运营线路地铁风管改造工程施工要点
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【摘要】在地铁列车运行中产生的活塞风气流，在长时间的气流冲击和振动的作用下，可能出现风管托吊架松动和风管脱落的现象，对列车的行车安全构成严重威胁。论文以北京地铁10号线改造工程为例，在结合暖通空调系统施工具体实践经验的基础上，对该地铁改造工程的风管改造施工要点进行阐述。
1风管支撑体系的稳固性
为了确保风管改造后的运营安全，同时尽可能降低改造费用，需要对原有铝箔复合酚醛风管的吊点膨胀螺栓做100%的检查，以确定哪些可以继续使用。不可回避的是：如何确认原有的膨胀螺栓是否合格？是否有更好的螺栓紧固和吊架方案？为此，项目团队与北京交通大学土建学院组成联合项目组通过试验展开了研究，并根据分析数据确定了风管的支撑体系。
1.1风管支撑体系稳固性的试验
为了能够客观地反映现场风管吊架的安装情况，使试验尽量与现场情况接近或吻合，项目组设计并加工了吊架加载装置，利用力学实验室对常用的4种风管吊架方案进行了200万次（设定运行20年，每日运行16h，发车间隔为4min，轨顶风管累计经受活塞风约200万次）、频率为5Hz的疲劳试验、扩底锚栓与膨胀螺栓的拉拔试验。疲劳试验过程中，监测吊杆和地脚螺栓的预警力变化及动态应力，然后在荷载循环累计次数达到200万次后停机进行静力加载（拉拔）试验。试验结果表明，按照金属构件疲劳试验的相关规范，在循环加载200万次、频率为5Hz的条件下，4种吊架形式都能承受风管的荷载。但试验过程中发现，以角钢-螺栓与混凝土连接固定的吊架比较适宜，以槽钢-螺栓与混凝土连接固定的吊架振动比较明显。在拉拔试验中，普通膨胀螺栓先于吊架发生失效，吊架先于切底螺栓发生失效；使用槽钢与混凝土连接的吊架，其槽钢的变形程度高于角钢支架的变形程度；圆钢与角钢焊接的强度高于螺栓螺纹连接的强度；另外，通过在实际操作过程中使用力矩扳手进行测试，螺栓的预紧力矩控制在40～43N·m能满足要求[1]。
1.2风管支撑体系的确定
结合研究结果，确定了风管吊架的设置原则：1）风管支吊架间距为1500mm，每隔3个普通吊架安装1个固定防晃托架；2）普通吊架吊杆选用准10mm规格的圆钢或准12mm通丝，横担采用6.3#槽钢；3）固定防晃托架吊杆、板、斜支撑用∠50mm×5mm角钢，横担采用6.3#槽钢；固定防晃托架斜支撑垂直于风道，在安装空间不足时，可采用与轨道平行安装。轨行区风管固定防晃支架安装图如图1所示。普通吊架、固定防晃托架与结构之间均采用切底螺栓连接。轨行区风管普通支架安装图如图2所示。
2地铁现状运营条件的防护
2.1施工前既有设备防护
由于是在运营线路的车站内进行改造施工，物料运输、人员通行等都可能会给车站的既有设备造成损伤，或者对其现有功能造成影响，任何一个现有运营条件的变化都有可能影响随后的地铁列车运行时安全。故此对车站既有设备进行有效防护至关重要[2]。2.1.1闸机防护。施工人员搬运较大的物品经过闸机时，应将物品高举过闸机，较大的物品不得从闸机中间穿过。每天进行施工搬运前，应对运输通道附近的闸机采取加装阳光板罩等措施，防止闸机被物体划伤。2.1.2监控探头的防护由于每日行车时司机需要观察监控探头所显示的画面，在施工涉及监控探头区域或吊顶拆除产生的灰尘可能对探头造成污染时，应采用塑料薄膜包覆监控探头，为了防止监控探头角度变化后无法准确复位，在包覆前采用可擦式记号笔在连接轴处做好标记。2.1.3导向标识的防护。每日作业前，先用阳光板折成与导向标示大小一致的防护框架保护起来，并用胶带固定。当日施工完成后将防护框架拆除。2.1.4广播的改移及防护。可将位于风管正下方的广播移位至未拆除的吊顶板边缘，并牢固地固定在吊顶龙骨上，防止其掉落伤人。移位时如果出现线缆长度不够，正负线不能混乱，接头要做好绝缘处理。2.1.5烟感探头。如果拆除吊顶区域有烟感探头，可将位于风管正下方的烟感探头移位至未拆除的吊顶板边缘，并牢固地固定在吊顶龙骨上。施工过程中做好降尘工作，如由于现场灰尘造成警报，及时联系综控室消除警报。2.1.6电视防护。为防止施工期间的粉尘对电视屏幕及机体造成污染，采用阳光板按电视机大小和形状折成成品，每天施工前套在电视机上。2.1.7安全门防护。采用“挂板”形式进行防护，站台层施工时，将“挂板”由站台侧挂于安全门上，靠近安全门一侧木板上满铺橡塑保温棉（有橡塑保温板面冲屏蔽门侧）。
2.2其他运营条件的防护
由于大部分施工位置处在站台、隧道轨行区、站台停靠轨行区，所以，晚间安装完成的项目和施工场地在撤场后不得留有任何安全隐患，如缺托、吊架或托、吊架螺栓未拧紧到位、新装风管端部悬挑过长、风管法兰螺栓缺失或未拧紧。安装完成的成品设备留置任何材料、工具、散件物料等，这些不安全因素都有可能影响随后的地铁列车运行安全。故此在完工撤场之前，要配合地铁运营配合人员进行全面的检查，形成施工安全制度。
3作业条件的改进
由于地铁白天正常运营，工程安装调试只能在地铁夜间（22：00~次日凌晨4：00）停运期间开展工作，等办好繁杂的手续进入现场后，真正的工作时间只有2~3h。如果采用普通的组装操作平台，完成搭设需用时20~30min，而且移动时还得先拆除然后再搭设，这就使得整个晚上只能完成脚手架的搭设工作，没有时间完成施工改造任务，所以，根据以往的施工经验，在自制轨道车上设置脚手架，而且脚手架可分片加工，这样组装起来比较快。项目组对施工中使用的操作平台进行了创新改造。经过多次的试验改正最终形成重量轻、组装拆卸时间短、体积小的快速拆装轨道车操作平台。具体方法是：在自制轨道车上四角焊接1根DN50mm钢管，高度约为500mm。然后按照4根立柱的间距制作上部脚手架组片，每片高为2m，安装时高度不够可以在其上再加一层，直至需要高度为止。本工程每个站制作8套有自制轨道车的脚手架。这种轨道车的优点是移动自如，拆卸方便，而且可以长距离移动。工程正式开工前，在项目基地根据站台轨行区的条件搭设了模拟现场，对作业队伍进行了分工，快速拆装轨道车操作平台由专人进行搭设及移动操作，并进行了长时间的操作训练，熟练操作的工人方能进入施工现场作业，经过试验和施工中的实用“快速拆装轨道车操作平台”能够在10min内组装完成，移动到下一工作地点并完成固定仅需要6min，当日施工任务完成后在15min内能完成拆除清运工作。
4组合吊装
4.1人员培训与组织
由于地铁改造项目的特殊性，参施人员必须尽可能地充分发挥作用，避免因无功动作降低施工效率，缩短工序用时、快速有效地进行风管安装是完成施工任务的关键，于是项目组模拟施工条件，组织技术工人进行作业演练，减少不必要的施工动作，将进场、施工、撤场每个程序细化成作业指导书，整个工序稳定后由生产部门、技术人员对工人按照作业指导书进行培训，让每一个作业人员明白自己所担负的工作，达到规定作业用时的熟练工人才能进行参与正式施工操作。4.2测量放线与设置吊点先使用可以移动的快速拆装轨道车操作平台进行测量放线，测量放线首先放出站台轨行区上部排风兼排烟风管的内侧边线，然后放出外侧边线。当吊架支撑点确定后开始用电锤钻孔。孔径要求为准14mm，孔深必须确保膨胀螺栓的螺杆有80mm被固定在真正的结构层内。打孔前用钢筋探测仪测定混凝土内钢筋的位置及深度，在没有钢筋处做红色标记。用电锤打孔的操作员必须对准红色标记处进行打孔，不得随意用电锤在墙上、楼板上打孔，以防伤及墙内或顶板内的钢筋、穿线管、电源线、信号线等。
4.3风管组装及吊装
由于轨行区上方的风管安装必须在供电轨停电后方可进行，而且地铁10号线1期各站均设有安全门，考虑到施工时间较短，为了提高功效，加快安装速度，可使工序提前交叉进入准备阶段，即施工人员必须在白天将当日晚间待吊装的排烟风管以及相应数量的配件如数提前装车，然后用运输车在晚间23时前运至安装所在站的进出口处。在末班车停运后，在施工区域的屏蔽门前铺设地毯，将风管及其配件运至站厅或站台放置于地毯上，将风管两两连接。在连接风管的同时进行安全门站台侧的防护，并将风管安装轨道车操作平台、风管拼装平台运至施工区域安全门前。等到三轨全线停电的广播通知且地铁值班人员发令可以下隧道时，施工人员开始在轨道上组装2台施工用的“自制快速拆装轨道车操作平台”，组装完成后，分别推置于待装风管部位的两端待命。2组轨道车操作平台中间放置3台风管拼装平台，平台上铺设地毯，防止划伤风管。拼装平台就位后，采用人力将两两拼接好的风管放置在平台上，然后推动拼装平台，进行剩余管口的拼装作业。在进行风管拼装的同时，安排待安装部位顶板上约12m区域端部1.5m处用电锤打孔，安装4个M16膨胀螺栓作为起吊固定点，固定点上各安装一块加工预制好的∠100mm×10mm的角钢吊耳。吊耳上各挂一个2～3t的倒链作为起重排烟风管的起重器。一切就绪，工长对施工人员开始重新安排工作，并讲解吊装中的注意事项，然后各就各位进行起吊。起吊至吊杆横担之上50～100mm高度时，停止起吊，将操作平台移至起吊后的风管底部，开始安装吊架横担，待吊架横担全部安装好后，调整风管位置，对正前期安装好的风管，开始连接螺栓，一切就绪后开始取下倒链进行下一组风管的吊装。按照上述的工序安排，在每晚2.3h的有效施工时间内，一次吊装10节风管，能够完成2次吊装作业。
5结语
暖通空调系统施工涵盖的内容非常广泛，以上是笔者对北京地铁10号线一期风管改造工程总结的几点施工要点，当然还有许多没有提到的施工技术要点也是非常重要的。暖通空调系统施工是当前建筑工程施工中的一项重要内容，在施工过程中难免会存在一定的问题。加强暖通工程各个环节的质量控制，严格控制各项施工要点，切实提升暖通工程的施工质量是暖通专业技术人员共同努力的目标。
【参考文献】
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.通风与空调工程施工质量验收规范:GB50243—2016[S].北京:中国计划出版社,2017.
作者:周庆昌 单位:北京城建安装集团有限公司
