地铁车站机电安装管线优化与综合吊架的合理利用

【摘要】在地铁施工中，系统管线数量众多，各个系统对施工的技术要求不同，而地铁站的空间是有限的，如何在有限的空间里，在满足各自的技术要求前提下排布众多的管线（综合管线优化），就成了地铁施工中的一大难点。本文对地铁车站机电安装管线优化与综合吊架的合理利用进行分析。

【关键词】地铁 管线 综合吊架 优化 合理利用

1、引言

随着社会的发展和城市化进程的加快，我国大中城市的交通状况日趋紧张，地面交通日益拥堵，人们逐步认识到只有充分利用铁道交通运量大、速度快的优势，充分形成以铁道为骨干的城市地下交通网络，才能解决城市客运交通紧张的现状。而管线优化和综合吊架的运用在地铁车站的设计及施工过程中尤为重要，管线优化的合理性和综合吊架的巧妙运用直接影响机电系统各管路的排布情况以及车站装修标高控制。

2、管线优化与综合吊架合理利用的必要性

在以往地铁工程机电安装的设计图纸中，各专业管线吊架单独设计，安装标高由各专业设计自行确定，这就造成了机电工程在管线安装过程中不同专业的管线出现在同一标高和同一位置，导致大量的管线返工，给项目工期造成压力，也影响工程质量。在安装过程中还存在以下缺点：

（1）传统的安装方式缺乏系统性考虑，由于各专业管线独立设置吊架，致使整个空间排布混乱，观感质量差。

（2）当安装空间有限时将导致管线检修空间不足，甚至没有检修空间，不能满足后期运营维护的要求。

（3）各管线吊架独立设置，无形中缩小了管线安装可以利用的净空间。

（4）局部区段还会出现管线安装空间不够，无法满足各专业管线安装需求。

3、管线优化与综合吊架设计原则

对于地铁管线优化与综合吊架运用实质上就是各系统的管线在施工前与施工中的一些局部修改与调整，最终达到将各专业管线统筹考虑、综合布置的目标，在优化过程中应遵循以下原则：

（1）管线优化时应以环控专业设计图为基础，按暖通动照（电力）通信信号FASBAS给排水气灭系统等其他有关专业的顺序进行优化。

（2）综合管线相对位置的原则一般主要遵守“风上、电中、水下”的原则，即送风管、排风管布置在上层，强、弱电电缆桥架布置在中层，水管布置在下层，但有部分风口需要伸至吊顶上时应根据具体情况合理安排。同时应尽量将检修、维护较多的管线布置在下层。

（3）管线交叉时的布置原则：小管让大管、软管让硬管、有压管让无压管，局部困难部位的线槽交叉，可以断开线槽，采用穿管敷设。

（4）在车站站厅、站台公共区吊顶内，综合管线相对位置的布置原则主要遵守平行设置的原则，即通风干管、各类桥架及水管支架采用平行布置方式，各种管线之间距离应满足各专业设计规范要求。

（5）强、弱电设备房间内，除本专业管线外，原则上各类管线严禁布置在设备上方，如果环控专业风管确实无法避开，必须保证风口避开设备上方并尽可能的与设备保持一定距离。

（7）给排水管线与电缆平行敷设时应位于电缆下方，交叉敷设时如必须上跨，交叉点及附近区域应避开接口、阀门等易漏部位。

（8）各类水管严禁穿越高、低压设备用房（变电室、牵引变电室、变压器室等）及弱电设备用房（通信设备室、信号设备室、公安消防无线机械室、公众无线通信机械室、车控室、环控电控室、AFC机房、照明配电室等）。

4、管线优化工作程序

由于管线优化涉及到多个专业，优化方案的确定将直接关系到各专业管线安装质量。为了顺利推进管线优化工作，并提高综合吊架利用率，特制定以下管线优化工作程序。

5、综合吊架设计要求

管线优化完毕后应考虑综合吊架的制作，制作前应根据优化后各专业管线的排布情况计算吊杆、衡量及吊架间距等参数。

（1）吊杆计算

吊杆钢材许用拉应力，按下式（1）计算，满足国标GB/T17116.3。

（1）

式中：A――钢材截面面积（mm2）；

N――钢材受到的拉力（N），在此为支架所有管线及附属件重量，另加支架本身的重量（KN）；

[σ]――钢材许用拉应力值（N/mm2）。

（2）横梁计算

横梁主要承受管线荷载，故其受力形式为弯剪受力，分别计算其受弯和受剪应力，然后确定横梁是否满足受力要求。

①弯曲应力计算

（2）

式中 γx、γy――截面塑性发展系数；对于普通碳素结构钢，一般取值：1.05；

Mx、My――所验算截面绕X轴和绕Y轴的弯矩（N・mm）；

ωx、ωy――所验算截面对X轴和对Y轴的净截面抵抗矩（mm3）；

f――钢材的抗拉强度设计值（N/mm2）。

②剪应力计算

（3）

式中 τ――抗剪强度（N/mm2）；

V――计算截面沿腹板平面作用的剪力（N）；

S――计算剪力处以上毛截面对中性轴的面积矩（mm3）；

Ix――截面惯性矩（mm4）；

tw――腹板厚度（mm）；

fv――钢材的抗剪强度设计值（N/mm2）。

（3）受弯梁挠度和受压构件长细比的计算

受弯梁挠度和受压构件长细比需满足公式（4）要求；

（4）

式中 y――受弯梁的挠度（单位：mm）；

Q――受弯梁上的均布载荷（单位：KN/mm2）；

L――受弯梁的长度（单位：mm）；

E――常温下的弹性模数（KN/mm2）：取值196～206，取198 KN/mm2；

Iy――槽钢y轴截面惯性矩（cm4），10#槽钢为：25.6cm4。

6、结束语

随着地铁的普及，保证地铁安全可靠运营的系统也越来越多，而地下车站空间因地理环境因素、经济因素及安全因素的制约，无法再进一步扩大，如何在狭小的空间内布置越来越多的系统管线，必将引起工程技术人员更多的关注。然而，通过管线优化与综合吊架的利用，恰好解决了地铁车站机电安装工程系统管线吊架设计、布置不合理的现象，其原理简单、安装方便、造价低、效果良好，满足了设计规范的要求。同时，在工期紧、任务重的地铁机电安装工程中全面系统的实施本技术，缩短了施工周期，提高了安装质量，实现了工程建设和设计要求，使整个工程吊架整洁美观，最终得到业主和广大同行的赞誉。

参考文献：

[1].地铁设计规范GB 50157-2013

[2].地下铁道工程施工及验收规范GB50299-1999（2003版）

[3].卢艳军.浅析地铁机电设备安装中管线布置综合平衡技术及综合支吊架的合理设计与应用.城市建设.2010（5）：286-286