摘要：近几年，随着城市轨道交通事业的发展，全国掀起地铁建设的高潮，在此环境下，地铁建设普遍出现工期特别紧张的现象，站前土建工程往往受到前期迁改影响，施工进度滞后，留给站后机电工程的施工周期更短，压力更大。其中，车站轨顶风道的施工又是土建工程和机电工程的关键交叉点，本文从金属轨顶风道在地铁工程中替代钢筋混凝土轨顶风道的施工方法、重难点以及优缺点进行探讨。
关键词：金属；轨顶风道；地铁
一、引言
目前我国城市轨道交通建设速度加快，建设方普遍对工期要求非常高，受制于站前土建工程施工进度影响，站后机电工程的施工周期极短。目前地铁车站轨顶风道普遍采用钢筋混凝土施工法，该施工法往往需要在轨行区搭设满堂脚手架，不仅占据轨行区较长时间，影响铺轨工程进度，还直接制约着机电工程场地移交、设备房二次砌筑、垫层浇筑等施工，影响整体施工进度，故考虑用金属钢板预制轨顶风道的施工方法，替代传统的钢筋混凝土轨顶风道施工法，以达到缩短工程施工周期的目的。
二、项目概况及应用背景
厦门市轨道交通1号线为厦门市首条地铁线路，厦门北站作为地铁1号线地铁站与厦门北火车站站换乘站点，结构和设计复杂，工期特别紧张。厦门北火车站位于地面层，地铁车站位于地下一层，左、右线独立换乘。地铁车站混凝土轨顶风道位于地下一层轨行区正上方，左、右线轨顶风道工程量约3300㎡。本文以厦门北站作为试点进行应用探索。
厦门北地铁站土建结构由原火车站土建施工单位代建，因前期条件限制，结构设计未考虑钢筋混凝土轨顶风道结构，后续为确保地铁工程顺利开通试运营的功能完善，需增加轨顶风道排热系统，但鉴于工期紧张，用传统的钢筋混凝土施工法需在轨行区搭设满堂脚手架，施工周期长，长期占用轨行区，不仅影响机电工程施工进度，还阻碍轨道工程无法开展铺轨工作，施工任务无法保证；因此，建设单位特调整施工方法，采用金属冷轧钢板轨顶风道施工法代替混凝土轨顶风道施工法，缩短施工周期。
三、金属轨顶风道施工方法
1.轨顶风道构成及主要施工内容
金属轨顶风道主要由两个部分构成：一是用槽钢、厚钢板、锚栓等加工成金属风道的支吊架，构成轨顶风道支承系统；二是用一定厚度的镀锌钢板加工成型风道，运输至现场组装、吊装到位，构成隧道排热风道系统。
金属轨顶风道施工内容主要有：测量放线、移动作业平台搭建、支架下料焊接及吊装、锚栓拉拔试验、风管制作运输、风管组装及二次搬运、风管吊装固定、支架横担焊接固定、风管严密性试验、系统调试。
2.主要技术参数及材料规格选择
轨顶风道风管采用2mm厚的镀锌钢板，镀锌层厚度80μm，风管法兰采用L50*5热镀锌角钢，法兰垫片采用280℃耐高温法兰垫片。
型钢材料采用Q235，其中支架采用14#、 12#热镀锌槽钢、12#热镀锌通丝杆、L63*50热镀锌角钢。
后扩底锚栓采用M16，埋入深度为50mm。
风道支架有三种形式：固定支架、支吊架、防晃固定支架；固定支架与支吊架间距为2m，相互交错安装，防晃固定支架间距为18m。
每节风管都需用角钢用锚固方式加固，加固角钢采用L40*4热镀锌角钢，锚固间距不大于150mm。
3.施工方法及施工工序
（1）根据设计图纸进行现场测量放线，完成后进行锚栓打孔和植入固定，锚栓植入牢固后须进行拉拔试验检测锚栓强度。
（2）搭设移动作业平台，按设计间距进行支架钢底板安装，现场如遇到无法打孔安装锚栓的位置可按照钢板间距不大于2m的原则进行调整。
（3）风道支吊架型钢下料，支吊架牢固焊接并进行防腐处理，将加工成半成品支架运输至轨行区，半成品支架在下料和安装过程中须严格控制标高，避免影响下方接触网支架的安装。
（4）搭设移动作业平台并经验收合格后方可使用。
（5）支、吊架牢固焊接固定，并进行防腐处理。
（6）根据管道尺寸制作轨顶风管，并按规范要求进行加固处理，完成后将风管运输至现场。
（7）以每节风管1.25m长，6节风管为一个吊装段进行风管组装连接，连接完成后用手拉葫芦进行风管吊装。
（8）风管就位后行支架横担焊接以及防腐处理，随后调整风管位置并进行限位固定，固定完成后经过检查后方可卸去葫芦。
（9）对整个金属轨顶风道系复核安装标高，支吊架间距，绝缘距离等数据，完成后按要求进行接地连接。
（10）进行风道严密性试验，合格后方可进入系统调试阶段。
4.质量控制要点及重点、难点分析
轨顶风道处于列车停车区正上方，温度高，湿气重，风道采用金属板材，极易被锈蚀，轨顶风道的外部防腐处理尤为重要，故选用2mm厚、镀锌层厚度80μm的板材作为风道材料。
金属轨顶风道采用镀锌层厚度为80μm，风管折边、咬合等工序容易造成镀锌层褶皱，影响金属风道使用寿命，因此风管加工需采用专用设备进行，以防止镀锌层被破坏。
车站金属轨顶风道系统不同于普通风管系统，因其风管管径大、镀锌铁皮厚度厚，整体重量较重，风管容易产生变形，因此每节风管都需要用L40*4热镀锌角钢进行锚固（外加固方式），锚固间距不大于150mm。
因风道处于列车正上方，支吊架承载力是否满足要求非常重要，承载力不足容易造成风道垮塌，造成重大安全事故，故不同规格和尺寸的风道应采用不同型号支吊架，支吊架荷载使用前须经严格验算，满足要求才可使用。
金属轨顶风道实施过程中焊接技术利用非常多，因此需要特别关注焊接质量及防腐问题，如：（1）支架在焊接过程中，要考虑热应力变形，应该先将支架点焊组合好,确认符合要求后,在适当的部位加临时支撑后焊接固定；（2）支架焊接采用垂直接口双面满焊，焊接操作需采取固定措施，防止焊接变形；（3）支架槽钢横担焊接时先点焊，标高和水平度确认满足要求后在进行满焊；（4）焊接完成后应对各条焊缝进行检查，保证焊接质量；（5）焊缝防腐处理前需先将焊缝打磨一遍，再补刷环氧富锌底漆2遍，面漆1遍。
风道支吊架金属底板受力较大，承载力全部传递至后扩底锚栓上，因此后扩底锚栓安装是否牢固关系到整个承载系统的稳定程度，除安装前要保证结构顶板上的后扩底锚栓孔清洁干净，并且要保证安装后的锚栓埋入深度，锚栓牢固植入后必须逐个进行拉拔试验，试验合格后才允许进行下道工序。
轨顶风道下方有为列车供电的接触网系统，电压等级为1500V直流电，必须保障绝缘安全距离，加之轨顶风道为金属结构，极其容易导电，因此必须做好金属风道的接地施工，并且严格控制风道标高以及接触网汇流排的绝缘间距。为保证绝缘安全距离，机电系统完成金属轨顶风道安装后，接触网系统才可进行施工，并且轨顶风道支吊架和接触网悬挂支架必须完全独立设置，禁止共用支架。
风道施工所采用移动作业平台搭设完毕后必须进行验收，检查合格并经交底后才可进行作业。
风道施工时使用移动作业平台作业需占用车站轨行区，可能影响轨道铺轨、作业车行进以及作业安全，因此需要提前与轨行区管理单位做好沟通协调工作，做好安全防护工作；有轨道车运行时，杜绝交叉作业。
四、金属轨顶风道和钢筋混凝土轨顶风道优缺点分析
1.金属轨顶风道
优点：（1）支吊架焊接和风管预制加工可在作业面提供前就提前进行，因此施工时间比钢筋混凝土轨顶风道要短很多，（2）实施时搭设的移动作业平台只需要间断占据轨行区，可根据现场情况拆装，与铺轨专业可交叉请点进入轨行区施工，缩短整体工期。（3）使得站后各专业工程的交叉作业时间减少，安全风险降低。
缺点：（1）金属轨顶风道使用的型材价格较钢筋、混凝土价格要高，整体造价较高；（2）轨行区温度高，潮气重，电腐蚀强，随着使用年限增加，金属风管有可能逐渐被腐蚀，增加运营维护工作量；（3）轨顶风道采用金属结构，绝缘要求非常高，与接触网系统的导电风险增大。
2.钢筋混凝土轨顶风道
优点：（1）钢筋混凝土风道特性稳定、牢靠，使用年限很长；（2）减少运营后轨顶风道的维护工作量；（3）工程造价较金属轨顶风道低。
缺点：（1）施工周期较长，需要轨行区搭设满堂脚手架，长期占据轨行区，阻碍轨道专业铺轨施工和接触网专业汇流排安装等轨行区作业；（2）轨顶风道完成前机电工程无法进场开展二次砌筑、垫层浇筑等工作，影响工程整体施工进度。
五、结束语
随着轨道交通突飞猛进地发展，对各专业施工的要求越来越高，地铁车站金属轨顶风道施工法的应用，为解决地铁站后机电工程工期紧，交叉作业抢工严重，事故频发的问题提供了一系列的帮助。本文以厦门地铁厦门北站的金属轨顶风道施工为实例进行分析，阐述金属轨顶风道系统的系统结构、功能、主要系统参数，介绍了具体的施工方法、施工工序、质量控制要点、重难点以及优缺点，为后续地铁线路提供了技术及经验支持；文章具有一定的参考价值，可以在需要大力缩短工期的工程中推广应用。
作者简介：
王梦石（1985—）男，汉族，电气化专业，工程师，注册建造师，公司项目经理，主要从事地铁机电安装和装修工程。
论文作者:王梦石
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/28
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