摘要：随着我国经济高速的发展，城市化的不断推进，地铁已经逐渐成为了城市中所不可或缺的一项基础性公共交通工具。地铁数量增多的同时，往往会带来一系列的连锁反应与问题。由于地铁工程深入低下，工程量又十分的巨大，因此会对地理环境与地质带来一定程度的破坏与影响。根据一些专业的技术手段分析可知，地铁的运行会对其所在的地下古建筑带来震动响应影响，在低频段的荷载区域还会对古建筑的震动响应产生波动。因此，为了能够维护地下古建筑的完整度，确保地下古建筑不会被地铁震动所影响，就需要对此展开深入的探究。
关键词：地铁震动；地下古建筑；影响探究
前言：
地铁已经成为了如今城市轨道交通的主要形式之一，一般会集中在城市人口密集的区域。地铁在运行的过程中会经常通过高架桥、隧道等区域，由土地介质向地表与周围产生振动传播，容易引发周围以及地下的二次振动。而很多城市地下拥有大量的古建筑，虽然地铁在建设的过程中会尽量的不去破坏这些地下古建筑，然而在通车后所产生的二次振动却会对这些地下古建筑产生一定的影响，甚至会造成间接的破坏。
一、地铁震动综合分析
（一）地铁震动的主要来源
地铁列车的质量较大，一旦静止在铁轨上时会对铁轨的接触面产生巨大的应力作用。地铁列出启动后，巨大的应力会随着车体一直存在并移动，随着地铁列车速度的增加，强大的应力作用也会向着四周进行扩散，并带动起强大的应力场。地铁列车在实际的运行中伴随着多种复杂的运动与运算规律，会涉及到多项的车轮滚动与相对滑动，还会受到车轮表面的凹凸程度、车轮与铁轨的相对位置与偏移等因素的影响。随着地铁列车速度的加快，铁轨上的车轮受力不均、轨道的平整度以及其他的外在因素也会影响到地铁列车的震动系数。
（二）地铁列车震动传播途径分析
地铁列车在高速运行时所产生的巨大应力震动，其传播途径往往分为两种，一种会直接转化为震动噪声，通过空气传播开来；一种则会通过固体在隧道内部、轨道层面进行传播，直到周边的建筑物内。由于固体相比于气体更能保留震动的能量，因而这种传播方式所造成的威力与破坏力也会更强。
地铁列车的固体震动传播会受到多种因素的影响，枕木的状态、轨道的种类、轨道的生锈情况等都是影响地铁列车固体震动传播效果的影响因素。对于地铁列车周边的古建筑而言，建筑物与地铁列车的相对距离、古建筑所能承受震动的能力、墙体的强度、建筑的质量、玻璃的厚度与强度以及建筑的主要装修材料等都是古建筑受到震动影响大小的因素。在地铁列车产生的所有震动之中，车轮与轨道的直接接触是最大的震动源，整个地铁列车产生的总震动量也往往取决于车轮与轨道的共振，而车轮与轨道的共振又会受到地铁列车速度的直接影响。经过调查后可知，地铁列车在40到80赫兹的频率间震动速度会达到峰值。
（三）建筑物的震动表现
地铁列车的震动表现主要分为空气噪音与固体震动，对古建筑而言，地基的强度、建筑的形态与设计结构是建筑承受地铁列车所带来震动感应大小的主要因素[1]。经过研究发现，古建筑所受到的地铁震动干扰存在着某种函数关系，如果房屋的长度小于地铁列车震动的波长，那么在古建筑内部所勘测到的声波为平移波；而当二者的数值相同时，则会有类似的平移波出现。当古建筑的宽度n与固体震动的波长m满足函数n=m-0.5的时候，共振的效果将会达到顶峰，受到波及的古建筑既有肯能在此情况下出现距离的摇晃震动，甚至坍塌。而在实际的情况中，古建筑的震动效果是难以确定的，即便是相同的震动因数，但所带来的影响也是不同的。因此对地铁列车的震动对古建筑的影响，还需要切合实际的进行判定。
通常而言，目前科学界所普遍承认的一种较为危险的共振，是当地铁列车的前进速率高于周边古建筑的震动传播速率时，古建筑将会受到极大的破坏与影响[2]。古建筑所处的环境也会对其受到震动所带来的影响有着重要的关系，不同的环境与地质所带来的震动效果也会各不相同。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果土壤坚硬程度较高，则地铁列车所产生的震动频率会向着更大的峰值方向前进，如果震动的频率普遍集中在较低的范围内，那么低频所带来的较低阻尼作用会让震动所带来的影响持续的衰减。古建筑内部的结构也是对所受震动效果的重要因素，统筹重型、大型的建筑的抵抗震动效果会更好。
二、减小地铁列车震动影响的方案与对策
（一）地铁列车质量的改进
车轴的质量会与所产生震动的频率呈现正相关作用，因此需要减轻车轴的质量，才会从根本上减少固体震动的频率；悬挂装置的不同也会带来不同的震动效果；车轮也是震动效果产生的直接因素，可以采取使用弹性较大的车轮，将会把隧道的震动频率大幅度的降低；轮轨是另一个影响地铁列车震动效果的直接因素，需要保持轨道平稳光滑；设置固定的弹性钢轨，让地铁列车保持在40赫兹以下的较低频率，降低了因为静态与动态转化过程中所带来的静变形，因而所产生的震动也会降低；隧道的设计构造亦可以进行相应的改善，例如铺设钢材隧道内壁，换用更加厚重的内壁，以减少轨道震动的效果；道碴也会影响到地铁震动产生的效果，可以采取30cm到70cm的道碴，将会把地铁列车所产生的震动在隧道内壁的传播影响降到最低，也可以在道碴连接处改用塑胶材料，进一步的降低震动的传播，但却会对隧道内部的强度带来影响，钢轨易发生一定的形变。
（二）地铁震动控制措施
（1）规划控制
在设计阶段，尽可能的绕开古建筑群较多的地带，与地面上方的主干道、次干道重合；合理的控制地铁线路两侧的建筑物的距离，充分的利用天然屏障阻隔固体震动传播的途径，有效的降低震动带来的影响；
（2）施工阶段的控制
更多的利用弹性元件作为地铁建设的部件，使用阻隔震动效果较高的材料进行施工；增加零部件与元器件的阻尼，更多的使用阻尼较大的元件材料；
（三）对地铁周边古建筑的控制措施
由于古建筑历史年代悠久，无法进行大范围的推倒重建，因此只得在原有的基础上，进行全方位的改进与强化。
（1）地基的加固
建筑物需要强化地基，对地基进行加固，降低建筑物内部的响应；
（2）建筑物选材
选取强度更高的重型结构体，对古建筑内部进行加固，避免使用轻型加固材料，否则效果不明显；
（3）调整古建筑结构刚度
对古建筑的结构进行翻修，改变结构内部的自振频率，尽可能的避开与地铁列车的共振；
（4）人工安装减震器
可以在古建筑内部安装一些特定的减震器，以减轻建筑整体或局部的震动。
结束语：
地铁列车对周围古建筑的震动影响主要来源于车轮与铁轨的直接接触，并通过固体传播，有隧道的地面直接传播到周边古建筑之中，从而对古建筑带来影响。震动的效果与轨道、路基、车速以及建筑自身的结构与地理环境均有关联，而根据研究后还可以发现，建筑高处所受到的震动会大于低处的楼层，高频载波所造成的影响又会大于低频的荷载，而低频的宽度大于震动的载波荷载。因此，需要对地铁周围古建筑的内部结构、车轮与轨道进行合理的改进，以减少地铁震动对古建筑的影响。
参考文献：
[1]杨维国，李明斌，顾世奇，王明珠等.地铁所致成都博物馆振动振源减振研究[J].铁道工程学报，2016，01：102-108.
[2]胡月琪，张中平，郭建辉，刘倩等.地铁引起建筑室内振动监测与评价探讨[J].环境科技，2017，01：53-57.
论文作者:孙帅
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/25
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