地鐵區(qū)間新型人防設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)

郭士博 徐 勝(中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司,100048,北京∥第一作者,工程師)

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地鐵區(qū)間新型人防設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)

郭士博 徐 勝
(中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司,100048,北京∥第一作者,工程師)

摘 要經(jīng)濟(jì)合理地實(shí)現(xiàn)城市軌道交通設(shè)計(jì)中的人防功能是地鐵設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題。為解決地鐵區(qū)間剛性接觸網(wǎng)不斷開條件下的人防設(shè)防問題,設(shè)計(jì)出新型區(qū)間單扇防護(hù)密閉隔斷門。新型設(shè)備同時(shí)有效地解決了線路曲線段、大坡段及大盾構(gòu)區(qū)間施工段的人防設(shè)防問題。詳細(xì)介紹了新型設(shè)備的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、工作性能及既有難題的解決方案,對(duì)其與既有設(shè)備的改進(jìn)處進(jìn)行對(duì)比,得出了新型設(shè)備的優(yōu)越性與應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞地鐵;剛性接觸網(wǎng);防護(hù)密閉隔斷門

Author′s address China Institute of Building Standard Design&Research,100048,Beijing,China

地鐵由于其位于地下的特性,根據(jù)有關(guān)法規(guī)規(guī)定在建設(shè)時(shí)必須兼顧人民防空的需要,并且在戰(zhàn)時(shí)應(yīng)起到城市生命線的作用,在城市遭受核武器及常規(guī)武器打擊時(shí)起到人員隱蔽及戰(zhàn)時(shí)物資疏散的作用[2]。因此,有效地劃分地鐵線路空間,提高人防面積的利用效率就變的尤為重要。地鐵區(qū)間隔斷門作為相鄰人防單元之間的防護(hù)設(shè)備,對(duì)其的研制與開發(fā)有重要意義及實(shí)用價(jià)值[1]。

1　新型設(shè)備概述

目前地鐵列車最常用的是接觸網(wǎng)授電與第三軌授電2種供電方式,而從節(jié)省空間及地鐵空間綜合利用的角度考慮,位于軌道正上方的接觸網(wǎng)供電方式無論從施工便利性還是運(yùn)營過程的安全性方面都有其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)。目前,Π型匯流排剛性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)簡單、安裝維護(hù)方便、安全可靠、國產(chǎn)化率高的特點(diǎn),在我國城市軌道交通行業(yè)獲得了普遍好評(píng),目前在廣州、南京、杭州、成都、北京等城市地鐵得到廣泛應(yīng)用[3]。

為滿足地鐵在戰(zhàn)時(shí)與平時(shí)功能間的迅速轉(zhuǎn)換,研制一款既能保證戰(zhàn)時(shí)各個(gè)人防空間之間密閉與隔斷性能,又能保證剛性接觸網(wǎng)在整個(gè)轉(zhuǎn)換過程中不受影響的區(qū)間隔斷門就變得尤為重要。本次研制的區(qū)間隔斷門不僅解決了實(shí)際項(xiàng)目中剛性接觸網(wǎng)左右及上下漂移過大造成的密封問題,而且與已有的同類設(shè)備相比有效地節(jié)約了設(shè)備本身所占用的空間,提高了對(duì)地鐵進(jìn)行人防設(shè)防的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性,同時(shí)設(shè)備可以用于盾構(gòu)施工的區(qū)間段,使得人防設(shè)計(jì)更加靈活高效[4-5]。

2　設(shè)備設(shè)計(jì)

2.1新型設(shè)備需要解決的問題

(1)位于軌道上方的架空剛性接觸網(wǎng)授電方式是一種新型的供電方式,為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通平戰(zhàn)轉(zhuǎn)化的靈活快速,在人防設(shè)計(jì)時(shí)要求設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在不斷開接觸網(wǎng)的前提下便捷地啟閉,同時(shí)應(yīng)當(dāng)確保運(yùn)營的安全性。

(2)新型接觸網(wǎng)的匯流排為不規(guī)則的紡錘形結(jié)構(gòu),而且在供電專業(yè)設(shè)計(jì)過程中接觸網(wǎng)在左右方向會(huì)存在250 mm的偏差,因此如何在設(shè)備關(guān)閉時(shí)實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)過軌處的密閉就成為在設(shè)計(jì)時(shí)必須解決的問題。

(3)傳統(tǒng)的區(qū)間隔斷門只能安裝在線路的直線段,且對(duì)線路的高差要求較為嚴(yán)格。因?yàn)榘惭b在曲線段及大縱坡位置處的區(qū)間隔斷門為實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)時(shí)的密封功能對(duì)于門扇的上下活動(dòng)梁必須有較大的升降行程,這也是本次設(shè)計(jì)中需要解決的問題。

(4)隨著近年來盾構(gòu)施工截面尺寸的不斷提高,在大盾構(gòu)施工條件下,一次成型的左右隧道不具備傳統(tǒng)區(qū)間隔斷設(shè)備的土建條件,因此開發(fā)一種能夠在薄弱隔墻條件下使用的防護(hù)設(shè)備就變的很有必要。

2.2門扇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

單扇區(qū)間隔斷門采用拼裝鋼結(jié)構(gòu),閉鎖安裝在門扇內(nèi)部,采用水平安裝,門扇內(nèi)側(cè)安裝有能使上下活動(dòng)梁同步升降的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),能保證門扇在開門動(dòng)作完成后自動(dòng)復(fù)位。螺栓千斤頂限位器安設(shè)在門扇腹腔內(nèi),在門扇開啟狀況下插入限位器支座中,起門扇定位支撐作用,以確保運(yùn)營安全。

門扇的主體結(jié)構(gòu)由主門扇與上下活動(dòng)梁組成,為滿足接觸網(wǎng)專業(yè)的需求,主門扇應(yīng)安裝在接觸網(wǎng)下方位置,且能夠在不影響接觸網(wǎng)正常工作的前提下正常啟閉。接觸網(wǎng)位置的密封由后背上密封梁實(shí)現(xiàn),其中密封梁過接觸網(wǎng)位置為V型結(jié)構(gòu),可在升降過程中有效地避開剛性接觸網(wǎng),而上密封梁的升降行程較大且能夠根據(jù)接觸網(wǎng)的實(shí)際位置進(jìn)行升降調(diào)節(jié),以滿足密封要求。下活動(dòng)梁根據(jù)實(shí)際使用時(shí)區(qū)間隔斷門的具體位置對(duì)應(yīng)不同的高差及過軌形狀進(jìn)行重新設(shè)計(jì),相對(duì)于已有的區(qū)間隔斷門主門扇、升降機(jī)構(gòu)、上活動(dòng)梁及接觸網(wǎng)滑動(dòng)板等主體結(jié)構(gòu)均不需要改變,圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的修改工作量大大減小[6]。

2.3門扇鎖定裝置設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)時(shí)設(shè)備的工作性能,門扇內(nèi)裝有左右水平伸縮的閉鎖機(jī)構(gòu),門框左框、右框上裝有閉鎖座梁,左右門框墻承受沖擊波荷載。轉(zhuǎn)動(dòng)閉鎖機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)閉鎖的伸縮功能,可實(shí)現(xiàn)門扇的平移和關(guān)閉,反之亦然。為了保證防護(hù)密閉隔斷門能安裝在大盾構(gòu)施工條件下兩隧道隔墻只有500 mm的場(chǎng)合且能正常使用,閉鎖梁的安裝寬度設(shè)計(jì)為250 mm,保證兩隧道隔墻最薄處還有250 mm,兩隧道隔墻相互不串通,從而大大提高了區(qū)間設(shè)計(jì)時(shí)的靈活性。

門扇關(guān)閉時(shí),平移功能實(shí)現(xiàn)的機(jī)構(gòu)見圖1。平移鉸頁包括下鉸頁座、平移座、平移頭等。平移座與平移頭之間在水平方向有一間隙ΔL,該間距即為門扇的設(shè)計(jì)平移量。通過閉鎖的作用,門扇即可向門框墻方向平移。平移座的滾柱槽和平移頭的滾柱接觸面有一致的坡度,從而能保證門扇在開門動(dòng)作完成后能自動(dòng)復(fù)位,保證在開門狀態(tài)時(shí)門扇幾何中心與平移鉸頁軸中心一致。

圖1　鉸頁平移機(jī)構(gòu)

2.4剛性接觸網(wǎng)密封設(shè)計(jì)

剛性接觸網(wǎng)密封裝置由上活動(dòng)梁、接觸網(wǎng)密封滑動(dòng)板、接觸網(wǎng)密封橡膠、接觸網(wǎng)密封上壓板和接觸網(wǎng)密封上膠板等組成,如圖2所示。

接觸網(wǎng)密封滑動(dòng)板、接觸網(wǎng)密封上壓板用于對(duì)接觸網(wǎng)匯流排的密封。接觸網(wǎng)密封滑動(dòng)板安裝在上活動(dòng)梁的滑道槽內(nèi),既可隨上活動(dòng)梁上下升降,也可在槽內(nèi)水平左右滑動(dòng)±250 mm,以滿足接觸網(wǎng)敷設(shè)時(shí)拉出值的需要,現(xiàn)場(chǎng)定位后再固定。接觸網(wǎng)密封滑動(dòng)板上部設(shè)有膠條密封槽,“Ω”形中空海綿密封條安裝在密封槽中。接觸網(wǎng)密封上壓板上部設(shè)有接觸網(wǎng)密封上膠板,平時(shí)吊掛在門框墻的特定位置上,或安放在工具箱內(nèi)。臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時(shí),將接觸網(wǎng)密封上壓板吊掛在鋼門框上框的接觸網(wǎng)正上方(吊掛位置根據(jù)接觸網(wǎng)的實(shí)際位置確定并固定),門扇關(guān)閉后,接觸網(wǎng)密封滑動(dòng)板隨著上活動(dòng)梁不斷上升,接觸網(wǎng)密封上壓板與接觸網(wǎng)密封滑動(dòng)板的V型接觸面與“Ω”形中空海綿密封條接觸壓緊,O型接觸面與接觸網(wǎng)仿形密封橡膠圈接觸壓緊,接觸網(wǎng)密封上膠板與上門框角鋼接觸壓緊,實(shí)現(xiàn)剛性接觸網(wǎng)密閉同時(shí)仿形橡膠上下受擠壓膨脹,達(dá)到對(duì)接觸網(wǎng)匯流排的擠壓密封的目的。

圖2　剛性接觸網(wǎng)密閉裝置示意圖

通常,接觸網(wǎng)的密封采用水平方向上兩側(cè)推拉式構(gòu)造方式仿形擠壓匯流排密封橡膠來實(shí)現(xiàn)。而本設(shè)計(jì)則采用垂直方向上仿形擠壓匯流排密封橡膠來實(shí)現(xiàn)。此構(gòu)造具有結(jié)構(gòu)簡便、操作靈活方便、一次安裝到位等特點(diǎn)。

匯流排是一種中空的結(jié)構(gòu),臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時(shí),要保證匯流排中空的密閉,在關(guān)閉防護(hù)密閉隔斷門之前,首先應(yīng)在防護(hù)密閉隔斷門上方的匯流排上開一螺孔,清潔處理后,注入結(jié)構(gòu)硅酮密封膠(工作溫度范圍-60～200℃),實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)不斷開密封[6]。

2.5鋼軌軌道密封設(shè)計(jì)

軌道密封裝置構(gòu)造見圖3。它由仿形密封橡膠體、螺紋桿、螺母、推壓板和L型仿形板、橡膠板、定位擋塊等構(gòu)成。軌道仿形密封橡膠體、橡膠板置于門扇正下部的軌道密封定位槽內(nèi),螺紋桿穿過L形仿形板、仿形密封橡膠、推壓板,與螺母連接成一體,并與橡膠板一起固定安裝在定位擋塊上。仿形密封橡膠體與橡膠板的接觸面有相同的斜度,通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺母擠壓推壓板與L形仿形板,使仿形密封橡膠受壓膨脹,從而實(shí)現(xiàn)軌道密封;反之,通過反向轉(zhuǎn)動(dòng)螺母,利用L型仿形板前部的小勾板結(jié)構(gòu)可以使仿形密封橡膠體與橡膠板之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),輕松將仿形密封橡膠體從軌道槽中退出。本次研制的軌道密封裝置在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增設(shè)了橡膠板,用于調(diào)整鋪軌后軌道槽的間隙,密封效果得到有效提高。

2.6排水溝密封設(shè)計(jì)

排水溝的密閉采用排水溝防護(hù)密閉閘板裝置,排水溝防護(hù)密閉閘板設(shè)在軌道的兩側(cè)或中間,它由不銹鋼鋼管和箱體、閘板閥扇、反壓梁、密封膠條、鎖緊螺桿(母)、提手等組成。不銹鋼鋼管和箱體即為排水溝的一部分,預(yù)埋在排水溝通道上。通常,閘板閥扇、反壓梁、密封膠條、鎖緊螺桿(母)等放置在工具箱中,臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時(shí),通過提手將閘板閥扇、反壓梁、密封膠條等放入不銹鋼箱體中安裝就位后,用專用扳手手動(dòng)擰緊螺桿,使反壓梁頂緊閘板閥扇壓縮密封膠條,可實(shí)現(xiàn)排水溝四周密封膠條的密封,從而實(shí)現(xiàn)區(qū)間防護(hù)密閉要求。

3　新型設(shè)備的適用范圍及前景分析

本次研發(fā)的新型剛性接觸網(wǎng)地鐵區(qū)間隔斷門使得地鐵設(shè)計(jì)時(shí),在考慮人防的情況下本身的空間形式更加靈活,而且人防設(shè)備本身的占用空間也得到了有效地縮小,使得整個(gè)地鐵線路的空間利用率提高。本次的設(shè)備研發(fā)在如下3個(gè)方面取得了一定的改進(jìn)。

(1)本次設(shè)備研發(fā)較好地解決了剛性接觸網(wǎng)在不斷開情況下的人防單元密閉問題,能夠在接觸網(wǎng)漂移量較大的情況下實(shí)現(xiàn)門扇的啟閉。而且因?yàn)樯匣顒?dòng)梁能夠根據(jù)接觸網(wǎng)的具體位置進(jìn)行左右卡槽的設(shè)計(jì),同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)安裝到位之后活動(dòng)梁本身的最大行程為600 mm,基本能夠滿足現(xiàn)有地鐵設(shè)計(jì)中接觸網(wǎng)的上下浮動(dòng)問題。在已完成施工的北京地鐵14號(hào)線及6號(hào)線二期的區(qū)間人防設(shè)計(jì)中,本次研發(fā)的設(shè)備已經(jīng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,并較好地實(shí)現(xiàn)了剛性接觸網(wǎng)的密封。

(2)設(shè)備能夠在結(jié)構(gòu)線路的曲線段及較大縱向坡段進(jìn)行安裝使用,使得區(qū)間人防段的選擇更加靈活,能夠有效地避開施工難度較大的線段;同時(shí)由于結(jié)構(gòu)下密封梁的設(shè)計(jì)靈活,使得區(qū)間人防設(shè)備的門洞形式更加靈活,避免了與線路及軌道專業(yè)等發(fā)生設(shè)計(jì)沖突。

(3)設(shè)備在占用空間方面也得到了較大的改進(jìn),相對(duì)于以往設(shè)備對(duì)側(cè)墻長度的要求,本次研發(fā)的設(shè)備,側(cè)墻最短處僅要求250 mm,有效地節(jié)約了隧道施工橫斷面的尺寸。而與傳統(tǒng)的門檻厚度相比,新型設(shè)備需要的門檻厚度也大為減小,下密封梁與門檻的密封接觸面厚度僅為200 mm,而整個(gè)門檻的設(shè)計(jì)厚度也降為350 mm,這樣就有效地解決了原有人防設(shè)備由于門檻厚度過大而與行車軌枕產(chǎn)生沖突的問題[7]。

圖3　軌道密封裝置示意圖

4　結(jié)語

剛性接觸網(wǎng)授電地鐵防護(hù)密閉隔斷門的研制,有效地解決了采用接觸網(wǎng)形式的地鐵設(shè)計(jì)中人防空間的劃分問題,能夠在不斷開接觸網(wǎng)的情況下實(shí)現(xiàn)區(qū)間隔斷門的密閉;而且由于新型設(shè)備占用空間的有效壓縮,使得人防段的選擇位置更加靈活,能夠在大盾構(gòu)施工段、曲線段及大縱坡段等位置實(shí)現(xiàn)人防設(shè)防,有助于人防空間更為合理的劃分。本文研制的新型設(shè)備,已經(jīng)在目前在建及規(guī)劃中的多條地鐵線路中得到了應(yīng)用,相信隨著設(shè)備的逐漸普及,能夠在地鐵人防工程建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。

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Design Points of New Civil Air Defense Equipment in Subway Sections

Guo Shibo,Xu Sheng

AbstractHow to realize the functions of air defense economically and rationaly is an important issue in subway design.Airtight blast partition door is designed for rigid catenary subway system which can be used when the catenaries and rail track are not disconnected.This new equipment also effectively solves the problem of air defense fortification line curve segments,steep slopes and large segments in shield zone construction.In this paper,the new equipment design principles,performance and solutions to existing problems are introduced in detail.The improvement and application range of the new equipment are also described.

Key wordsmetro;rigid catenary system;airtight blast partition door

(收稿日期:2014-04-16)

DOI:10.16037/j.1007-869x.2016.02.010

中圖分類號(hào)U 231.96