铁路振动对长城遗址影响分析方法研究

环境影响评价

HUANJINGYINGXIANGPINGJIA

參环境影响评价

铁路振动对长城遗址影响分析方法研究

左丽丽

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600)

摘要:作为中国古代伟大的军事防御工程，长城分布范围广泛。由于受线路走向、地形、技术、经济等因素

，铁路以隧道形式通过长城遗址，对长城遗址的影响主要体现在施工期隧道施工和运营期列车运行 产生的振动对长城本体结构影响。目前针对铁路隧道工程对古建筑的研究较少，本论文对铁路振动对长 城遗址影响分析方法进行了初步研究，旨在为类似项目提供参考。

关键词:铁路;长城遗址;振动;方法中图分类号:X24

文献标识码:B

文章编号:2095-672X(2017)01-0014-03

DOI：10.167/j.cnki.cnl5-1369/X.2017.01.004

Study on the analysis method of raU vibration impact on

the ruins of the Great Wall site

Zuo Lili

(China Railway Fifth Survey And Design Institute Group Co., Ltd, Beijing 102600)Abstract：As a great military defense project in ancient China, the Great Wall has a wide range of distribution. Due to the restricted to 出e line，topo穿aphy，technical，economic and o出er factors，railway in the f〇™ of a tunnel through the mins of 出e Gre^^ mins of the Great Wall mainly reflected produced during constmction in tunnel constiiiction and operation of the train vibrati^^ great wall body structure. At present, there are few studies on the ancient buildings in the railway tunnel project, this paper makes a pre­liminary study on the influence of Railway Vibration on the the Great Wall ruins, aiming to provide reference for similar projects.

K©y word：Railway; The Great Wall mins; Vibration; Methods

作为中国古代伟大的军事防御工程，长城绵延 于北京、天津、河北、辽宁、内蒙古、甘肃等13个直辖 市、省和自治区，是世界上规模最大的文化遗产。由 于受线路走向、地形、技术、经济等因素，铁路和 长城两者存在呈“十”字交叉的情况。根据《长城保 护条例》第十二条第二款规定:“进行工程建设应当 绕过长城。无法绕过的，应当采取挖掘地下通道的 方式通过长城;无法挖掘地下通道的，应当采取架设

桥梁的方式通过长城。任何单位或者个人进行工程 建设，不得拆除、穿越、迁移长城。”铁路工程无法绕 避长城遗址时，以隧道形式通过长城遗址满足保护 要求，工程建设对长城遗址的影响主要体现在施工 期隧道施工和运营期列车运行产生的振动对长城本 体结构影响。李晗民[1]、何吉成p]等采用了理论计算, 实际测试和有限元模拟分析等方法研究下穿铁路对 长城主体的振动影响。本论文对铁路振动对长城遗

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左丽丽

铁路振动对长城遗址影响分析方法研究

址影响分析方法进行了初步研究，旨在为类似项目 提供参考。

点至计算保护对象间的地形、地质条件相关的系数 和衰减指数，参照表1选取。

表1

爆区不同岩性的K、a值

1險道施工振动对长城遗址的影响分析

隧道施工时产生的振动,与采用的施工工艺相 关。部分隧道具有埋深浅、地层岩性差、存在地下水 (需降低地下水位）、周围环境复杂(邻近既有建、构 筑物)等特点，可选用浅埋暗挖法施工工艺。浅埋暗 挖法为非爆破施工工艺，机械化程度较低，采用的主 要施工机械以破碎锤、掘进机为主，施工中遵照“管 超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的施 工原则，先注浆后开挖，控制地面沉降，不会对长城 遗址产生明显影响。大多隧道采用钻爆法施工工 艺，爆破作业将会产生较大振动。1.1爆破振动控制标准

《爆破安全规程》(GB6722-2014)中规定一般建 筑物和构筑物的爆破振动安全性应满足安全振动速 度的要求。其中“一般古建筑与古迹”地面质点的安 全振动速度规定为0.1 ~〇.2cm/S。于晨昀[3]汇总了部 分国家的爆破振动容许振动速度和国内类似工程施 工容许振动速度,均大于0.2Cm/s〇因此，建议爆破施 工时，振速控制在0.2cm/s以内。1.2影响预测方法

为了控制爆破振动对建筑物的影响，对爆破振 动安全允许距离按下式计算：

岩性坚硬岩石中硬岩石软岩石

K50 〜150150〜250250〜350

a1.3 〜1.51.5-1.81.8-2.0

1.3实例分析

以改建铁路包兰线银川至兰州段扩能工程为 例，穿过胜金关段明长城的永兴隧道围岩类别为IV、

V级,属软岩石和弱硬岩石，隧道顶部距长城根部的

垂直距离约32m，隧道两端进、出口距长城的水平距 离分别约为200m、85m，隧道长约0.285km。

若长城地基处的振动速度按〇.3cm/S控制，按最 不利情况,K取350、a取1.8，按式1计算，则微差或秒 差爆破中允许的最大单段用药量为〇.13kg(或齐发爆 破时取总炸药量），可采用微差钻爆法。

在隧道施工过程中,应对长城进行不间断监测， 监测内容包括:长城基础处震动速度、位移、倾斜、沉 降、裂缝等，并对监测数据进行实时分析，及时反馈, 根据震动速度的监测结果调整隧道施工措施。

2运营期列车振动对长城遗址影响分析

运营期,列车运行引起的振动通过土地传播，传

至长城处可能会引起长城遗址结构变化。

2_1参考标准

铁路振动对长城遗址的振动影响分析按照中华 人民共和国住房和城乡建设部2008年9月24日发布 的《古建筑防工业振动技术规范》(GByT50452-2008) 中古建筑砖结构的容许振动速度标准,详见表2。

式中：R—爆源至保护目标距离(m) ; Q—炸药 量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量 (kg); V—爆破振动安全允许振速(cm/s) ;K、ct—爆破

表2

古建筑砖结构的容许振动速度[V](mm/s)

保护麵

全国重点文物保护单位省级文物保护单位市级文物保护单位

控制点位置承重结构最高处承重结构最高处承重结构最高处

控制点方向

水平水平水平

砖砲体Vp(m/s)

<16000.150.270.45

1600 - 21000.15 〜0.200.27-0.360.45 〜_

>21000.200.360.60

(注：当Vp介于1600〜2100m/s之间时，[v]采用插入法取值。）

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M/环境与发展

环境影响评价

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2.2影响预测方法

根据《古建筑防工业振动技术规范》（GB/

T50452-2008)，距离列车振源中心r处地面的水平向

的振动实测试验,列车速度提高，其激励产生的振动 速度也相应提高，列车运行速度与其产生的振动速 度间可按以下关系计算：

H

S

振动速度按下式计算：

。4

(式3)

Vr=V〇Y^

exP[-«〇/〇(式2)

式中:V—列车运行速度;v—列车运行产生的振

式中：R—距振源中心i•处地面振动速度；〃。处地面振动速度(mm/s);〜一振源半径(m)(路基、桥梁取3m,隧道取实测数据参考点半径）；s。_ 与振源半径等有关的几何衰减系数；《。一土的能量吸收系数(s/m) ; /◦_地面振动频率(Hz)。

根据1999年完成的部控科研项目《高速列车运 营振动对虎丘塔稳定性评估试验研究》对既有铁路

表3

2.3实例分析

以改建铁路包兰线银川至兰州段扩能工程为 例，穿过胜金关段明长城的永兴隧道围岩类别为IV、

V级，属软岩石和弱硬岩石，隧道顶部距长城根部的

垂直距离约32m，隧道两端进、出口距长城的水平距 离分别约为200m、85m,隧道长约0.285km。

类比某运营铁路的监测数据，详见表3。

某运营铁路隧道外顶部地面振动速度实测结果

隧道埋深H

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测点位置隧道正上方

通过车型客车

机车类型内燃机车

车速(km/h)35 〜45

横向水平振动速

度(mm/s)0.084

备注振动速度为最

大峰值

某运营铁路列车通过隧道时的速度为40km/h，取0.8000,《。取usxKr，可知列车通过永兴隧道

隧道外顶部的横向水平振动速度为0.084mm/S。根时，对隧道顶部明长城遗址产生的振动速度值低于 据式3，运营速度200km/h时，列车运行产生的振动速全国重点文物保护单位容许振动速度标准值要度为0.160mm/s。按照式2计算，。按工程所处区域

表4

敏感目标处振动速度预测值

求。

敏感目标名称明长城遗址

预测点位永兴隧道进口

永兴隧道顶城遗址位置

永兴隧道出口

距离(m)2003285

主频(Hz)3.133.133.13

振动速(mm/s)

0.0250.1050.047

标准(mm/s)

0.150.150.15

根据铁路振动产生机理，铁路车辆、轨道条件、运营管理等因素直接关系到铁路振动源强的大小， 在这些方面采取改进措施，可减轻铁路振动对长城 遗址的影响。

一个重要的课题。目前针对铁路隧道工程对古建筑的研究较少，可参照的实际运营铁路的监测数据亦 有限。本论文介绍了铁路隧道工程施工期和运营期 振动对长城遗址影响分析的实际方法，但铁路隧道 工程振动影响受铁路车辆、轨道条件、地质条件、施 工工艺等因素影响，实际项目评估中应区别对待。

参考文献

3结论

我国文物古迹众多，长城是世界上规模最大的

文化遗产。近年来，随着城际高铁等铁路工程的建 设，评估铁路工程振动对文物古迹的影响日益成为

[1]李晗民.京张城际铁路隧道工程对长城的影响分析

(下转24页）

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/环境与发展

环境影响评价

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不可能正确地、及时地反映出各科室特殊污水的处 理效果;如果声环境监测点位不全面，就不可能正确 地、及时地反映出噪声源对医院敏感目标的影响情况。

目前多数医院项目环评在制定监测计划时，只 在医院污水总排口设置监测点位，忽视了在科室处 理设施出口设置监测点位。《医疗机构水污染物排放 标准》(GB18466-2005)中对取样与监测作了明确规 定:对污水中重金属总汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、 总铅、总银要在科室处理设施排出口取样，对总a、总

P要在衰变池出口取样监测。所以如果这些科室的

(2) 因医院某些区域(如住院楼)有很髙的噪声

敏感性，环评不仅要保证敏感目标的声环境质量达 标，还应保证声环境质量最优,评价时首先应对工程 设计中声源的位置进行分析和合理的调整,再提出 最严的噪声治理措施。并明确调整后的声源布置, 以便建设单位落实到工程设计和建设中。

(3)

为保证医院内环境空气质量最优，环评不能

忽视对小型锅炉烟囱高度的确定和烟囱高度建设的 可行性评价，否则医院不宜建设锅炉。

(4)

为保证医院各部门污染处理设施正常运行,

环评在制定污染源监测计划时不能忽视在产生特征 水污染物的科室处理设施出口设置污水采样点和在 医院住院楼等噪声敏感区域设置噪声采样点。参考文献

[1]

中华人民共和国环境保护部.医疗机构水污染物排

放标准（6818466-2〇〇5)[8].111^口://1〇3.1110?.吕€^.(；11/11」1311-

特征水污染物放到医院总排口监测,毫无疑问检测 出的污染物浓度得到了很大的稀释,与标准值比对 是不正确的，是不可能正确地、及时地反映出各科室 特殊污水的处理效果的。

对声环境监测点位的设置，多数环评也同工业 项目一样,只在院界外四周布设，却忽视了在医院敏 感建筑物如住院楼处设置点位。监测数据只能反映 出院界的噪声值，却反映不出噪声源对医院内部真 正的敏感目标的影响。

bz/bzwb/shjbh/swrwpfbz/200601/120060101_69193. shtml, 2006年1月1日.

[2] 中华人民共和国环境保护部.声环境质量标准

(GB3096-2008)[S]. http：//kjs. mep. gov. cn/hjbhbz/bzwb/

评11^/31^21匕2/200809八20080917_128815.3111；1111,2008年10

5结论

(1)为能保证医院建成后特殊科室的污水能单

月1曰.

[3]

中华人民共和国环境保护部.锅炉大气污染物排放

独收集处理，环评不能忽视对工程设计中传染病房、 检验科、口腔科等产生特征污染物的污水单独收集 处理的基础工程设计的可行性分析,治理措施要与 基础工程设计结合起来分析，以便建设单位能落实 到工程设计和建设中。

标准（GB13271-2014) [S] _ http: //kjs_ m印_ gov_ cn/hjbhbz/bzwb/dqhjbh/dqgdwrywrwpfbz/201405/t20140530_ 276318. shtml,2014年7月 1 日.

收稿日期= 2016-12-26

作者简介:李腊英(1965-)，女,大学本科学历，学士学位,

高级工程师，主要从事环境影响评价工作.

(上接16页）

[M].西南交通大学,2015.

许振动速度研究[•!].铁道标准设计,2012 (增刊）：39-42.

收稿日期=2016-12-16

[2]

何吉成.京张城际铁路隧道列车对水关长城的振动 作者简介:左丽丽(1984-),女，主要从事铁路环境保护相

关勘察设计咨询工作.

影响[J].路基工程,2010(6) = 31-33.

[3] 于晨昀.张呼客运专线隧道下穿长城烽火台遗址容

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