運營線路地鐵風管改造工程施工要點
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【摘要】在地鐵列車運行中產生的活塞風氣流，在長時間的氣流沖擊和振動的作用下，可能出現風管托吊架松動和風管脫落的現象，對列車的行車安全構成嚴重威脅。論文以北京地鐵10號線改造工程為例，在結合暖通空調系統施工具體實踐經驗的基礎上，對該地鐵改造工程的風管改造施工要點進行闡述。
1風管支撐體系的穩固性
為了確保風管改造后的運營安全，同時盡可能降低改造費用，需要對原有鋁箔復合酚醛風管的吊點膨脹螺栓做100%的檢查，以確定哪些可以繼續使用。不可回避的是：如何確認原有的膨脹螺栓是否合格？是否有更好的螺栓緊固和吊架方案？為此，項目團隊與北京交通大學土建學院組成聯合項目組通過試驗展開了研究，并根據分析數據確定了風管的支撐體系。
1.1風管支撐體系穩固性的試驗
為了能夠客觀地反映現場風管吊架的安裝情況，使試驗盡量與現場情況接近或吻合，項目組設計并加工了吊架加載裝置，利用力學實驗室對常用的4種風管吊架方案進行了200萬次（設定運行20年，每日運行16h，發車間隔為4min，軌頂風管累計經受活塞風約200萬次）、頻率為5Hz的疲勞試驗、擴底錨栓與膨脹螺栓的拉拔試驗。疲勞試驗過程中，監測吊桿和地腳螺栓的預警力變化及動態應力，然后在荷載循環累計次數達到200萬次后停機進行靜力加載（拉拔）試驗。試驗結果表明，按照金屬構件疲勞試驗的相關規范，在循環加載200萬次、頻率為5Hz的條件下，4種吊架形式都能承受風管的荷載。但試驗過程中發現，以角鋼-螺栓與混凝土連接固定的吊架比較適宜，以槽鋼-螺栓與混凝土連接固定的吊架振動比較明顯。在拉拔試驗中，普通膨脹螺栓先于吊架發生失效，吊架先于切底螺栓發生失效；使用槽鋼與混凝土連接的吊架，其槽鋼的變形程度高于角鋼支架的變形程度；圓鋼與角鋼焊接的強度高于螺栓螺紋連接的強度；另外，通過在實際操作過程中使用力矩扳手進行測試，螺栓的預緊力矩控制在40～43N·m能滿足要求[1]。
1.2風管支撐體系的確定
結合研究結果，確定了風管吊架的設置原則：1）風管支吊架間距為1500mm，每隔3個普通吊架安裝1個固定防晃托架；2）普通吊架吊桿選用準10mm規格的圓鋼或準12mm通絲，橫擔采用6.3#槽鋼；3）固定防晃托架吊桿、板、斜支撐用∠50mm×5mm角鋼，橫擔采用6.3#槽鋼；固定防晃托架斜支撐垂直于風道，在安裝空間不足時，可采用與軌道平行安裝。軌行區風管固定防晃支架安裝圖如圖1所示。普通吊架、固定防晃托架與結構之間均采用切底螺栓連接。軌行區風管普通支架安裝圖如圖2所示。
2地鐵現狀運營條件的防護
2.1施工前既有設備防護
由于是在運營線路的車站內進行改造施工，物料運輸、人員通行等都可能會給車站的既有設備造成損傷，或者對其現有功能造成影響，任何一個現有運營條件的變化都有可能影響隨后的地鐵列車運行時安全。故此對車站既有設備進行有效防護至關重要[2]。2.1.1閘機防護。施工人員搬運較大的物品經過閘機時，應將物品高舉過閘機，較大的物品不得從閘機中間穿過。每天進行施工搬運前，應對運輸通道附近的閘機采取加裝陽光板罩等措施，防止閘機被物體劃傷。2.1.2監控探頭的防護由于每日行車時司機需要觀察監控探頭所顯示的畫面，在施工涉及監控探頭區域或吊頂拆除產生的灰塵可能對探頭造成污染時，應采用塑料薄膜包覆監控探頭，為了防止監控探頭角度變化后無法準確復位，在包覆前采用可擦式記號筆在連接軸處做好標記。2.1.3導向標識的防護。每日作業前，先用陽光板折成與導向標示大小一致的防護框架保護起來，并用膠帶固定。當日施工完成后將防護框架拆除。2.1.4廣播的改移及防護。可將位于風管正下方的廣播移位至未拆除的吊頂板邊緣，并牢固地固定在吊頂龍骨上，防止其掉落傷人。移位時如果出現線纜長度不夠，正負線不能混亂，接頭要做好絕緣處理。2.1.5煙感探頭。如果拆除吊頂區域有煙感探頭，可將位于風管正下方的煙感探頭移位至未拆除的吊頂板邊緣，并牢固地固定在吊頂龍骨上。施工過程中做好降塵工作，如由于現場灰塵造成警報，及時聯系綜控室消除警報。2.1.6電視防護。為防止施工期間的粉塵對電視屏幕及機體造成污染，采用陽光板按電視機大小和形狀折成成品，每天施工前套在電視機上。2.1.7安全門防護。采用“掛板”形式進行防護，站臺層施工時，將“掛板”由站臺側掛于安全門上，靠近安全門一側木板上滿鋪橡塑保溫棉（有橡塑保溫板面沖屏蔽門側）。
2.2其他運營條件的防護
由于大部分施工位置處在站臺、隧道軌行區、站臺?？寇壭袇^，所以，晚間安裝完成的項目和施工場地在撤場后不得留有任何安全隱患，如缺托、吊架或托、吊架螺栓未擰緊到位、新裝風管端部懸挑過長、風管法蘭螺栓缺失或未擰緊。安裝完成的成品設備留置任何材料、工具、散件物料等，這些不安全因素都有可能影響隨后的地鐵列車運行安全。故此在完工撤場之前，要配合地鐵運營配合人員進行全面的檢查，形成施工安全制度。
3作業條件的改進
由于地鐵白天正常運營，工程安裝調試只能在地鐵夜間（22：00~次日凌晨4：00）停運期間開展工作，等辦好繁雜的手續進入現場后，真正的工作時間只有2~3h。如果采用普通的組裝操作平臺，完成搭設需用時20~30min，而且移動時還得先拆除然后再搭設，這就使得整個晚上只能完成腳手架的搭設工作，沒有時間完成施工改造任務，所以，根據以往的施工經驗，在自制軌道車上設置腳手架，而且腳手架可分片加工，這樣組裝起來比較快。項目組對施工中使用的操作平臺進行了創新改造。經過多次的試驗改正最終形成重量輕、組裝拆卸時間短、體積小的快速拆裝軌道車操作平臺。具體方法是：在自制軌道車上四角焊接1根DN50mm鋼管，高度約為500mm。然后按照4根立柱的間距制作上部腳手架組片，每片高為2m，安裝時高度不夠可以在其上再加一層，直至需要高度為止。本工程每個站制作8套有自制軌道車的腳手架。這種軌道車的優點是移動自如，拆卸方便，而且可以長距離移動。工程正式開工前，在項目基地根據站臺軌行區的條件搭設了模擬現場，對作業隊伍進行了分工，快速拆裝軌道車操作平臺由專人進行搭設及移動操作，并進行了長時間的操作訓練，熟練操作的工人方能進入施工現場作業，經過試驗和施工中的實用“快速拆裝軌道車操作平臺”能夠在10min內組裝完成，移動到下一工作地點并完成固定僅需要6min，當日施工任務完成后在15min內能完成拆除清運工作。
4組合吊裝
4.1人員培訓與組織
由于地鐵改造項目的特殊性，參施人員必須盡可能地充分發揮作用，避免因無功動作降低施工效率，縮短工序用時、快速有效地進行風管安裝是完成施工任務的關鍵，于是項目組模擬施工條件，組織技術工人進行作業演練，減少不必要的施工動作，將進場、施工、撤場每個程序細化成作業指導書，整個工序穩定后由生產部門、技術人員對工人按照作業指導書進行培訓，讓每一個作業人員明白自己所擔負的工作，達到規定作業用時的熟練工人才能進行參與正式施工操作。4.2測量放線與設置吊點先使用可以移動的快速拆裝軌道車操作平臺進行測量放線，測量放線首先放出站臺軌行區上部排風兼排煙風管的內側邊線，然后放出外側邊線。當吊架支撐點確定后開始用電錘鉆孔?？讖揭鬄闇?4mm，孔深必須確保膨脹螺栓的螺桿有80mm被固定在真正的結構層內。打孔前用鋼筋探測儀測定混凝土內鋼筋的位置及深度，在沒有鋼筋處做紅色標記。用電錘打孔的操作員必須對準紅色標記處進行打孔，不得隨意用電錘在墻上、樓板上打孔，以防傷及墻內或頂板內的鋼筋、穿線管、電源線、信號線等。
4.3風管組裝及吊裝
由于軌行區上方的風管安裝必須在供電軌停電后方可進行，而且地鐵10號線1期各站均設有安全門，考慮到施工時間較短，為了提高功效，加快安裝速度，可使工序提前交叉進入準備階段，即施工人員必須在白天將當日晚間待吊裝的排煙風管以及相應數量的配件如數提前裝車，然后用運輸車在晚間23時前運至安裝所在站的進出口處。在末班車停運后，在施工區域的屏蔽門前鋪設地毯，將風管及其配件運至站廳或站臺放置于地毯上，將風管兩兩連接。在連接風管的同時進行安全門站臺側的防護，并將風管安裝軌道車操作平臺、風管拼裝平臺運至施工區域安全門前。等到三軌全線停電的廣播通知且地鐵值班人員發令可以下隧道時，施工人員開始在軌道上組裝2臺施工用的“自制快速拆裝軌道車操作平臺”，組裝完成后，分別推置于待裝風管部位的兩端待命。2組軌道車操作平臺中間放置3臺風管拼裝平臺，平臺上鋪設地毯，防止劃傷風管。拼裝平臺就位后，采用人力將兩兩拼接好的風管放置在平臺上，然后推動拼裝平臺，進行剩余管口的拼裝作業。在進行風管拼裝的同時，安排待安裝部位頂板上約12m區域端部1.5m處用電錘打孔，安裝4個M16膨脹螺栓作為起吊固定點，固定點上各安裝一塊加工預制好的∠100mm×10mm的角鋼吊耳。吊耳上各掛一個2～3t的倒鏈作為起重排煙風管的起重器。一切就緒，工長對施工人員開始重新安排工作，并講解吊裝中的注意事項，然后各就各位進行起吊。起吊至吊桿橫擔之上50～100mm高度時，停止起吊，將操作平臺移至起吊后的風管底部，開始安裝吊架橫擔，待吊架橫擔全部安裝好后，調整風管位置，對正前期安裝好的風管，開始連接螺栓，一切就緒后開始取下倒鏈進行下一組風管的吊裝。按照上述的工序安排，在每晚2.3h的有效施工時間內，一次吊裝10節風管，能夠完成2次吊裝作業。
5結語
暖通空調系統施工涵蓋的內容非常廣泛，以上是筆者對北京地鐵10號線一期風管改造工程總結的幾點施工要點，當然還有許多沒有提到的施工技術要點也是非常重要的。暖通空調系統施工是當前建筑工程施工中的一項重要內容，在施工過程中難免會存在一定的問題。加強暖通工程各個環節的質量控制，嚴格控制各項施工要點，切實提升暖通工程的施工質量是暖通專業技術人員共同努力的目標。
【參考文獻】
[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.通風與空調工程施工質量驗收規范:GB50243—2016[S].北京:中國計劃出版社,2017.
作者:周慶昌 單位:北京城建安裝集團有限公司
