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摘 要：地铁管线错综复杂，采用综合吊架设计和施工方法，有利于实现对管线的优化布置，节省空间。本文首先对地铁管线综合吊架技术特点进行分析，包括主要技术优势和材料性能要求。进而探讨地铁管线综合吊架优化设计方法，明确优化设计需要解决的问题，对安装范围、平面布置、结构选型和设计检算等进行具体分析。在此基础上，探讨地铁管线综合吊架的安装技术和优化效果。
关键词：地铁管线；综合吊架；优化设计；安装技术
中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）15-0115-02
前 言
在地铁工程的快速发展下，地铁系统功能逐渐完善，管线种类和数目不断增加。在进行地铁几点安装施工时，需要处理好通风系统、动力照明系统、给排水系统、消防系统等的管线安装施工。通过科学布局，降低管线占用空间，协调各专业施工，提高施工效率。基于此，地铁管线综合吊架技术目前已经得到了较为广泛的应用，可以在满足各系统功能的要求下，提高工程综合效益，为后期管线维护和扩容提供方便。
1 地铁管线综合吊架技术特点分析
1.1 主要技术优势
综合吊架系统即装配式管线支吊架系统，一般采用槽钢、配件和管束在机械连接方式下组成整体，可通过连接件调节支架高度和尺寸，现场不需要进行焊接施工。综合吊架技术的主要应用优势包括：①综合考虑各专业的管线布置需要，将其集成现在同一支架系统中，空间利用率高、布置灵活；②现场安装施工效率高，可以缩短工期，降低施工安装费用，后期扩容也较为方便；③不需要进行现场焊接施工，可以避免结构受高温破坏，降低火灾隐患；④完成施工安装后，管线布置整齐，可根据装修风格，喷涂微观颜色涂料，外观具有较高的美观性[1]。
1.2 材料性能要求
管线综合吊架系统中的管道支吊架是承力结构，其刚度和强度要符合相关标准要求，根据地铁实际工况，确定管内介质的压力和温度要求。刚度设计主要根据《钢结构设计规范》进行控制，结构设计的许用应力要根据材料最小抗拉强度的1/4和最小屈服强度的5/8中的最小值进行控制。管道支吊架需要承受管道自重和荷载，控制管道位移，避免出现管道振动等问题。其主要包含管部构件和生根构件两大类，并采用传力连接构件、绝热、减振等构件进行连接。装配式支吊架的横梁挠度要控制在L/200以内，受压构件长细比不能超过120。一般需要采用蝶形螺母与U型槽钢齿牙确保俩节点可靠性。结构连接生根点则需要采用锚栓承载，包括支架和管道自重、介质重量等[2]。
2 地铁管线综合吊架的优化设计方法
2.1 优化设计需要解决的问题
在对地铁管线综合吊架进行优化设计时，需要考虑以下几方面问题：①在已有设计方案中，各专业管线走向已经明确，但缺乏系统性考虑，分别单独设置吊架，而过多的吊架导致安装控件和检修控件不足，需要对其进行有效整合；②在已有设计方案中，部分支架采取焊接连接方式，安装后不可调整，难以对放线定位精度进行控制；③由于吊架处于地铁潮湿环境中，同时存在杂散电流腐蚀，再加上机车运行中的活塞效应影响，需要对其结构安全性进行优化设计；④在支架施工中，如果采用焊接方式，连接质量受人为因素影响较大，不仅工序复杂，而且焊接质量难以控制，容易出现生锈等问题，需要对其安装施工进行优化[3]。
2.2 安装范围及平面布置
在管线综合吊架优化设计过程中，要充分考虑经济条件、管线数量、种类、施工空间限制等各方面因素。由于地铁设备走廊区的管线较为密集，施工空间小，需要对综合吊架的安装位置进行合理确定。可以设置在站厅层设备房走廊吊顶和站台层设备用房两侧的公共吊顶区域内。在平面布置选型方面，考虑到综合吊架的管线数量较多，为了防止桥架出现受弯变形等问题，需要结合横担受力特点，设置支架间距，一般为1.5m，按此标准进行支吊架主材和连接件选型。
2.3 槽钢、锚栓和连接件选型
在槽钢选型过程中，主要根据国家《风管支吊架》、MQ系列安装技术手册等，进行阐述核算。具体核算项目包括MQ槽钢承载力、连接件承载力、锚栓承载力以及各类管线的计算荷载。型钢截面和双拼槽钢截面的尺寸设计情况如表1所示。
锚栓和连接件的选择主要考虑到地铁空间的潮湿环境，而且受力点位于受拉区，需要选择适合在裂缝混凝土中使用的HST膨胀型锚栓。为满足受力和防腐要求，选择热浸镀锌防腐类型，连接件则采用NQW-4二维连接件。
2.4 设计检算
在进行设计检算时，检算内容主要包括综合吊架的間距、吊杆、横梁、受弯梁挠度、受压构件长细比等。其中，计算间距取管径最小钢管计算，管道最大支架间距由强度和刚度条件计算得出，选择两者中数值较小者作为最大间距。吊杆钢材所受拉力包含所有管道和附属件的重量，以及管道动荷载等，按轴心受拉构建进行计算，要满足国家标准GB/T17116.3。在进行横梁检算时，主要考虑其自重和管道荷载，分别计算受弯与受剪应力。在进行受弯梁挠度与受压构件的长细比检算时，需要进行拉拔试验。某地铁站综合吊架锚栓拉拔试验报告如表2所示。
3 地铁管线综合吊架的安装技术应用
3.1 控制好下料的准确性
优化后的综合吊架一般断面图如图1所示，在进行综合吊架安装施工时，要根据设计节点图进行零配件选择，选用正确型号零配件确保安装质量。在进行槽钢切割时，要严格按照槽钢上的刻度进行切割下料，保证切面垂直和切口平整。在进行下料时，可以采用三维工程软件，结合专业特点对该管线综合吊架设计图进行会审，利用三维立体技术呈现管线空间定位，优化空间定位坐标，确定管线尺寸和坐标。对管线折起位置进行详细设计，确保下料的精准性。同时考虑管线功能需求和建筑外观的美观性，确保施工质量。
3.2 支吊架的固定施工 支吊架固定施工主要包括以下几个重点环节：①安装锚栓，根据图纸选择锚栓，主要应用适应裂缝混凝土的锚栓进行施工，在混凝土梁或篮板上标记出安装位置，采用电动工具进行钻孔，一般钻头直径可设置为10mm，深度为90mm。完成钻孔施工后，采用吹风机进行清孔，将孔内灰尘吹出。安装锚栓后，上紧扭矩，大小一般为45Nm；②安装底座，将底座在錨栓上固定牢，并按图纸方向设置开口；③安装竖向槽钢，将槽钢固定在底座上，采用按钮式锁扣进行固定；④按照设计图纸中的标高，连接横杆连接件、按钮锁扣、立杆和制作；⑤对高度进行调节，根据管道位置确定标高中心、水平中心，对横担高度进行调节；⑥安装管束，包括管束扣垫、滑动支座等。
3.3 优化效果及支吊架检查
在地铁管线综合吊架优化设计和安装施工中，主要采用上风、中电、水下的原则进行管线布置。在进行上下重叠管线敷设时，需要将分支多和检修维护频分的管线放设置在下方。共用电缆桥架一般布置在车控室或照明配电室一侧，将共用水管支吊架布置在另外一侧。比如在上述工程中，最上层为通风管道，第二层为电力电缆桥架，之下依次为通信光缆桥架、空调水管和消防水管管道、节水管道、气体灭火管道。通过在施工前做好现场勘查工作，对管线安装路径和尺寸进行复核，协调现场情况，可以确保安装施工的顺利进行，实现对管线进行系统化布置的目标。在安装后要对综合支架进行检查和调试，包括活动支架位移方向、位移量、导向性等。检查管托是否存在脱落现象，确保固定支架安装牢靠，并对标高进行调整。通过全方位检查安装施工质量，可以最大化的发挥综合吊架的优点，在满足管线布置需求的同时，节约空间，提高布置美观性。
4 结束语
综上所述，通过采用管线综合吊架技术对地铁管线设计方案进行优化，并控制好综合吊架施工技术，可以确保吊架承载力和刚度等满足要求，同时保证施工的顺利进行。通过合理的管线分层布置，可以最大化的节约管线安装空间，为后期的管线维护管理工作提供方便，提高工程综合效益。
参考文献
[1]杨 彦.地铁管线综合吊架优化设计及安装技术[J].铁道建筑技术，2013（S1）：253～256.
[2]孟 健.地铁设备管理区管线综合布置技术的应用[J].建材技术与应用，2012（05）：27～29.
[3]王 琦，梅 棋，张世勇，王 冰.北京地铁10号线一期工程车站管线综合吊架设计与应用[J].铁道标准设计，2008（12）：52～54.
收稿日期：2018-4-26
作者简介：陈龙平（1988-），男，助理工程师，本科，从事地铁机电安装工作。
关键词：地铁管线；综合吊架；优化设计；安装技术
中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）15-0115-02
前 言
在地铁工程的快速发展下，地铁系统功能逐渐完善，管线种类和数目不断增加。在进行地铁几点安装施工时，需要处理好通风系统、动力照明系统、给排水系统、消防系统等的管线安装施工。通过科学布局，降低管线占用空间，协调各专业施工，提高施工效率。基于此，地铁管线综合吊架技术目前已经得到了较为广泛的应用，可以在满足各系统功能的要求下，提高工程综合效益，为后期管线维护和扩容提供方便。
1 地铁管线综合吊架技术特点分析
1.1 主要技术优势
综合吊架系统即装配式管线支吊架系统，一般采用槽钢、配件和管束在机械连接方式下组成整体，可通过连接件调节支架高度和尺寸，现场不需要进行焊接施工。综合吊架技术的主要应用优势包括：①综合考虑各专业的管线布置需要，将其集成现在同一支架系统中，空间利用率高、布置灵活；②现场安装施工效率高，可以缩短工期，降低施工安装费用，后期扩容也较为方便；③不需要进行现场焊接施工，可以避免结构受高温破坏，降低火灾隐患；④完成施工安装后，管线布置整齐，可根据装修风格，喷涂微观颜色涂料，外观具有较高的美观性[1]。
1.2 材料性能要求
管线综合吊架系统中的管道支吊架是承力结构，其刚度和强度要符合相关标准要求，根据地铁实际工况，确定管内介质的压力和温度要求。刚度设计主要根据《钢结构设计规范》进行控制，结构设计的许用应力要根据材料最小抗拉强度的1/4和最小屈服强度的5/8中的最小值进行控制。管道支吊架需要承受管道自重和荷载，控制管道位移，避免出现管道振动等问题。其主要包含管部构件和生根构件两大类，并采用传力连接构件、绝热、减振等构件进行连接。装配式支吊架的横梁挠度要控制在L/200以内，受压构件长细比不能超过120。一般需要采用蝶形螺母与U型槽钢齿牙确保俩节点可靠性。结构连接生根点则需要采用锚栓承载，包括支架和管道自重、介质重量等[2]。
2 地铁管线综合吊架的优化设计方法
2.1 优化设计需要解决的问题
在对地铁管线综合吊架进行优化设计时，需要考虑以下几方面问题：①在已有设计方案中，各专业管线走向已经明确，但缺乏系统性考虑，分别单独设置吊架，而过多的吊架导致安装控件和检修控件不足，需要对其进行有效整合；②在已有设计方案中，部分支架采取焊接连接方式，安装后不可调整，难以对放线定位精度进行控制；③由于吊架处于地铁潮湿环境中，同时存在杂散电流腐蚀，再加上机车运行中的活塞效应影响，需要对其结构安全性进行优化设计；④在支架施工中，如果采用焊接方式，连接质量受人为因素影响较大，不仅工序复杂，而且焊接质量难以控制，容易出现生锈等问题，需要对其安装施工进行优化[3]。
2.2 安装范围及平面布置
在管线综合吊架优化设计过程中，要充分考虑经济条件、管线数量、种类、施工空间限制等各方面因素。由于地铁设备走廊区的管线较为密集，施工空间小，需要对综合吊架的安装位置进行合理确定。可以设置在站厅层设备房走廊吊顶和站台层设备用房两侧的公共吊顶区域内。在平面布置选型方面，考虑到综合吊架的管线数量较多，为了防止桥架出现受弯变形等问题，需要结合横担受力特点，设置支架间距，一般为1.5m，按此标准进行支吊架主材和连接件选型。
2.3 槽钢、锚栓和连接件选型
在槽钢选型过程中，主要根据国家《风管支吊架》、MQ系列安装技术手册等，进行阐述核算。具体核算项目包括MQ槽钢承载力、连接件承载力、锚栓承载力以及各类管线的计算荷载。型钢截面和双拼槽钢截面的尺寸设计情况如表1所示。
锚栓和连接件的选择主要考虑到地铁空间的潮湿环境，而且受力点位于受拉区，需要选择适合在裂缝混凝土中使用的HST膨胀型锚栓。为满足受力和防腐要求，选择热浸镀锌防腐类型，连接件则采用NQW-4二维连接件。
2.4 设计检算
在进行设计检算时，检算内容主要包括综合吊架的間距、吊杆、横梁、受弯梁挠度、受压构件长细比等。其中，计算间距取管径最小钢管计算，管道最大支架间距由强度和刚度条件计算得出，选择两者中数值较小者作为最大间距。吊杆钢材所受拉力包含所有管道和附属件的重量，以及管道动荷载等，按轴心受拉构建进行计算，要满足国家标准GB/T17116.3。在进行横梁检算时，主要考虑其自重和管道荷载，分别计算受弯与受剪应力。在进行受弯梁挠度与受压构件的长细比检算时，需要进行拉拔试验。某地铁站综合吊架锚栓拉拔试验报告如表2所示。
3 地铁管线综合吊架的安装技术应用
3.1 控制好下料的准确性
优化后的综合吊架一般断面图如图1所示，在进行综合吊架安装施工时，要根据设计节点图进行零配件选择，选用正确型号零配件确保安装质量。在进行槽钢切割时，要严格按照槽钢上的刻度进行切割下料，保证切面垂直和切口平整。在进行下料时，可以采用三维工程软件，结合专业特点对该管线综合吊架设计图进行会审，利用三维立体技术呈现管线空间定位，优化空间定位坐标，确定管线尺寸和坐标。对管线折起位置进行详细设计，确保下料的精准性。同时考虑管线功能需求和建筑外观的美观性，确保施工质量。
3.2 支吊架的固定施工 支吊架固定施工主要包括以下几个重点环节：①安装锚栓，根据图纸选择锚栓，主要应用适应裂缝混凝土的锚栓进行施工，在混凝土梁或篮板上标记出安装位置，采用电动工具进行钻孔，一般钻头直径可设置为10mm，深度为90mm。完成钻孔施工后，采用吹风机进行清孔，将孔内灰尘吹出。安装锚栓后，上紧扭矩，大小一般为45Nm；②安装底座，将底座在錨栓上固定牢，并按图纸方向设置开口；③安装竖向槽钢，将槽钢固定在底座上，采用按钮式锁扣进行固定；④按照设计图纸中的标高，连接横杆连接件、按钮锁扣、立杆和制作；⑤对高度进行调节，根据管道位置确定标高中心、水平中心，对横担高度进行调节；⑥安装管束，包括管束扣垫、滑动支座等。
3.3 优化效果及支吊架检查
在地铁管线综合吊架优化设计和安装施工中，主要采用上风、中电、水下的原则进行管线布置。在进行上下重叠管线敷设时，需要将分支多和检修维护频分的管线放设置在下方。共用电缆桥架一般布置在车控室或照明配电室一侧，将共用水管支吊架布置在另外一侧。比如在上述工程中，最上层为通风管道，第二层为电力电缆桥架，之下依次为通信光缆桥架、空调水管和消防水管管道、节水管道、气体灭火管道。通过在施工前做好现场勘查工作，对管线安装路径和尺寸进行复核，协调现场情况，可以确保安装施工的顺利进行，实现对管线进行系统化布置的目标。在安装后要对综合支架进行检查和调试，包括活动支架位移方向、位移量、导向性等。检查管托是否存在脱落现象，确保固定支架安装牢靠，并对标高进行调整。通过全方位检查安装施工质量，可以最大化的发挥综合吊架的优点，在满足管线布置需求的同时，节约空间，提高布置美观性。
4 结束语
综上所述，通过采用管线综合吊架技术对地铁管线设计方案进行优化，并控制好综合吊架施工技术，可以确保吊架承载力和刚度等满足要求，同时保证施工的顺利进行。通过合理的管线分层布置，可以最大化的节约管线安装空间，为后期的管线维护管理工作提供方便，提高工程综合效益。
参考文献
[1]杨 彦.地铁管线综合吊架优化设计及安装技术[J].铁道建筑技术，2013（S1）：253～256.
[2]孟 健.地铁设备管理区管线综合布置技术的应用[J].建材技术与应用，2012（05）：27～29.
[3]王 琦，梅 棋，张世勇，王 冰.北京地铁10号线一期工程车站管线综合吊架设计与应用[J].铁道标准设计，2008（12）：52～54.
收稿日期：2018-4-26
作者简介：陈龙平（1988-），男，助理工程师，本科，从事地铁机电安装工作。