地鐵車站機電工程綜合支吊架系統(tǒng)現(xiàn)狀問題分析

李虎軍

（中國電建集團鐵路建設(shè)有限公司，北京 100044）

地鐵車站機電安裝工程工藝復(fù)雜、涉及專業(yè)廣，各專業(yè)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系錯綜復(fù)雜，車站地下空間狹小，采用綜合支吊架系統(tǒng)，可更好地滿足運營維保空間要求及合理利用現(xiàn)場有限空間。目前，國內(nèi)均按照 GB50981-2014《建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范》、《裝配式管道吊掛支架安裝圖 03SR417-2》進行設(shè)計工作，按照各單個專業(yè)的“工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范”進行驗收，而綜合支吊架是將通風空調(diào)、給排水及消防、動力照明、綜合監(jiān)控、民用通信、專業(yè)通信、信號、綜合監(jiān)控、火災(zāi)報警系統(tǒng)、屏蔽門系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)等專業(yè)管線集中在一體的系統(tǒng)（圖 1）。但在地鐵車站機電工程綜合支吊架系統(tǒng)方面，尚沒有一套完整的關(guān)于各專業(yè)管線集成實施的設(shè)計及驗收規(guī)范，且在設(shè)計和施工階段存在監(jiān)管不完善的問題，這使得地鐵車站機電工程綜合支吊架系統(tǒng)的實施過程中整體塌落事件時有發(fā)生。因此，須結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行研究和分析，明確導(dǎo)致事件發(fā)生的根本原因和直接原因，科學合理精確設(shè)計，加強施工過程管控，從根本上確保車站機電工程綜合支吊架系統(tǒng)在地鐵全周期壽命內(nèi)安全可控使用，保證地鐵車站正常運營安全。

圖1 綜合支吊架系統(tǒng)

1 綜合支吊架系統(tǒng)設(shè)計階段應(yīng)考慮的因素

地鐵車站機電工程綜合支吊架系統(tǒng)在設(shè)計階段，除要考慮計算管線和支吊架、管線內(nèi)介質(zhì)等自重，還應(yīng)考慮管內(nèi)介質(zhì)的動態(tài)影響、周圍環(huán)境變化、施工過程及運營維保期間檢修等引起的可變荷載。

（1）受各專業(yè)設(shè)計功能的需求及地下空間的限制，部分設(shè)備（如防火閥、電動蝶閥、管道壓力傳感器、管道流量計、管道排氣閥等）安裝在綜合支吊架的管線上，部分設(shè)備（如氣體滅火保護房間的泄壓閥、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的煙溫感探頭）安裝位置高于綜合支吊架的最下層。調(diào)試等相關(guān)的工作一般在綜合支吊架和所有專業(yè)管線安裝完成后再實施，大量的檢測設(shè)備及操作人員均利用綜合支吊架作為臨時操作平臺來完成各自的專業(yè)工作，增加了綜合支吊架系統(tǒng)設(shè)計范圍內(nèi)的外部荷載。在運營期間，所有設(shè)備的定期、不定期設(shè)備維護及故障處理也存在此類問題。因此，應(yīng)該在設(shè)計階段充分考慮此部分荷載對綜合支吊架系統(tǒng)安全使用的影響，增大管線承載的計算系數(shù)，解決存在的潛在風險源。

（2）綜合支吊架上保冷材料的吸水增加了綜合支吊架的荷載。地鐵工程中的空調(diào)水系統(tǒng)管道、給排水及消防管道、空調(diào)系統(tǒng)風管、車站冗余多聯(lián)機系統(tǒng)的冷媒管均需保冷處理，造成保冷材料吸水。雖然規(guī)范對保溫材料的吸水率有要求，但是市場上保溫材料質(zhì)量參差不齊，難以保證建筑保溫材料做到既沒有吸水性又沒有水汽擴散阻力。因此，在地下車站保溫材料的吸水性無法保證的情況下，在綜合支吊架系統(tǒng)設(shè)計階段應(yīng)考慮此部分荷載對綜合支吊架系統(tǒng)的影響。

（3）列車引起的振動會增加車站綜合支吊架的荷載（主要為高架車站）。因此，對環(huán)評要求較低且未設(shè)置減振道床的車站，在設(shè)計階段應(yīng)考慮此部分荷載對綜合支吊架系統(tǒng)的影響。

（4）地鐵空間的限制及施工組織的影響，致使部分末端設(shè)備及裝修連接等將綜合支吊架作為轉(zhuǎn)換支點，這對綜合支吊架系統(tǒng)的穩(wěn)定造成影響。因此，在設(shè)計階段應(yīng)充分考慮此部分外部荷載，增大設(shè)計修正系數(shù)。

2 綜合支吊架系統(tǒng)施工階段應(yīng)考慮的因素

綜合支吊架系統(tǒng)的安裝在土建主體結(jié)構(gòu)施工完成后進行，在主體結(jié)構(gòu)實施階段均未設(shè)置預(yù)埋件。在主體結(jié)構(gòu)強度達到設(shè)計要求時，采用后擴底膨脹錨栓或化學錨栓進行連接，后擴底膨脹錨栓的固定是利用楔形斜度促使膨脹產(chǎn)生摩擦握裹力達到固定效果的?；瘜W錨栓是繼膨脹錨栓之后出現(xiàn)的一種新型錨栓，其通過特制的化學粘接劑將螺桿膠結(jié)固定于混凝土基材鉆孔中，實現(xiàn)對固定件的錨固。在 2 種錨栓施工過程中，施工現(xiàn)場環(huán)境、施工工藝、工人操作水平等因素，會對綜合支吊架系統(tǒng)的正常使用造成不同程度的影響。

（1）地鐵施工工期緊張，土建工程（主要為盾構(gòu)機的始發(fā)和吊出預(yù)留孔洞及鋪軌基地的預(yù)留孔洞區(qū)域，圖 2）施工完成后緊跟著大面積實施車站機電工程，由于混凝土養(yǎng)護時間不足，在此基礎(chǔ)上開孔安裝錨栓，導(dǎo)致混凝土強度無法滿足設(shè)計要求，引起膨脹錨栓摩擦握裹力達不到設(shè)計要求。因此，在施工階段應(yīng)嚴格控制土建與機電施工的時間間歇，加強現(xiàn)場管理，確保施工質(zhì)量。

圖2 結(jié)構(gòu)頂板預(yù)留孔洞

（2）受周圍外部環(huán)境和公共民生市政設(shè)施正常運營條件的限制，地鐵主體結(jié)構(gòu)工程的抗震設(shè)防及性能要求相對而言高于民用建筑，混凝土的配筋率較高。在綜合支吊架錨栓實施的開孔過程中，不可避免與混凝土中的鋼筋產(chǎn)生沖突，限制了開孔深度，致使后擴底錨栓（或化學錨栓）的植入深度無法滿足設(shè)計要求，錨栓的承載力達不到設(shè)計要求（圖 3）。因此，在施工管理中，應(yīng)嚴格按設(shè)計要求對與鋼筋沖突的區(qū)域采用附加鋼板轉(zhuǎn)換等方法，確保綜合支吊架底座的安裝質(zhì)量。

圖3 平面安裝的后擴底錨栓

（3）在地鐵工程中，由于結(jié)構(gòu)補強的影響，車站局部出現(xiàn)斜邊下翻梁的情況。在斜面連接方式中，注意斜面角度的設(shè)置對綜合支吊架系統(tǒng)的特殊要求，加強此區(qū)域的施工管理，確?；炷帘砻娲植冢苊庥捎诓黄秸仍蚨沟缅^栓與支吊架連接面達不到設(shè)計要求（圖 4）。

（4）綜合支吊架底托安裝采用化學錨栓，錨栓孔開孔時應(yīng)嚴格按照設(shè)計要求控制開孔垂直度、孔徑大小、孔內(nèi)潔凈度，避免造成化學錨栓強度達不到設(shè)計要求。在綜合支吊架安裝過程中，嚴格執(zhí)行錨固粘接劑的凝固時間，當錨栓強度達到設(shè)計要求后，再進行綜合支吊架上的管線施工安裝。

（5）在運營及建設(shè)期，若空調(diào)水管道、生活用水管道的管件及附件處滲漏導(dǎo)致保溫材料吸水，會增加綜合支吊架的荷載。因此，在施工階段應(yīng)加強現(xiàn)場監(jiān)管，確保管道壓力及嚴密性試驗質(zhì)量，在運營期加強保冷管道系統(tǒng)的現(xiàn)場巡查，及時處理滲漏管道的維修工作，減少對綜合支吊架系統(tǒng)的影響。

（6）在施工階段，如果同一斷面綜合支吊架上橫擔的水平標高不一致，將使管線的荷載集中在相鄰支吊架上，使綜合支吊架系統(tǒng)受力不均衡，甚至引起垮塌。因此，在施工過程中要對支吊架的每層橫擔進行標高測量，確保相鄰支架橫擔的標高一致（圖 5）。

圖4 斜面安裝的后擴底錨栓

圖5 橫擔安裝

3 結(jié)束語

通過對以上車站機電工程綜合支吊架系統(tǒng)設(shè)計、施工問題的分析研究，在今后的地鐵車站機電工程綜合支吊架系統(tǒng)設(shè)計及施工中，應(yīng)前期詳細考慮可能出現(xiàn)的問題，消除潛在的安全隱患，避免出現(xiàn)各專業(yè)各自為政、顧此失彼的情況，采用科學的設(shè)計方案和安裝工藝工法及相應(yīng)施工控制技術(shù)，確保地鐵車站機電工程綜合支吊架系統(tǒng)的安全。

[1]GB50981-2014 建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范[S]. 2014.

[2]GB50303-2002 建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].2002.

[3]GB50157-2013 地鐵設(shè)計規(guī)范[S]. 2013.

[4]胡豪華，李果. 地鐵車站機電安裝管線優(yōu)化與綜合吊架的合理利用[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015（6）.