УДК
69.022.14:699.844
Базанова Инна Амандыковна – д.т.н, профессор (Алматы, ЦАУ)
ПУТИ СНИЖЕНИЯ ШУМА И ВИБРАЦИИ ОТ ПОДЗЕМНОГО ТРАНСПОРТА
Борьба с шумовым загрязнением сегодня – одна из составных
частей охраны окружающей среды, цель которой сохранение здоровья и
работоспособности человека.
Шум в здании вызывают внешние и внутренние источники.
Внешними источниками шума служат все виды транспорта, аэропорты, часть
производственного оборудования промышленных предприятий, сортировочные
железнодорожные станции, газодинамические установки и др.
При движении поездов по наземным и подземным линиям
мелкого заложения метрополитена в зданиях, расположенных на расстоянии до 40 м
от трассы, ощущаются повышенные вибрации и шум, передающиеся через строительные
конструкции. Это отрицательно сказывается на самочувствии людей.
На многих метрополитенах изучают
причины вибрации и шума, разрабатывают различные способы снижения их
уровней.[1].
Исследования идут по нескольким направлениям. В первую
очередь стараются снизить уровни вибрации и шума в элементах пути, тоннельных
конструкциях и подвижном составе. Другое средство защиты от шума –специальные
экраны.
Измерения, проведенные на некоторых
станциях Московского метрополитена, показали, что при прохождении по станции
поезда уровень шума достигает 87-90 дБ при частотах от 31,5 до 63 Гц, наиболее
вредных для слуха.
Чтобы люди с нормальным слухом могли
без напряжения разговаривать и слушать, уровень звукового фона не должен
превышать 60-65 дБ. При повышении его до 90 дБ человек может воспринимать звук
без риска ослабления слуха не более 8 ч. В соответствии с установленными
нормами уровень шума не должен превышать 80 дБ.
Чувствительность человека к вибрации
ярче всего проявляется при частотах 4-8 Гц. На стене здания, расположенного
вблизи от линии мелкого заложения, при движении состава из вагонов типа «Е» со
скоростью 40-60 км/ч измерили уровень вибрации.
Общий уровень виброускорения составил 38-41 дБ, при частотах 31, 5 и 63 Гц –
соответственно 36 и 37 дБ. Такие колебания в помещении вызывают неприятные
ощущения, тем более, что вибрации эти возникают периодически. Постоянная же
вибрация менее ощутима, так как организм к ней привыкает.
Шум высокой интенсивности, как
известно, оказывает на человека чрезвычайно вредное воздействие. В частности,
изменяется ритм сердечной деятельности, повышается кровяное давление,
ухудшается слух. При постоянном шумовом окружении ускоряется процесс утомления,
замедляются физические и психологические реакции. Установлено, что шум понижает
работоспособность при умственном труде до 60, при физическом – до 30 процентов.
С увеличением уровня шума от 70 до 90 дБ
производительность труда снижается на 20 процентов.
Опираясь на практические
исследования, австрийский ученый Гриффт пришел к выводу, что шум является
причиной преждевременного старения и сокращения продолжительности жизни в
крупных городах на 8-12 лет. После шести – восьми лет работы в условиях
повышенного шума начинается устойчивое снижение слуха, критерием риска которого
считается 90 дБ. По нормам медицины уровень шума для сна и отдыха не должен
превышать 30-35 дБ.
По зарубежным данным, 45 процентов
городского шума идет от наземного транспорта, 30 – от промышленных предприятий,
два – от авиации.
Мосметрогипротранс предложил на пути
распространения колебаний устраивать отражающий экран (рис. 1). Проверка
показала, что такой экран уменьшает уровень вибрации при частотах 16; 31,5 и 63
Гц соответственно на 9; 11 и 7,5 дБ. Другой способ уменьшения уровня вибрации и
шума, предложенный этим же институтом, - укладка виброгасителей (рис.2, а). На
Московском метрополитене есть участок пути с балластным корытом на
виброгасителях конструкции инж. Величкина (рис. 2, б). Это устройство оказалось
лучше, чем созданное Мосметрогипротрансом. В метро испытывают также резиновые
подрельсовые прокладки толщиной 20 мм. При частотах более 125 Гц они служат
хорошими виброизоляторами, а также увеличивают звукопоглощение.
Специалисты
разрабатывают конструкцию верхнего строения пути с повышенными виброизолирующими
и антишумовыми свойствами. Эксперименты показали малую эффективность свайных
экранов (рис.3). Виброизолирующие же ковры (рис. 4), прокладки и пустотные
экраны несколько снизили уровень вибрации и шума. Например, резиновые изоляторы
уменьшили вибрацию на 6 дБ, а пустотный экран – на 4-7 дБ.
|
1
– тоннельная обделка; 2
– железобетонные блоки; 3
– резиновые прокладки |
Рисунок 2 – Путь на виброгасителях: а
– конструкции Мосметрогипротранса; б
– конструкции инж. Величкина |
|
Рисунок 3 – Виброзащитный свайный экран |
Рисунок 4 – Конструкция
пути с виброизолирующим ковром: 1 – путевой бетон; 2 – виброизолирующий ковер; 3 – обделка тоннеля |
Рисунок 5 – Путь со скреплением типа «Пендрол»:
1 – железобетонный блок; 2 – резиновая оболочка
На Калужско-Рижском диаметре
Московского метрополитена испытывают путь с балластным корытом на
амортизаторах. Резиновые подрельсовые прокладки толщиной 20 мм уложены на
Ждановско-Краснопресненской линии. За этими участками ведут наблюдения.
На Калининском радиусе уложен
опытный участок пути со скреплением типа «Пендрол» (рис.5). На Рижском радиусе
наблюдают за работой утяжеленных обделок.
В Тбилиси для защиты зданий от вибраций и шума
увеличили до 30 см толщину щебеночного балласта и до 1 м толщину бетонного
основания. Пазуха между креплением котлована и защитной шлакобетонной кладкой
изоляции обделок засыпаны песком, а под рельсами проложены резиновые прокладки.
Путевой бетон и тоннельные конструкции
выбирают по многим причинам. Влияния динамических нагрузок от подвижного
состава на путь и обделку значительны. Работники ВНИИЖТа полагают, что вибрации
элементов пути частотой до 30 Гц возникают, в частности, из-за неровностей на
рельсах. Наибольшее влияние на уровень вибрации и шума оказывают стыки. Поэтому
виброизоляции пути нужно уделять особое внимание. Необходимо также уменьшить
необрессоренные массы подвижного состава, которые, по мнению сотрудников ВНИИ
вагоностроения, порождают большую часть колебаний.
Итак, уже сейчас можно добиться
снижения вибрации и шума. Акустические колебания тоннельных конструкций и
близко расположенных зданий и сооружений происходят в диапазоне частот 20-60
Гц. Дальнейшие исследования и эксперименты целесообразно направить на улучшение
звукопоглощения конструкций. Следует также всесторонне изучить возможности
снижения колебаний в конструкциях пути, отражения и рассеивания акустической
энергии при ее распространении. Есть смысл, видимо, попробовать применить на
одном из участков сразу все предложенные конструкции.
Нами разработана новая конструкция
гасителя вибрации и шума свайного типа, которая состоит из железобетонного
кольца со стыковочными вставками
(рис.6.).
Наружные стыковочные узлы
железобетонных цилиндрических колец представляют собой П-образные выступы,
расположенные параллельно снаружи вдоль наружных образующих колец, причем
одиночный из П-образных выступов расположен на одном конце диаметра кольца, а
два спаренных П-образных выступов, с образованием наружного желоба между ними,
расположены на другом конце диаметра кольца.
При монтаже ж/б кольца опускают в
специальную траншею, вертикально ставят друг на друга торцами в один ряд, при
этом одиночные П-образные выступы одних колец входят в желобы спаренных П-образных
выступов других колец и, таким образом, в плане получается цепь из
цилиндрических колец, контактирующих между собой шарнирно и расположенных вдоль
магистральной линии.
Рисунок 6 – Виброзащитный
экран конструкций КазАТК им.М.Тынышбаева:
а – план взаимного расположения шумозащитного экрана и объектов;
б – то же в дазделе; в – железобетонное кольцо в аксонометрии и в
плане; г – узел соединения железобетонных звеньев; 1 – железобетонное
цилиндрическое кольцо со вставками; 2 – продольные наружные выступы для
вставок; 3 – резиновая прокладка; 4 – транспортная тоннель; 5 – передний фронт
жилого дома
После
завершения монтажа железобетонных колец, на них устанавливают пластинчатые
крышки и пазухи засыпают песком. Для повышения эффективности гашения вибрации,
в щели образованные между П-образными выступами одиночного и образующих желоб
выступами колец устанавливают резиновые
прокладки. Снижение уровня шума достигается за счет воздушного слоя в полости
вертикальных колец.
П-образные
выступы колец могут быть изготовлены монолитно совместно с кольцами или
отдельно с последующим болтовым соединением с трубой. В качестве трубы можно
использовать отработанные трубы газонефтяного хозяйства.
Литература
1. Грачев Ю.И. Уменьшить вибрацию и шум.// Путь №9. М.
1981.
2. Буадзе В.Ш. Какабадзе М.В., Власов С.Л..
Использование шумозащитных экранов в практике борьбы с транспортным шумом.
О.И.ЦНТИ по гражданскому строительству и архитектуре №8. –М. 1985.
3. Факторович А.А. Постников Г.И. Защита городов от
транспортного шума. – Киев: Будiвельник, 1982.