地铁机电设备安装中装配式管线支吊架的施工技术

秦 浩

（中交二公局铁路建设有限公司，陕西 西安）

前言

在地铁建设里程不断延长过程中，地铁设备系统功能日趋完善，机电设备管线数量、种类持续增多。与此同时，装配式管线开始在地铁机电设备安装中应用，具有与结构连接点少、作业效率高、吊杆不重复等优点，可以解决有限空间内管线集中设置难题。支吊架设置是装配式管线安装的重要内容，因此，探究装配式管线支吊架设置安装技术具有非常突出的现实意义。

1 地铁机电设备安装项目

一地铁车站位于城市主干道交叉路口，沿市政道路东西向设置，车站与远期4 号线换乘，换乘形式为通道换乘。车站结构为地下二层12 m 岛式车站，主体长244.2 m，标准段宽19.8 m，有效站台长178 m，有效站台中心里程YDK81+208.000m。车站共设置4 个乘客出入口，2 个安全出口以及2 组风亭、1 组冷却塔。项目机电设备安装拟应用装配式管线，包括风管、气体灭火管、水管、电缆桥架、供电线、地铁机电通信信号、AFC（Automatic Fare Collection System，自动售检票系统）专业管线等。

2 地铁机电设备安装中装配式管线支吊架的施工方案

2.1 支吊架形式

地铁机电设备装配式管线集中安装空间部位较为紧张，可选择综合支吊架。由专业生产方根据《管道支吊架 第1 部分：技术规范》（GB/T17116-2018）系列产品标准生产工艺进行锚固件、转接件、管卡、支托系统、可调式螺母等部件的组装，组装期间借助连接件进行支架高度、尺寸的灵活调整，具体见图1。

图1 地铁装配式管线支吊架

2.2 支吊架参数

根据《管道支吊架 第1 部分：技术规范》（GB/T17116-2018），进行吊杆净截面面积计算，计算公式如下：

式中，A 为吊杆净截面面积，mm2；N 为吊杆拉力设计值，N；f 为吊杆抗拉强度设计值，MPa。在梁式150 单层三立杆支吊架中，相邻副支吊架间隔为3 m，每副支吊架承受3 m 管道重。

在支吊架净截面积一定情况下，由横梁承担支吊架高程（或位置）调节任务，框架整体与原机电管线结构采用夹具免焊连接方式，锚栓则固定于顶板或梁柱位置，确保构件设计承载力一定，相关参数见表1。

3 地铁机电设备安装中装配式管线支吊架的施工技术

3.1 综合排布管线支吊架

根据地铁机电设备强电桥架、消防管、通风空调风管、弱电桥架、给排水管设计与施工规范，结合综合管廊排布要求，进行地铁机电管线综合排布，预先破除前期有限空间内多专业管线交叉、标高冲突瓶颈。

在管线排布的基础上，根据支吊架设计规范，结合地铁机电设备实际尺寸、使用功能，划分若干尺寸统一的单元模块，不同模块编号见表2。

表2 地铁机电设备装配式管线支吊架对应单元模块编号

3.2 现场放样定位

3.2.1 支架放样定位

根据装配式管线综合支架设计方案，人为借助红外线仪器，开展现场测量放线，全面掌握装配式管线综合支架安装现场实际情况，明确同一排支架两端支架放线位置以及两端支架间距、其他支架位置。

为与第一阶段实验保持一致，以便对比观察和进一步论证，本文实验仍采用基于“引用—改进”的异步协作模式对设计方案进行渐进式优化。异步协作模式基本原理如图1所示。

3.2.2 吊架放样定位

在安装吊架固定支座前，借助红外线仪器放出吊架支座在墙上（或地上）投影并标记，确定吊架锚栓孔位。

3.3 支吊架组装

3.3.1 钻孔

根据地铁机电装配式管线综合支吊架安装图纸，

选择适宜的冲击钻、钻嘴、膨胀螺栓型号。根据螺栓配孔标准，垂直钻设孔洞，孔洞深度稍微大于锚栓安装长度（忽略装修层面厚度）。项目选择锚栓长度为120 mm，设定钻孔深度为120 mm，锚栓有效埋深最大为60 mm，最小为40 mm，最大锚固厚度为50 mm。

在钻孔完毕后，借助打气筒（或刷子）清除孔内灰尘。

3.3.2 安装膨胀螺栓

确定孔洞内无灰尘后，先向孔洞内注入注射式锚栓FIS V360 S（不含苯乙烯混合砂浆），再在孔洞内放入膨胀螺栓，工程选择M10 膨胀螺栓，其抗下滑力为4.6 kN，设计抗拉强度为8.9 kN，扭矩为30 N·m。进而借助套筒，向螺栓沉头位置打入膨胀管，胀开膨胀管后，借助螺母取出螺栓沉头并开展收紧操作，再次胀开膨胀管并收紧[2]。

3.3.3 安装槽钢底座

完成膨胀管多次收紧后，松开膨胀螺栓螺母并装入槽钢底座，有序拧入锚栓螺母（见图2），拧入锚栓螺母位置角度不得偏离吊架中心线2.5°。

图2 锚栓螺母安装示意

图2 中，1 为槽钢；2 为膨胀管；3 为槽钢螺母。

在锚栓螺母拧紧后，将双拼背打孔带齿槽钢放入电镀锌底托位置，同一直线管道的支吊架槽钢下料长度、角度相同，角度大于等于30°，下料长度小于等于100 mm[3]。在确定同一根直线管道的支吊架槽钢处于同一平面后，借助开口扳手，先安装弹簧螺母，再安装M12 高强度六角螺栓（抗下滑力7.9 kN，设计抗拉强度12.2 kN，扭矩55 N·m）。在弹簧螺母安装期间，应嵌入弹簧螺母旋转90°，沿着双拼背打孔带齿槽钢移动，促使弹簧螺母固定于设计位置，且弹簧螺母、槽钢安装角度成90°[4]。随后根据现场情况，调整竖杆垂直度，调整完毕后收紧高强度螺栓，促使底托、竖杆稳固连接。在这个基础上，锁紧全部调节部件，确保装配式管线支吊架稳固。

3.3.4 安装管道

在完成底托与竖杆稳固连接后，借助起重设备，举升管道，畅通管道安装渠道。同时调节横担高度至预先设定高度，根据图纸拼装竖杆。完成竖杆拼装后，缓慢放下管道，管道支吊点相对室内管道定位偏差应小于等于10 mm，承载结构受力点相对于设计标准偏差应小于等于10 mm，促使管道与下部横担紧密接触。利用相同的方式，完成管道、上层横梁、下层横梁安装，并在管道起始点、弯头、阀门、三通位置进行防晃吊架的设置。进而连接管道、管卡（含绝热衬垫，绝热衬垫厚度超出管道绝热层厚度，宽度超出支吊架支承面宽度），管卡安装间距与设计偏差应小于等于0.2 mm[5]。

在支架安装完毕后，借助起重机调整管道位置以及横担高度。在横担高度达到预先设定高度后，进行竖向吊架、吊架连接梁安装。随后根据管道所处位置选择恰当的底座类型，缓慢将管道防治到吊架上，连接吊架并紧固管卡，完成作业任务。需要注意的是，2个管道或多个管道共用的装配式支吊架，不得用于支撑热位移量方向存在差异的水平管道。

3.4 机电管线安装

在支吊架安装完毕后，根据地铁机电装配式管线设计方案，进行不同类别风管、强弱电桥架、水管的安装与调直、固定[6]。按照管道编号，分别安装直径150 mmPSP 钢塑复合保温管、直径200 mm 热浸塑质管、直径150 mm 无缝钢管、直径300 mm 焊接螺旋钢管、直径150 mm 无缝钢管等。

在机电管线安装位置，临时封闭机组接口，避免杂物掉落。对于送风口、回风口软连接部位，则开展防结露壳接保温，确保机组安全运行。

4 地铁机电设备安装中装配式管线支吊架的施工效果

4.1 抗滑性能

为验证地铁机电装配式管线支吊架安装后抗滑性能，依据《装配式支吊架通用技术要求》（GB/T 38053-2019）关于槽钢螺母抗滑性能检测的要求，设定加载速度为12.7 mm/min，螺栓紧固扭矩分别为30 N·m、40 N·m、50 N·m、60 N·m[7]。得出：在螺栓紧固扭矩分别为30 N·m、40 N·m、50 N·m、60 N·m 时，槽钢螺母在荷载下位移分别为20 mm、17.5 mm、10 mm、0.5 mm。表明槽钢螺母随着紧固扭矩的增加而趋于稳定。在紧固扭矩达到60 N·m 时，槽钢螺母防滑性能较佳。

4.2 承载能力

为了验证地铁机电装配式管线支吊架安装效果，利用负载试验方法，进行支吊架工作荷载核算。试验操作过程中，根据《装配式支吊架通用技术要求》（GB/T 38053-2019）的相关规定，选定荷载为相当于装配式管线总重2 倍的承重物（见图3），荷载施加速度为12.7 mm/min，在支吊架上悬挂承重物48 h 以内。

图3 拉拔荷载垂直施加方式

图3 中，1 为槽钢；2 为管夹；3 为槽钢螺母；4 为管道。拉拔荷载垂直施加到管道两端，荷载施加位置、管夹边缘之间距离小于等于管夹宽度。

达到规定时间后，对吊架立杆、支吊架横梁整体形状异变与松动情况进行核查，得出结果见表3。

表3 地铁机电装配式管线支吊架负载

由表3 可知，地铁机电装配式管线支吊架满足实际负载要求，符合质量规定。

结束语

综上所述，装配式管线支吊架具有作业效率高、维护扩展便捷、与构件连接点少的优点，可以节省地铁机电设备管线支架安装成本。因此，技术人员应根据装配式管线支吊架承力特点，结合行业标准要求，确定最佳吊杆参数。根据参数预先组装支吊架。在前期组装完毕后，根据现场情况，有序安装，充分发挥装配式管线支吊架作业优势，提高地铁机电设备安装效率与质量。