地铁机电快速施工研究——以区间装配式预埋滑槽连接支架为例

地铁机电快速施工研究——以区间装配式预埋滑槽连接支架为例

吉时雨

北京市市政四建设工程有限责任公司 北京市 100176

摘要：随着经济发展以及人民生活水平的不断提高，我国对基础设施的建设需求也在日益增加，项目管理受到了越来越多的关注。地铁基建项目具有资金投入规模大、建设周期长、施工内容复杂且具有较强专业性，流动性及综合性等特点，区间机电安装施工却呈现时间紧，施工任务重，施工效率低的现象。通过借鉴装配式建筑等相关技术，设计研究装配式预埋滑槽连接支架进而提高区间机电施工效率及施工速度，区间施工时间紧，任务重的问题可以通过装配式预埋滑槽连接支架来进行改进和完善。

关键词：装配式，预埋滑槽，支架

由于隧道内后期设备、设施及构建的安装采用打孔胀栓固定方法所引起的隧道病害日益严重，埋滑槽技术可减少设备安装对隧道结构损坏、提高设备安装效率、改善洞内工人作业环境等方面具有重要意义。故埋滑槽技术在轨道工程领域推广应用飞速提升。本课题计划从实际出发结合相关技术，探索出一种合理有效的方法来提高安装质量、确保安装进度、增添经济收益及社会效益。

一 装配式预埋滑槽支架综述

1 技术特征

采用预制支架，支架总体深化设计，支架分3层、4个支腿，可调节横杆间距，使支架能适用于不同规格配电箱的安装，支架与预埋滑槽间采用预埋滑槽特质螺栓连接、螺栓与支腿底座固定，方便施工，整体结构稳定性好，空间利用率高，采用SOLIDWORKS有限元分析，控制精度高，能够有效地控制材料合理利用，保证支架稳定，施工质量安全可控。

常规盾构区间施工平均速度10环/天·班组，装配式盾构预埋滑槽连接支架可以有效缩短了施工工期，施工速度达到了30环/天·班组，比传统支架安装施工速率提高3倍，为将来长距离盾构区间机电安装工程工期筹划提供了有利保障。

装配式盾构预埋滑槽连接支架项目在盾构区间试验后经计算，前期设计、加工费用5万元，后期材料、人工费按每公里共计10万元，综合造价15万元，工程目前传统支架安装每公里综合造价12万元。考虑前期设计费用摊销，区间支架安装超过2.5km时可节省成本。

支架安装施工前充分考虑区间振动对支架的影响从而进行反复推算，对支架进行验算，保证能够提供承载力4000N，支架连接方式采用采用直角连接件+螺栓，采用SolidWorks对支架进行验算，保证支撑力1600N；模拟震动环境，对支架进行动态受力分析，保证其数据准确。

2 螺栓技术要求

虽然传统螺栓价格低廉，但安装不便，结构稳定性差，经过比选，选择高强度镀锌螺栓作为螺栓原材，根据支架总重量合理选择螺栓规格，根据支架支座材料选择，合理选择预埋滑槽螺栓长度，考虑到区间内震动剧烈，采用双螺母的锁紧方式，确保支架稳定，相应螺栓长度应足够双螺母安装长度，计算支架角度与隧道壁安装角度，选定螺栓长度，避免支架与螺栓碰撞，侵界。通过研究计算，特制螺栓受力达到三个法向各300N，满足实际150N需求，综合考虑选择特制螺栓。

螺栓 长度计算公式：

注：

3支架技术要求

根据本试验段进行支架承重统计，确定支架承重总和，依据所安装配电箱规格及安装方式等相关工艺要求，设计活动支架位置及支架移动方式。根据配电箱尺寸设计支架长度及宽度，综合轨行区限界图，确定支架支腿长度，保证支架平面水平。

横杆长度 （m）计算公式：

注： 支架横杆总长度 ； 配电箱总宽度；配电箱总预留 每处间距预留8公分：

支架两端各预留20公分；

竖杆长度 （m）计算公式：

注： ， ；由于配电箱尺寸不可超过1.2m，支架横杆 可调节范围：0~1.2m。长支腿 （m）和短支腿 （m）需根据隧道大小及限界进行设计。

二 支架构造及实施

装配式盾构预埋滑槽连接支架分为本体，连接部件两大部分。通过设计，考虑支架结构受力特点，满足结构安全稳定，方便现场吊装拼装。普通螺栓安装简便，方便，但稳定性较差，考虑区间内震动剧烈，普通螺栓连接在以往运营过程中有螺栓震落的现象，综合考虑采用“直角连接件+普通螺栓连接”的方式进行加固，提升安装质量。

支架性能验算结构受力分析采用SOLIDWORKS进行建模，模拟支架材质及形式，形成1:1实物虚拟模型，采用简支梁的方式进行固定，定义载荷，增加各方向受力，力的方向分为法向和选定方向，法向：力只会垂直于力的作用面。选定方向：须选取一个参照面，以此参照面为坐标系，力的方向有X、Y、Z三种，生成网格，根据支架大小，选择合适网格，生成静态受力模型。 特质螺栓受力采用SW软件进行建模，模拟螺栓材质及形式，形成虚拟模型，模拟区间安装方式，对支架及螺栓施加剪力、切力及安装方式匹配的约束，观察静载受力，检查受力脆弱点，如果存在隐患再重新进行调整再进行计算。

有限元分析，根据螺栓结构受力分析，采取相同受力及受力数值，进行网格化处理，模拟区间震动值，并采用冗余安全系数1.2进行考虑，填入模拟震动环境相应震动数值，进行有限元分析计算，观察螺栓内力变化，查找是否存在破坏点，确保震动环境下稳定，可靠。终点观察螺栓内力是否超出临界值，或接近临界值，如果存在隐患再重新进行设计调整。模拟安装支架完毕后，选取合适安装方式，将支架，螺栓固定好后，参考结构受力分析，再添加支架有限元分析相关受力，模拟受力时采用1.2的安全冗余系数，进行震动模拟，观察临界红色区域，是否影响支架稳定性。如若不符合安全性能，重新进行计算与分析，直至数据符合标准。

实施中将特质螺栓与预埋滑槽完全贴紧，保证贴紧度达到100%，调整铰接底座，采用双螺母锁紧底座，再用扭矩扳手进行加固，直至符合标准。将活动支腿与铰接底座进行螺栓连接，螺栓外露2~3扣，固定后刷红漆确认安装完毕。横杆与竖杆采用直角连接件进行固定，螺栓采用扭矩扳手锁死，平面整体采用靠尺及水平尺检查平整度及垂直度，检查合格后将平面与活动支腿采用栓接，确保可靠，使用扭矩扳手复查后刷红漆确认。装配式支架施工可根据不同结构形式及现场条件调整，提升现场施工进度，提高安装效率，保证工艺质量。

三、结论

通实践证明了装配式盾构预埋滑槽连接支架的可行性，支架质量达到验收标准，为将来长距离盾构区间机电安装工程工期筹划提供了有利保障。本支架实施有效解决了区间采用打孔胀栓固定方法引起的隧道病害问题，同时缩短了施工工期，保证区间机电安装施工施工速度，区间结构安全，且应用本研究后造价减少，对交通影响降低，减少施工噪声，总体效益较好。

参考文献

[1]李德明. 装配式建筑构件成本控制关键因素 与优化对策[D].福建工程学院,2019.

[2]陈学忠. 寒地装配式建筑外围护系统关键技术比较研究[D].吉林建筑大学,2019.

[3]刘岩. 基于系统模型的区域装配式建筑工程质量评价研究[D].吉林建筑大学,2019.

[4]高思. 装配式建筑施工阶段风险评价与控制研究[D].河北工程大学,2019.