地鐵管線綜合吊架優(yōu)化設(shè)計(jì)及安裝技術(shù)的分析

摘 要：地鐵管線錯(cuò)綜復(fù)雜，采用綜合吊架設(shè)計(jì)和施工方法，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)管線的優(yōu)化布置，節(jié)省空間。本文首先對(duì)地鐵管線綜合吊架技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，包括主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)和材料性能要求。進(jìn)而探討地鐵管線綜合吊架優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，明確優(yōu)化設(shè)計(jì)需要解決的問題，對(duì)安裝范圍、平面布置、結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)檢算等進(jìn)行具體分析。在此基礎(chǔ)上，探討地鐵管線綜合吊架的安裝技術(shù)和優(yōu)化效果。

關(guān)鍵詞：地鐵管線；綜合吊架；優(yōu)化設(shè)計(jì)；安裝技術(shù)

中圖分類號(hào)：U231+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）15-0115-02

前 言

在地鐵工程的快速發(fā)展下，地鐵系統(tǒng)功能逐漸完善，管線種類和數(shù)目不斷增加。在進(jìn)行地鐵幾點(diǎn)安裝施工時(shí)，需要處理好通風(fēng)系統(tǒng)、動(dòng)力照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等的管線安裝施工。通過科學(xué)布局，降低管線占用空間，協(xié)調(diào)各專業(yè)施工，提高施工效率?；诖耍罔F管線綜合吊架技術(shù)目前已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，可以在滿足各系統(tǒng)功能的要求下，提高工程綜合效益，為后期管線維護(hù)和擴(kuò)容提供方便。

1 地鐵管線綜合吊架技術(shù)特點(diǎn)分析

1.1 主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)

綜合吊架系統(tǒng)即裝配式管線支吊架系統(tǒng)，一般采用槽鋼、配件和管束在機(jī)械連接方式下組成整體，可通過連接件調(diào)節(jié)支架高度和尺寸，現(xiàn)場(chǎng)不需要進(jìn)行焊接施工。綜合吊架技術(shù)的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)包括：①綜合考慮各專業(yè)的管線布置需要，將其集成現(xiàn)在同一支架系統(tǒng)中，空間利用率高、布置靈活；②現(xiàn)場(chǎng)安裝施工效率高，可以縮短工期，降低施工安裝費(fèi)用，后期擴(kuò)容也較為方便；③不需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接施工，可以避免結(jié)構(gòu)受高溫破壞，降低火災(zāi)隱患；④完成施工安裝后，管線布置整齊，可根據(jù)裝修風(fēng)格，噴涂微觀顏色涂料，外觀具有較高的美觀性[1]。

1.2 材料性能要求

管線綜合吊架系統(tǒng)中的管道支吊架是承力結(jié)構(gòu)，其剛度和強(qiáng)度要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)地鐵實(shí)際工況，確定管內(nèi)介質(zhì)的壓力和溫度要求。剛度設(shè)計(jì)主要根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的許用應(yīng)力要根據(jù)材料最小抗拉強(qiáng)度的1/4和最小屈服強(qiáng)度的5/8中的最小值進(jìn)行控制。管道支吊架需要承受管道自重和荷載，控制管道位移，避免出現(xiàn)管道振動(dòng)等問題。其主要包含管部構(gòu)件和生根構(gòu)件兩大類，并采用傳力連接構(gòu)件、絕熱、減振等構(gòu)件進(jìn)行連接。裝配式支吊架的橫梁撓度要控制在L/200以內(nèi)，受壓構(gòu)件長細(xì)比不能超過120。一般需要采用蝶形螺母與U型槽鋼齒牙確保倆節(jié)點(diǎn)可靠性。結(jié)構(gòu)連接生根點(diǎn)則需要采用錨栓承載，包括支架和管道自重、介質(zhì)重量等[2]。

2 地鐵管線綜合吊架的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)需要解決的問題

在對(duì)地鐵管線綜合吊架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮以下幾方面問題：①在已有設(shè)計(jì)方案中，各專業(yè)管線走向已經(jīng)明確，但缺乏系統(tǒng)性考慮，分別單獨(dú)設(shè)置吊架，而過多的吊架導(dǎo)致安裝控件和檢修控件不足，需要對(duì)其進(jìn)行有效整合；②在已有設(shè)計(jì)方案中，部分支架采取焊接連接方式，安裝后不可調(diào)整，難以對(duì)放線定位精度進(jìn)行控制；③由于吊架處于地鐵潮濕環(huán)境中，同時(shí)存在雜散電流腐蝕，再加上機(jī)車運(yùn)行中的活塞效應(yīng)影響，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；④在支架施工中，如果采用焊接方式，連接質(zhì)量受人為因素影響較大，不僅工序復(fù)雜，而且焊接質(zhì)量難以控制，容易出現(xiàn)生銹等問題，需要對(duì)其安裝施工進(jìn)行優(yōu)化[3]。

2.2 安裝范圍及平面布置

在管線綜合吊架優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮經(jīng)濟(jì)條件、管線數(shù)量、種類、施工空間限制等各方面因素。由于地鐵設(shè)備走廊區(qū)的管線較為密集，施工空間小，需要對(duì)綜合吊架的安裝位置進(jìn)行合理確定?？梢栽O(shè)置在站廳層設(shè)備房走廊吊頂和站臺(tái)層設(shè)備用房兩側(cè)的公共吊頂區(qū)域內(nèi)。在平面布置選型方面，考慮到綜合吊架的管線數(shù)量較多，為了防止橋架出現(xiàn)受彎變形等問題，需要結(jié)合橫擔(dān)受力特點(diǎn)，設(shè)置支架間距，一般為1.5m，按此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行支吊架主材和連接件選型。

2.3 槽鋼、錨栓和連接件選型

在槽鋼選型過程中，主要根據(jù)國家《風(fēng)管支吊架》、MQ系列安裝技術(shù)手冊(cè)等，進(jìn)行闡述核算。具體核算項(xiàng)目包括MQ槽鋼承載力、連接件承載力、錨栓承載力以及各類管線的計(jì)算荷載。型鋼截面和雙拼槽鋼截面的尺寸設(shè)計(jì)情況如表1所示。

錨栓和連接件的選擇主要考慮到地鐵空間的潮濕環(huán)境，而且受力點(diǎn)位于受拉區(qū)，需要選擇適合在裂縫混凝土中使用的HST膨脹型錨栓。為滿足受力和防腐要求，選擇熱浸鍍鋅防腐類型，連接件則采用NQW-4二維連接件。

2.4 設(shè)計(jì)檢算

在進(jìn)行設(shè)計(jì)檢算時(shí)，檢算內(nèi)容主要包括綜合吊架的間距、吊桿、橫梁、受彎梁撓度、受壓構(gòu)件長細(xì)比等。其中，計(jì)算間距取管徑最小鋼管計(jì)算，管道最大支架間距由強(qiáng)度和剛度條件計(jì)算得出，選擇兩者中數(shù)值較小者作為最大間距。吊桿鋼材所受拉力包含所有管道和附屬件的重量，以及管道動(dòng)荷載等，按軸心受拉構(gòu)建進(jìn)行計(jì)算，要滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17116.3。在進(jìn)行橫梁檢算時(shí)，主要考慮其自重和管道荷載，分別計(jì)算受彎與受剪應(yīng)力。在進(jìn)行受彎梁撓度與受壓構(gòu)件的長細(xì)比檢算時(shí)，需要進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。某地鐵站綜合吊架錨栓拉拔試驗(yàn)報(bào)告如表2所示。

3 地鐵管線綜合吊架的安裝技術(shù)應(yīng)用

3.1 控制好下料的準(zhǔn)確性

優(yōu)化后的綜合吊架一般斷面圖如圖1所示，在進(jìn)行綜合吊架安裝施工時(shí)，要根據(jù)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)圖進(jìn)行零配件選擇，選用正確型號(hào)零配件確保安裝質(zhì)量。在進(jìn)行槽鋼切割時(shí)，要嚴(yán)格按照槽鋼上的刻度進(jìn)行切割下料，保證切面垂直和切口平整。在進(jìn)行下料時(shí)，可以采用三維工程軟件，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)對(duì)該管線綜合吊架設(shè)計(jì)圖進(jìn)行會(huì)審，利用三維立體技術(shù)呈現(xiàn)管線空間定位，優(yōu)化空間定位坐標(biāo)，確定管線尺寸和坐標(biāo)。對(duì)管線折起位置進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，確保下料的精準(zhǔn)性。同時(shí)考慮管線功能需求和建筑外觀的美觀性，確保施工質(zhì)量。

3.2 支吊架的固定施工

支吊架固定施工主要包括以下幾個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)：①安裝錨栓，根據(jù)圖紙選擇錨栓，主要應(yīng)用適應(yīng)裂縫混凝土的錨栓進(jìn)行施工，在混凝土梁或籃板上標(biāo)記出安裝位置，采用電動(dòng)工具進(jìn)行鉆孔，一般鉆頭直徑可設(shè)置為10mm，深度為90mm。完成鉆孔施工后，采用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行清孔，將孔內(nèi)灰塵吹出。安裝錨栓后，上緊扭矩，大小一般為45Nm；②安裝底座，將底座在錨栓上固定牢，并按圖紙方向設(shè)置開口；③安裝豎向槽鋼，將槽鋼固定在底座上，采用按鈕式鎖扣進(jìn)行固定；④按照設(shè)計(jì)圖紙中的標(biāo)高，連接橫桿連接件、按鈕鎖扣、立桿和制作；⑤對(duì)高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)管道位置確定標(biāo)高中心、水平中心，對(duì)橫擔(dān)高度進(jìn)行調(diào)節(jié)；⑥安裝管束，包括管束扣墊、滑動(dòng)支座等。

3.3 優(yōu)化效果及支吊架檢查

在地鐵管線綜合吊架優(yōu)化設(shè)計(jì)和安裝施工中，主要采用上風(fēng)、中電、水下的原則進(jìn)行管線布置。在進(jìn)行上下重疊管線敷設(shè)時(shí)，需要將分支多和檢修維護(hù)頻分的管線放設(shè)置在下方。共用電纜橋架一般布置在車控室或照明配電室一側(cè)，將共用水管支吊架布置在另外一側(cè)。比如在上述工程中，最上層為通風(fēng)管道，第二層為電力電纜橋架，之下依次為通信光纜橋架、空調(diào)水管和消防水管管道、節(jié)水管道、氣體滅火管道。通過在施工前做好現(xiàn)場(chǎng)勘查工作，對(duì)管線安裝路徑和尺寸進(jìn)行復(fù)核，協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)情況，可以確保安裝施工的順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)管線進(jìn)行系統(tǒng)化布置的目標(biāo)。在安裝后要對(duì)綜合支架進(jìn)行檢查和調(diào)試，包括活動(dòng)支架位移方向、位移量、導(dǎo)向性等。檢查管托是否存在脫落現(xiàn)象，確保固定支架安裝牢靠，并對(duì)標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。通過全方位檢查安裝施工質(zhì)量，可以最大化的發(fā)揮綜合吊架的優(yōu)點(diǎn)，在滿足管線布置需求的同時(shí)，節(jié)約空間，提高布置美觀性。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過采用管線綜合吊架技術(shù)對(duì)地鐵管線設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，并控制好綜合吊架施工技術(shù)，可以確保吊架承載力和剛度等滿足要求，同時(shí)保證施工的順利進(jìn)行。通過合理的管線分層布置，可以最大化的節(jié)約管線安裝空間，為后期的管線維護(hù)管理工作提供方便，提高工程綜合效益。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-4-26

作者簡(jiǎn)介：陳龍平（1988-），男，助理工程師，本科，從事地鐵機(jī)電安裝工作。