地铁疏散平台设计选型探讨

地铁疏散平台设计选型探讨摘要：疏散平台是应急状态下地铁区间疏散的生命线，常用的设计选型有5种。本文从疏散平台物理力学性能、适应性、经济性等方面对疏散平台选型进行了分析，经综合比选，地下段疏散平台宜采用酚醛树脂复合材料，高架段宜采用RPC材料。本疏散平台选型方案可作为类似工程案例的参考。关键词：地铁；疏散平台；选型一、前曰疏散平台是应急状态下地铁区间疏散的生命线，应满足区间隧道火灾、停车事故等灾害环境下乘客的安全疏散。疏散平台常用的材料为酚醛树脂复合材料、钢筋混凝土材料、水泥基复合材料、超高性能混凝土（简称“UHPC”，也称“RPC”）等，疏散平台板和支架可分别选用上述材料组合，形成疏散平台的选型方案。疏散平台主要结构型式有以下几种：（1）方案一：酚醛树脂复合材料踏板+酚醛树脂复合材料支架（2）方案二：酚醛树脂复合材料踏板+钢支架（悬臂钢梁或三角钢梁）（3）方案三：预制混凝土踏板+钢支架或混凝土支墩（4）方案四：水泥基复合材料踏板+钢支架或水泥基支墩（5）方案五：RPC材料踏板+RPC材料支墩通过文献及访问调研得到的全国各地已开通地铁线路的疏散平台设置情况，在2010~2020年间，全国23个城市共计69条线路中，约39%的线路选用了酚醛树脂复合材料，约16%的线路选用了钢筋混凝土材料，约23%的线路选用了水泥基复合材料，约19%的线路选用了RPC材料。疏散平台设计选型时，要考虑两种工况，一种是正常运营时，疏散平台在隧道环境中，风压循环作用下的承载能力和耐久性；第二种是火灾工况下，人员紧急疏散时，疏散平台的耐火极限。满足力学性能要求的前提下，还应考虑疏散平台施工安装的便捷性，以提高工效。此外，疏散平台的造价也是考量的因素之一。下面就以上选型的关键技术要点展开探讨。二、疏散平台力学性能分析2.1荷载及变形要求疏散平台分别考虑以下三种荷载工况：（荷载为标准值）疏散平台均布荷载5kPa；疏散平台每延米6个0.65kN集中荷载；运营活塞风产生的往复荷载，根据车辆时速选取：车辆时速大于80km，取3.50kpa；活塞风应分别考虑垂直向上、向下。刚度要求：平台踏板容许挠度值为L/150（L为踏板跨度）；平台支架容许挠度值为L/125（L为支架跨度）。2.2疏散平台结构设计对以上5种结构形式分别进行结构受力分析和截面计算，可得到疏散平台板的厚度和支架截面尺寸等。1）支架间距支架间距初步拟定时，应考虑是否和电缆支架共用，若共用，支架间距应取0.8m的整数倍，若不共用，则宜取管片环的宽度（通常1.2m或1.5m）。若管片上有预埋滑槽，则不用考虑以上问题。2）平台宽度参考规范u"］的要求，盾构区间平台宽度原则上不小于700mm，明挖区间小于800mm，高架区间单线不小于700mm，双线不小于1000mm，同时需满足车辆限界的要求。3）平台踏板厚度正常运营时，仅考虑活塞风压和静力荷载作用，踏板与支架的连接按照铰接考虑，计算可得疏散平台的厚度及自重，各设计方案如表2.2-1所示。酚醛树脂基复核材料自重最小，单位面积重量仅为混凝土材料的1/12。表2.2-1疏散平台踏板质量对比方案方案:案.案.案支架间距0.8m或1m1.2m或1.5m2.4m11.2m或1.5m1.2m或1.5m踏板厚度（mm）35mm35mm100mm50mm50mm密度（kg/m3）1700~19001700~1900250025002500单位质量20kg/20kg/250kg125kg125k（kg/m2）m2m2/m2/m2g/m22.3耐火极限耐火极限⑵指在标准耐火试验条件下，建筑构件、配件或结构从受到火的作用时起，至失去承载能力、完整性或隔热性时止所用时间。疏散平台的耐火极限不应低于1h，并不应少于区间事故疏散时间。规范推荐的耐火极限评价方法主要针对建筑结构中的构件，所用的升温曲线为标准升温曲线，与地铁隧道火灾是的升温规律并不相同，疏散平台构件为水平承重构件，却并非规范所述的水平分隔构件，也非梁构件，因此，规范所推荐的评价方法是否适用于疏散平台构件还有待商榷。适用于地铁疏散平台耐火极限检验的方法还有待进一步统一和明确。2.4疏散平台的耐久性1）设计使用年限酚醛树脂基复合材料的设计使用年限为30~50年；混凝土和RPC材料的设计使用年限为50年；钢结构的设计使用年限为30年，为解决锈蚀问题，一般15年要对钢结构重新涂装或更换。2）防火性能区间的耐火等级为一级⑵，疏散平台的燃烧性能等级应达到A级⑷。酚醛树脂基复合材料的燃烧性能等级为A2，混凝土和RPC材料的燃烧性能等级为A1，钢结构通过涂覆防火漆保证耐火极限达到1h。综上，从材料特性上分析，钢筋混凝土材料、水泥基复合材料、RPC材料的耐久性更好。三、施工效率分析3.1支架/支墩施工水泥基复合材料在制作和运输过程中容易出现开裂，磕碰等问题，导致水泥基支墩和踏板出现缺块、掉角现象，这是水泥制品普遍存在的问题，RPC材料暂未见类似问题的报道。由于盾构管片施工存在误差，管片错台现象较为常见，隧道内壁整体平整度较差，这将极大地影响疏散平台支架的定位和安装，水泥基支墩由于尺寸较大，在调整时经常需要增加很多螺栓垫片，费工费时。

树脂基疏散平台支架采用铰链连接，机构自由度较大，安装和调整较为灵活。得益于钢材较高的可加工性，悬臂钢梁的调整和安装也较为容易。此外悬臂钢梁下方空间较大，基本不与强电电缆支架冲突，减少了管线碰撞。3.2踏板安装疏散平台一般在轨道铺设完成后施工，施工时序较后，往往成为制约线路开通的关键节点，施工工效是建设阶段考量的重要因素。表3.2-1为各方案的施工工效对比。如前文所述，酚醛树脂基复合材料重量最轻，施工效率最高，其综合施工工效可达到200m/天，是普通混凝土材料的10倍。表3.2-1施工工效对比可易于切易于切不易可切分块加工性割，可现场割，可现场于切割调割，不易加拼装，可加工加工整工切割，可现场加工通过对疏散平台厂家的询价（单价仅供参考），对以上五种方案进行造价的对比，详见表4.1-1。酚醛树脂基复合材料造价最高，RPC次之，水泥基材料价格最低。表4.1-1疏散平台方案经济性对比1、常用的疏散平台选型方案有5种约39%的线路选用了酚醛树脂复合材料，1、常用的疏散平台选型方案有5种约39%的线路选用了酚醛树脂复合材料，约16%的线路选用了钢筋混凝土材料，约23%的线路选用了水泥基复合材料，约19%的线路选用了RPC材料。2、疏散平台设计选型时，应主要考虑疏散平台结构的力学性能、施工工效、造价等因素。经综合比选，地下段区间疏散平台宜采用酚醛树脂复合材料踏板+钢支架方案，地面及高架段宜采用RPC材料踏板+RPC材料支墩方案。3、疏散平台耐火极限的检测方法有待