預制支架與新型預埋槽道技術在盾構管廊機電施工中的應用

王永明　張國超

【摘要】本文主要介紹預制支架、預埋槽道在盾構管廊機電施工中的應用，從與傳統技術的對比，到現實案例的應用進行介紹。

【關鍵詞】預制支架；預埋槽道；綜合管廊

1、引言

綜合管廊建設作為現在主流的管廊建設，其作用遠遠高于管線獨立鋪設。對于管廊后期管理維護最大的一個障礙點就是在前期的建設過程中對管廊主體結構的一個破壞性損傷。

地下綜合管廊工程屬于地下結構，空間狹小，但設備眾多，為滿足后期運維要求，必須保證其各專業設備的使用性和安全性，這就要求管線要在有限的空間內進行合理的布局，并盡可能的節省公共空間。

預制支架與預埋槽道技術在機電安裝工程的使用，既可以保障管廊主體結構的完整性，不破壞結構本身及鋼筋，又可以節省管廊內部空間，降低施工成本，提高安裝效率，減少現場人工使用，保障工程施工質量，更加有利于后期管廊的使用和運營。

2、概述

預埋槽道是預先在管廊盾構管片預制加工時提前安置的構配件，對于管廊中機電設備基礎安裝的固定效果十分顯著，這是一種便于安裝且可以調節的理想固定件。

預支綜合支架是一種組裝的組裝的支吊架產品，多以工廠預支零部件在工地進行現場組裝，最大的特點就是靈活，可以根據現場的使用要求，隨時進行標高或位置調節，在設備安裝后還能夠根據實際需求進行對應的擴展。

3、與傳統工藝的對比

對于傳統的施工工藝來說，需要對管片進行破壞性的鉆孔，一般使用電錘或者鉆孔機，然后在進行膨脹螺栓、化學螺栓的安裝，各專業在依據設計圖紙現場加工和焊接安裝自己的專業吊架。

3.1預埋槽道與預支支架的優勢

組合式構件安裝、裝配式施工，保持結構完整性、保證機電設備整齊美觀行。整個施工過程無需對結構鉆眼，無需對支架焊接，利用構件裝配拼接，拆改調節可以很方便的進行，任意位置都可以對設備進行生根連接，并可以對以后各種擴展預留足夠的空間。安裝穩固、受力可靠。預埋槽道和預制支架采用T型螺栓連接，其破壞性小，拉拔強度是膨脹螺栓的兩倍。

3.2施工效率對比分析

傳統工藝施工效率低，需在管廊盾構管片拼裝成型后，對管片進行打孔、清孔作業，正常施工情況下每人每天施工進度約為0.85米，然后各專業均各自作業，并需要根據管線或橋架的尺寸利用絲桿吊桿、角鋼、槽鋼等材料現場焊接制作，進行穿插安裝施工，效率低下。

采用預埋槽道和預制支架技術，管廊盾構管片拼接成型后，就可以直接進行設備安裝，無需打孔、清孔、焊接支架、穿插作業等工序，只需對槽道進行清槽，利用成品T型螺栓固定連接預制好的綜合吊架即可。施工效率可以達到每人每天3m，并且各專業互不影響。

采用預埋槽道技術較傳統打孔工藝工程施工效率提高了3倍多，預制綜合吊架技術較傳統焊接單一吊架安裝速度更是提高了5倍以上。

3.3質量與安全對比分析

傳統工藝施工破壞管片結構，傷害鋼筋，使管片千瘡百孔，缺失了本身的防水效果；安裝效率低下，施工質量無法保障，支架焊接質量參差不齊，焊點不飽滿。安裝過程中會產生噪音、震動、灰塵等影響現場工人健康等。在使用膨脹螺栓的時候，在混凝土中產生應力集中，使破壞的幾率成倍增加，機構的穩定性下降。化學錨栓施工工藝步驟復雜，對鉆孔要求高，質量不能有效的保障，對于后期運維和使用安全產生很大隱患。

使用預埋槽道與預制綜合吊架技術代替傳統工藝施工，對管廊結構零損傷，有效的保證了主體結構的完整性，延長了使用壽命。槽道上部帶有錨桿，能在預埋的時候與管片牢牢的固定。預制支架采用標準構件組裝，無焊接需求，并帶有防腐、防震等功能，減少了現場因技術問題帶了的質量缺陷。施工現場無灰塵、無噪音、無振動，可以隨意調節安裝位置，使用T型螺栓及標準連接轉換件，無需焊接，減少人員工作量，所有配件工廠提前預制，質量能很好的得到控制。同時預埋槽道內帶有齒形，可以長時間承受橫縱向的受力，使預制支架與其能穩固連接，并且槽道的承力大，可吊裝大型機電設備，有效的保障了管廊內部設備吊裝的安全性。

4、實例應用

4.1盾構管廊預埋槽道技術應用

沈陽市地下綜合管廊（南運河段）工程是采用盾構法施工穿越老舊城區的地下綜合管廊，盾構管片寬1.2m，槽道預埋在管片的中間，根據管片的型號，預埋槽道的長度不同，使用的槽式預埋件，通常采用一次熱軋成型的全齒半閉口型鋼槽道，尺寸：30/20，材質：06Cr17Ni12Mo2Ti或Q235B（禁用沸騰鋼），其中鋼材C含量不大于0.17%，S和P含量均不超過0.045%，Si含量不超過0.35%，Mn含量不超過1.4%。

材料的要求要有足夠的延展性，斷裂最小延伸率不小于14%，所有槽式預埋件均采用帶齒型、可適應各種吊掛管線及設備本身及其預埋區域的動荷載和地震荷載。槽道的拉力，沿槽軸向垂直剪力，沿槽軸向剪力設計荷載為11.2kN，其中拉力、沿槽軸向剪力方向的破壞荷載不小于3倍設計荷載，軸向力不小于1.8倍設計荷載。槽式預埋件與配套連接的T型螺栓具備連接齒牙構造，齒牙深度為1.5mm，間距為3mm，確保槽道與螺栓間的機械咬合性能，防止力點滑移。螺栓應具有足夠長度，所有安裝完成后應露出20mm。槽道上表面覆蓋有與槽口同寬、易于拆除的海綿或橡膠密封條，保證槽道能夠有效緊貼模板，并進一步防止漏漿。具體槽道布置見下圖：

4.2施工效率對比分析

沈陽市地下綜合管廊（南運河段）工程共分為六個艙室，分別為電力艙、天然氣艙、水信艙、熱力艙和兩個逃生艙。其中電力艙內安裝設備多，空間狹小，這使整個艙室內管線綜合排布十分困難，因此在電力倉內采用了預制綜合吊架，詳見下圖。

綜合吊架需要吊裝200×100的通信線槽、300×150的電力線槽和4個自用10KV電力電纜。空間只有1米寬，而且上部成圓弧狀，如果采用普通單一吊架，則排布后下面預留給電力產權單位的空間會更少，根據圖紙優化設計后，整個管廊全新使用了預制綜合吊架，節省空間，縮短工期。綜合吊架主吊桿采用φ14螺絲吊桿，各分吊桿采用φ10螺絲吊桿，橫擔分別為290mm、480mm和760mm的角鋼。明確材料和尺寸后提供給預制廠家生產，各構件在工廠加工成品后運輸到施工現場，工人根據圖紙排布結構將各構架拼接安裝在管片預埋槽道上。

安裝步驟為：①對拼接完成的盾構管片預埋槽道進行清槽處理，去除其內部的填充物；②采用成品T型防墜落螺栓在固定點位與槽道連接，并通過螺絲扣鎖死；③根據圖紙示意將預制綜合吊架組裝成型：④將可調節U型連接件一側與T型螺栓連接卡死，另一側與預制綜合吊架主吊桿和分吊桿連接；⑤調整U型連接件的角度，使綜合吊架垂直，鎖死各U型連接件中間的連接螺絲，完成一個吊架的安裝。

全線所有預制吊架安裝方式相同，完整位置一致，流水裝配式施工，既能很好的控制質量，又能節省空間縮短工期。

總結：

地下綜合管廊機電設備的安裝工作不只是按圖施工，在安裝的過程中有著太多的因素限制：施工結構上，施工工藝上，施工工序上都會導致機電設備管線的安裝返工。所以，地下綜合機電設備的施工，一定要結合新工藝新技術，結合原有工藝，有針對性的配合使用，這樣才能夠保證整個機電安裝的順利進行。