉꎬ ＬＩＵ Ｈａｏｍｉｎ
－
Ｖ∈[１５ꎬ３５) ｍ３
Ｖ∈[３５ꎬ６０) ｍ３
Ｖ∈[６０ꎬ１５０) ｍ３
０. ６３
０. ７１
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－
０. ５０
－
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轻型墙体 ＋ 轻型软地面
轻型墙体 ＋ 重型软地面
轻型墙体 ＋ 轻型硬地面
无家具房间
Ｖ∈[０ꎬ１５) ｍ３
轻型墙体 ＋ 重型硬地面
重型墙体 ＋ 轻型软地面
重型墙体 ＋ 重型软地面
重型墙体 ＋ 轻型硬地面
困难ꎬ本文给出相应的解决方法ꎮ
１ 二次结构噪声执行标准
１. １ 国家标准
二次结构噪声执行标准通常参照« 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» ( ＪＧＪ / １７０—２００９) ꎬ该标准给出了 ０ ~ ４ 类不同噪声功能区对应的标准限值要求ꎬ其中监测方面的规定
如下ꎮ
ＨＪ ４５３ － ２０１８ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｂａｓｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ￣ｂｏｒｎｅ ｎｏｉｓｅ. Ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉ￣
ｔｙ ｉｓ ｎｏｔ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄꎬ ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅｓ ｓｏｍｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｆａｉｌ ｔｏ ｕｓｅ ｉｔ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｌｙ. Ｉｔ ｉｓ ｆｏｒ ｓｕｒｅ ｔｈａｔ ｅｒｒｏｎｅｏｕｓ ｉｎｐｕｔ
过时段建筑物内楼板中央垂向 １ / ３ 倍频程振动速度级(１６ ~ ２００ Ｈｚ) ꎬｄＢꎬ参考振动速度基准值为 １ × １０ － ９
ｍ / ｓꎻｉ 为第 ｉ 个 １ / ３ 倍频程ꎬｉ ＝ １ ~ １２ꎮ
式(１) 适用于高度约 ２. ８ ｍ、混响时间约 ０. ８ ｓ 的一般装修的房间( 面积为 １０ ~ １２ ｍ２ ) ꎮ 若偏离该条件ꎬ
安等 [１０] 结合轨道交通的实际情况ꎬ提出了敏感建筑物内二次结构噪声的预测公式ꎮ
由于上述二次结构噪声预测方法很难在环境影响评价中实施ꎬ因此 ２０１８ 年生态环境部在« 环境影响评
价技术导则 城市轨道交通» ( ＨＪ ４５３—２０１８) 中给出了室内二次结构噪声的预测公式ꎬ目前已在环评单位得
到广泛应用ꎮ 鉴于该导则给出的预测公式存在一些不确定参数ꎬ易导致环评单位在使用过程中遇到一定的
１６ ~ ２００ Ｈｚꎬ峰值一般出现在 ５０ ~ ８０ Ｈｚ 频段 [１￣２] ꎮ 由于二次结构噪声主要为低频噪声ꎬ很容易使人的身体
产生不适感 [３] ꎮ
二次结构噪声可借助振动￣声学数值模型进行预测评估 [４] ꎮ 纪纲等 [５] 提出了几种用来计算二次结构噪
声特征值的边界元分析方法ꎮ ＫＵＲＺＷＥＩＬ [６] 采用边界元法与现场实测相结合的方法研究了建筑物内的二次
频率范围为 ２０ ~ ２０ ０００ Ｈｚꎻ
２) 等效值对应的意义不用ꎬＪＧＪ / １７０—２００９ 的等效值为列车通过时段内的等效声级ꎬ而 ＤＢ３１ / Ｔ ４７０—
２００９ 的等效值为测量时段( 通常为 ２０ ｍｉｎ 或 １ ｈ) 内的等效声级ꎬ即该值将列车的影响平均到整个测量时
段ꎬ在相同情况下ꎬ前者的测量值明显大于后者ꎮ
３) 时间要求:测量列车运行时段的等效声级ꎬ测量时间不小于 ２０ ｍｉｎꎬ必要时应测量 １ ｈꎬ测量最大值时
应不少于 ５ 列车通过ꎮ
１. ３ ２ 个标准的区别
上述 ２ 个标准在应用时除了标准值有所不同以外ꎬ还有以下区别:
１) 规定的频率范围不同ꎬＪＧＪ / １７０—２００９ 规定的频率范围为 １６ ~ ２００ Ｈｚꎬ而 ＤＢ３１ / Ｔ ４７０—２００９ 规定的
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｌｅａｄ ｔｏ ｔｈｅ ｗｒｏｎｇ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ. Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｈｅｒｅ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｅｅｐ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｆｏｒ ｙｅａｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ
ｇｒｏｕｎｄ￣ｂｏｒｎｅ ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｕｒｃｅ. Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｅｓｔｅｄ ｃｉｔｙ