電纜桁架敷設(shè)方案在地鐵車輛段中應(yīng)用

王 龍（中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031）

電纜桁架敷設(shè)方案在地鐵車輛段中應(yīng)用

王 龍（中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031）

地鐵在城市交通中扮演著舉足輕重的角色，電纜工程是地鐵建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，電纜敷設(shè)方案多種多樣，如何合理選擇、設(shè)計(jì)和實(shí)施更是一項(xiàng)基礎(chǔ)且重要的工作。本文將結(jié)合寧波地鐵天童莊車輛段電力電纜鋼桁架敷設(shè)工程，全面闡述電纜桁架敷設(shè)方案在地鐵車輛段中的應(yīng)用。

電纜敷設(shè)；桁架；地鐵車輛段

如今，我國各地已經(jīng)修建或正在大力修建地鐵，地鐵已經(jīng)成為重要的交通設(shè)施。地鐵車輛段是整個地鐵建設(shè)中的重要一環(huán)，它擔(dān)負(fù)著地鐵車輛停放、檢查、整備、運(yùn)用和修理重要職責(zé)。電纜工程對地鐵建設(shè)至關(guān)重要，對車輛段的建設(shè)亦然。隨著工程建設(shè)要求的不斷提高，對電纜工程也提出了更高的要求，電纜敷設(shè)作為重要環(huán)節(jié)，方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施起著關(guān)鍵性作用。電纜敷設(shè)方案多種多樣，本文將結(jié)合寧波地鐵天童莊車輛段電力電纜安裝鋼桁架工程，著重介紹電纜桁架敷設(shè)方案在地鐵車輛段中的應(yīng)用。

1 什么是桁架

在建筑工程中，桁架較為常見，它是由直桿在兩端相互連接而成、抗彎為主的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)。桁架一般由上弦桿、腹桿組成，腹桿包括豎桿和斜腹桿。桁架中的桿件一般情況下主要承受軸線拉力或壓力，應(yīng)力在截面上分布均勻，從而能夠充分利用材料的強(qiáng)度。桁架用料經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)的自重小，在跨度較大時可以比實(shí)腹梁節(jié)省材料，減輕自重和增大剛度。

由于桁架結(jié)構(gòu)受力合理、計(jì)算簡單、施工方便、適應(yīng)性較強(qiáng)，對支座沒有橫向推力，因此它在工程中被廣泛應(yīng)用。在工業(yè)和民用房屋建筑中，當(dāng)跨度比較大時，用桁架作為屋蓋的承重結(jié)構(gòu)是經(jīng)濟(jì)耐用的選擇，這時的桁架通常被稱為屋架。除了作為屋架，桁架的形式多種多樣，可以被做成簡支桁架、拱、框架及塔架等，因此桁架結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于橋梁、會展中心、體育場館、高鐵站、地鐵站、高層商務(wù)樓、大型公共建筑或其他一些大跨度的場館建筑中。

2 桁架在電纜敷設(shè)中的應(yīng)用

在許多大型建筑工程中，電纜工程的敷設(shè)是極其關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。電纜工程的敷設(shè)方式選擇應(yīng)綜合考慮城市發(fā)展規(guī)劃、工程條件、環(huán)境特點(diǎn)、電纜線路長度、類型及數(shù)量等因素，必須滿足運(yùn)行可靠、便于維護(hù)的要求，且符合可靠性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、合理性的原則。

目前電纜的敷設(shè)方式主要包括直埋敷設(shè)、穿管敷設(shè)、淺槽敷設(shè)、電纜溝敷設(shè)、電纜隧道敷設(shè)、架空敷設(shè)等幾種，各種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中，架空敷設(shè)電纜是一種將電纜架掛在距離地面有一定高度電桿上的建筑方式，與埋地敷設(shè)電纜相比，此種方式的架設(shè)簡單，建設(shè)費(fèi)用較低，對地下建筑施工的影響較小，但也存在易受外界影響、影響美觀等缺點(diǎn)，適用于用戶數(shù)較少而變動較大，地下敷設(shè)電纜存在困難的地方。

桁架可應(yīng)用于電纜架空敷設(shè)方案中，桁架的結(jié)構(gòu)簡單，自重小，受力體系簡單，適用跨度大，用料相對較少，節(jié)省資源及投資成本，設(shè)計(jì)、制作、施工都較為方便，現(xiàn)場焊接量較少。結(jié)合桁架的有利條件，纜桁架敷設(shè)方案在建筑工程中具有一定的優(yōu)勢，可根據(jù)工程的特點(diǎn)和實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用，從而滿足工程中電纜敷設(shè)的需要。

3 電纜桁架敷設(shè)方案在地鐵車輛段中的應(yīng)用

在地鐵工程建設(shè)中，電纜的敷設(shè)方案至關(guān)重要。以下將結(jié)合寧波地鐵天童莊車輛段電力電纜安裝鋼桁架工程，介紹電纜桁架敷設(shè)方案在地鐵車輛段中的應(yīng)用。

3.1 工程概況

寧波軌道交通1號線一期工程是寧波市重要的民生工程，寧波軌道交通1號線是一條東西走向的重要骨干線。其中，1號線設(shè)有一座車輛段，即天童莊車輛段。該車輛段位于蔡江岸地區(qū)，屬于綜合性基地，設(shè)有國鐵聯(lián)絡(luò)線，主要承擔(dān)1號線機(jī)車、車輛的停放、整備清潔、技術(shù)檢查、檢修以及行車設(shè)施設(shè)備維護(hù)等任務(wù)，還承擔(dān)著寧波軌道交通1、2、3號線車輛的廠架修任務(wù)。

對于天童莊車輛段綜合管線的電纜敷設(shè)方案，原施工設(shè)計(jì)方案中，室外供電、動力照明電纜按主要路徑走電纜溝、電纜小隧道，局部分支架空或者埋地敷設(shè)，電纜溝截面分1.5m、1.3m、1.1m、0.7m幾種形式，深度0.4～1.32m，并設(shè)有2‰的坡度用來排水，每處最低點(diǎn)設(shè)有集水坑，采用小型泵抽排的方式定期排出電纜溝內(nèi)的積水。但是，考慮到地面不均勻沉降可能引起一些問題，在寧波地鐵天童莊電力安裝鋼桁架工程中增加電纜架空敷設(shè)的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)實(shí)際情況，部分區(qū)域的電纜采用桁架結(jié)構(gòu)形式，安裝于結(jié)構(gòu)梁或者結(jié)構(gòu)頂板下。考慮部分均回流電纜的特殊性，庫前咽喉區(qū)兩條橫穿軌道的電纜溝仍保留原方案。

3.2 電纜桁架方案設(shè)計(jì)

根據(jù)地鐵車輛段的特點(diǎn)和管線的實(shí)際情況，本工程中采用桁架結(jié)構(gòu)形式，能夠便于加工制作、運(yùn)輸及現(xiàn)場安裝工作，尤其在桁架結(jié)構(gòu)中間設(shè)置檢修馬道，更有利于電力設(shè)施單位的管線鋪設(shè)及檢修工作。圖1～3分別為桁架的三維圖、立面圖和剖面圖。

圖1 桁架三維圖

由于桁架架構(gòu)抗彎強(qiáng)度大，不需要在頂板拉豎桿，只需在每個結(jié)構(gòu)梁底安裝就可以，跨度可以做的較大，桁架每隔1m要設(shè)置橫檔，方便電纜敷設(shè)，桁架荷載按不小于400kg/m考慮。

電纜分為控制及輔助電源電纜、動照電纜、直流電纜、環(huán)網(wǎng)電纜，各類電纜沿支架水平敷設(shè)，排列整齊，不同電纜應(yīng)分層敷設(shè)，避免相互干擾，高壓電纜應(yīng)敷設(shè)在上層。電纜敷設(shè)高度保持一致。

圖2 桁架立面圖

圖3 桁架剖面圖

風(fēng)管是用于空氣輸送和分布的管道系統(tǒng)，風(fēng)管一般體積較大，繞道困難，電纜桁架在設(shè)計(jì)和搭建過程中需要避讓風(fēng)管，采用下穿風(fēng)管的方式。

電纜桁架下可設(shè)置懸挑平臺，以通過平臺上檢修通道，同時需要修建鋼爬梯通往平臺。懸挑平臺的平臺板最外沿和桁架的立柱對齊。平臺的三面均設(shè)有防護(hù)欄，高0.9m，防止施工人員不慎掉落，減少事故的發(fā)生。懸挑平臺底部設(shè)有一個45°的斜支撐，用以加強(qiáng)縱向剛度，保持縱向穩(wěn)定，使平臺整體結(jié)構(gòu)不變形，達(dá)到更好的支撐作用。

3.3 架設(shè)高度分析

桁架的架設(shè)高度主要受兩方面因素的影響：①結(jié)構(gòu)底梁；②風(fēng)管。

3.3.1 結(jié)構(gòu)底梁的影響

梁底高程按以下公式計(jì)算：

梁底高程=梁頂高程-每個梁的高度

經(jīng)測算，某區(qū)的梁頂高8.7m，該段最大梁高為2.4m，則最大梁底高程，即桁架限高6.3m。

3.3.2 風(fēng)管的影響

風(fēng)管沿梁底敷設(shè)，經(jīng)測算，某區(qū)的風(fēng)管頂距離梁底0.1m，風(fēng)管高0.6m，結(jié)構(gòu)梁梁底最低高程7.5m，風(fēng)管底高程6.8m。受風(fēng)管高程6.8m的影響，桁架框架高程不超過6.6m。

3.4 桁架安裝工藝和用材

3.4.1 鋼桁架材料要求

寧波地鐵天童莊電力安裝鋼桁架工程采用方管桁架結(jié)構(gòu)，主管采用口型100×100×5.0，腹管采用口型80×80×5.0，材質(zhì)為Q235B級鋼，大部分桁架結(jié)構(gòu)中的桿件均在節(jié)點(diǎn)處采用焊接連接。

考慮到寧波地區(qū)鄰近海邊，空氣富鹽化，有較強(qiáng)的腐蝕性，故本工程中的所有材料均采用鍍鋅材料。

3.4.2 型鋼加工制作流程

本工程中，鋼桁架加工采用分榀在工廠切割、拼裝及焊接，圖4為型鋼加工制作流程圖。

圖4 型鋼加工制作流程圖

由圖中可知，型鋼的加工制作必須經(jīng)過放樣、號料、切割、矯正和成型、邊緣加工（包括端部銑平）、構(gòu)件組裝（組裝時需要根據(jù)本工程實(shí)際情況將構(gòu)件組裝成吊桿、腹桿兩種形式）、焊接等嚴(yán)格的流程。

3.4.3 安裝施工

鋼結(jié)構(gòu)的安裝流程圖如圖5所示。

圖5 安裝基本流程圖

吊裝前清除柱身上的油污、泥土等雜物以及連接面上的浮銹。檢查鋼柱質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)行規(guī)范 （GB50205-2001）的規(guī)定后，在柱身上測放出十字中心線并在上下端適當(dāng)部位用白色或紅色油漆標(biāo)出中心標(biāo)記，以便就位對中和校正鋼柱垂直偏差用。在構(gòu)件彈線的同時，按照施工圖，核對構(gòu)件上的編號標(biāo)記，若存在不齊全、不明顯的現(xiàn)象，應(yīng)加以補(bǔ)編，不易判別方向的應(yīng)在構(gòu)件上加以標(biāo)明，以免裝錯。將吊索具、操作爬梯、纜風(fēng)繩、防墜器等附件固定在鋼柱相應(yīng)位置上，固定要穩(wěn)固可靠。

為了加快進(jìn)度，本工程進(jìn)行分組安裝，同步和交叉施工。桁架安裝采用在桁架下面搭設(shè)移動腳手架作為施工平臺，在施工平臺上進(jìn)行桁架拼裝及焊接工作。

其中，施工平臺為可滑移腳手架，腳手架平臺必須具備足夠的承載能力，平臺的堆放荷載為100kg/m2，施工活荷載為100kg/m2，該腳手架平臺采用φ48×3.0鋼管扣件式腳手架。腳手架上滿鋪竹排板，圍欄密布安全網(wǎng)，圍護(hù)網(wǎng)高度為1.2m。

桁架的安裝可按以下步驟進(jìn)行：首先，在平臺上安裝豎向吊桿桁架；其次，在兩榀豎向吊桿中間安裝腹桿桁架；第三步，安裝中間走道板及欄桿。以此類推，完成所有桁架的安裝。

3.5 桁架方案的優(yōu)缺點(diǎn)

電纜架空敷設(shè)方案采用桁架結(jié)構(gòu)，能夠很大程度上避免管線頻繁交叉的問題；方便設(shè)置檢修通道，便于進(jìn)行管線鋪設(shè)及檢修維護(hù)；同時，蓋下的空間可以充分利用。但是這種方案也存在一定的弊端，例如：電纜敷設(shè)比較困難，對安裝工藝要求較高；由于設(shè)有馬道，橫向?qū)挾容^寬；電纜明敷，對蓋下建筑景觀產(chǎn)生一定影響。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合寧波地鐵天童莊電力安裝鋼桁架工程，分別從電纜桁架方案設(shè)計(jì)、架設(shè)高度分析、鋼桁架材料要求、加工制作流程、安裝施工等方面介紹了電纜桁架敷設(shè)方案在地鐵車輛段中的應(yīng)用模式，并分析了桁架方案的優(yōu)缺點(diǎn)，可以為國內(nèi)類似的地鐵車輛段電纜桁架敷設(shè)方案提供一定的參考和借鑒。

[1]王興龍.地鐵信號設(shè)備室內(nèi)電纜敷設(shè)方式分析[J].低碳地產(chǎn)，2015（12）.

[2]楊鎮(zhèn)宇.淺談地鐵車站電力電纜施工[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（17）.

[3]繆 東，肖 俊.軌道交通車輛段的室外管線綜合設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2011（5）：50～52.

[4]《電纜敷設(shè)國家標(biāo)準(zhǔn)》（GB50217-94）[S].

U231

A

2095-2066（2016）36-0242-03

2016-12-13

王 龍（1984-），男，工程師，碩士研究生，主要從事軌道交通設(shè)計(jì)方面工作。