轨道交通工程中预埋槽道应用中的问题分析

轨道交通工程中预埋槽道应用中的问题分析

李念

（广东坚朗五金制品股份有限公司 东莞 523000）

摘要：城市轨道交通是我国大中型城市建设的重要组成部分，截止到2022年底，中国内地（港澳台除外）已经开通了308条城市轨道交通线路，线路全长10287.45公里，全年新增铁路总里程一千零八百三十三公里。盾构管片是城市轨道交通工程中一种重要的结构构件，其承载着整个结构的全寿命周期，同时也承载着地铁运营所必需的装备，其在轨运营中的使用，将为实现管片服役和运营设备的“绿色”建造提供保障。太原市城市轨道交通1号线一期工程的成功实施不仅关乎城市交通体系的完善，更涉及城市可持续发展和市民生活质量的提升。

关键词：轨道交通；槽道技术；问题分析

前言

太原市作为山西省的省会城市，其城市轨道交通建设在解决城市交通拥堵、优化城市交通结构，以及提升市民生活质量这些方面，具有重要的现实意义。在这一背景下，太原市城市轨道交通1号线一期工程SGTJ-102标项目作为城市基础设施建设的关键举措，受到了广泛的关注和期待。该项目的目标不仅仅是简单的铺设轨道和修建车站，更是要为市民创造更为便捷、舒适的出行环境，从而提升城市的整体形象和吸引力。然而，在项目推进过程中，预埋槽道与管片模具固定间距的问题可能导致施工中的误差逐渐累积，进而影响工程的质量和进度，对于项目的顺利完成构成了不小的挑战。

1 预埋槽道

1.1 技术概况

预埋槽道技术是一种在建筑工程中用于连接各种管道、线路、支架等系统的技术，其核心是在钢筋混凝土结构中预埋金属槽和锚钉，以便在混凝土凝固后连接各种系统[1]。具体而言，预埋槽道系统包括高强度材料制成的槽道和专业的锚钉连接。槽道通常经过多道热轧及红外探伤等加工工艺，以确保其机械性能和连接的可靠性。锚钉连接则采用专业设计，能够保证连接的稳定性和强度。

1.2 技术特点

预埋槽道系统的优点包括高可靠性、高效性、多样性和安全性。由于采用高强度材料和高品质的加工工艺，预埋槽道系统具有很高的可靠性，能够保证连接的稳定性和强度[2]。预埋槽道系统能够缩短工期，因为可以在混凝土浇灌时预先埋入槽道，待混凝土凝固后再连接各种系统，减少了后期开槽和布线的麻烦。此外，预埋槽道系统有多种规格和型号可供选择，可以满足不同领域和不同环境的需求。预埋槽道系统使用的材料和工艺都符合相关标准和规范，具有防火、耐腐蚀等性能，使用安全可靠。

1.2.1 构造和材料

预埋槽道由C型槽钢和背面锚杆构成，是预制在混凝土构件管片内用于承载受力的专用构件[3]。这些元件用于在混凝土管片内承载受力。根据使用需求，预埋槽道的材料可以是碳钢或不锈钢。化学成分和机械性能应符合现行国家标准GB/T 1591中Q355B或GB/T 20878中S30408的相关要求，碳钢材质需要经过防腐处理，如热浸镀锌或多元合金共渗+封闭层，以提高耐腐蚀性能。不锈钢材质则由于其本身的耐腐蚀性，可以避免防腐处理。固定原理如下图1所示。

图1 预埋槽及配套螺栓固定原理

1.2.2 防腐性能

由于混凝土是碱性，预埋槽道的材料需要满足耐碱性要求，并且需要通过盐雾试验来测试防腐性能。对于碳钢材料，防腐涂层需要具备一定的厚度和附着力，以防止锈蚀，防腐蚀涂料一般是通过热浸镀锌或多组分合金共渗法+封闭层，涂料的厚度一般不小于85微米，附着力要符合 GB/T 9286-1988中的三级标准，能保证1 kg的重锤从50 cm高处下落而不出现裂纹、皱纹及剥落现象[4]。而不锈钢材料则通过钝化处理增强其耐腐蚀性能。见下图2，混凝土管片内预埋槽道的固定方法大多为紧固螺帽，这样可以保证预埋槽道在服役期间不发生松动、位移。然而，一些管片制造厂却在生产过程中使用了液压缸的压紧法。

图2 预埋槽道安装固定方式

2 问题分析与解决方案

2.1问题分析

项目中的主要问题在于预埋槽道与管片模具固定间距的干涉问题，可能导致施工误差的累积，从而影响工程质量和进度。

2.2 解决方案

2.2.1 技术手段的应用

在解决问题的过程中，我们广泛应用了先进的技术手段。通过数字化工具对模具尺寸进行复核和预埋槽道样品的试验，避免了主观因素对问题判断的影响，确保问题解决的准确性。

根据项目要求确认不同种类的管片中预埋槽道尺寸的要求；确认管片钢模的尺寸及规格，避免预埋槽道无法固定；和管片厂技术确认钢模定位孔的尺寸及位置，便于批量浇筑管片时预埋槽道的安装及固定；

将配套提供符合管片厂钢模开孔要求的定位螺栓；

图3 定位螺栓

按照管片厂钢模上定位孔的尺寸在预埋槽道上开定位孔；

图4 定位螺栓固定预埋槽道示意

确认管片钢筋笼的详细尺寸，针对管片钢筋笼的尺寸及在钢模中固定情况，优化锚筋的布置间距，避免固定预埋槽道时，钢筋笼与预埋槽道的锚筋干涉，影响安装；在各项技术参数确认完毕后，我司将派技术工程师把预埋槽道样品送至管片厂进行现场试装，试装无误后，才能进行批量浇注。

2.2.2预埋槽道安装过程中的技术支持

制定预埋槽道安装方案：按照隧道管片设计弧度定制热轧带齿预埋槽道；开孔原则：结合模板尺寸，优化预埋方法，减少模板上开孔数量和模板修补难度；根据设计间距进行预埋槽道间的定位。

2.2.3 安装步骤指导

（1）对管片的钢模进行检查，应检查下列项目：钢模内模光滑无损伤，模板无变形，无凹凸撞伤；钢模内表面必须被刷洗干净、混凝土的残渣要全部被铲除；还安排相关人员用压缩空气吹净与混凝土接触的钢模的内表面，为了避免钢模被清理过程损坏，要求不能用铁锤或者凿子来进行清理，如下图5所示。此外，还要检查预埋槽道内的发泡物是否填充完整，如有残缺，进行填补。

图5 钢模

（2）预埋槽道定位、安装：预埋槽道在模板上的定位和安装：用定位螺栓将预埋槽道进行临时定位，如图6所示；然后用螺丝将其螺丝与通过沟槽底部的塑胶帽相连，最后用塑料帽将预制沟槽挤压在管片模板上，见下图7；当固定预埋槽道的各项误差控制达到设计要求并保证预埋槽道附着在管片模板上后紧贴后，检查固定用的盖子是否有松动，如有松动及时拧紧或者更换。

图6 初步定位                     图7 预埋槽道固定

（3）钢筋笼入模：待预埋槽道固定完毕后，采用专用吊具将钢筋笼放入钢模中，在吊装和安装时，我要求施工人员要注意将已捆好的钢筋笼放进模板内，同时要防止钢筋笼和预埋槽道的锚固筋相互撞击，防止预埋槽道的固定松动。如果预埋槽道的固定有松动，应及时调节；检查钢筋笼与钢模两侧、底部以及外弧面的尺寸，对于不合格的钢筋笼停止使用；检查钢筋笼与预埋槽道锚杆是否发生干涉，当发生干涉时立即通知厂家人员进行现场调整，优先调整钢筋网，若无法解决问题适当调整锚杆的角度，但禁止锯断预埋槽道锚杆进行施工，预埋槽道与钢筋网禁止接触，预埋槽道与钢筋网禁止接触，预埋槽道锚杆距离钢筋最小距离不小于25mm，距离管片边距50mm，以避免因杂散电流的电腐蚀作用而影响结构安全。

图8 钢筋笼的安装

（4）管片的浇筑：如果采用管片模整体震动的方法，无需专门的人员监护，如果使用振捣棒进行振捣，就必须有专人看管。若混凝土采用振捣方式符合以下规定：浇筑过程中采用两层浇筑的方式进行。在将两头的混凝土铺好、振捣到位后，覆盖压板，压板压实后，再加料振捣；浇筑混凝土时，严禁振捣棒触及钢筋、钢筋和预埋槽道，避免钢筋和预埋槽道移位以及损伤钢模。

图9 浇筑

（5）管片的成形和蒸养：用手按压混凝土，发现有小平面凹陷时，将其开启，用铝合金压尺，将过多的混凝土剔除，填平凹陷处，再做一次粗抹，等混凝土吸满水分后，再用灰勺打磨，保证管片的外表面基本平整光滑。拼装完成后，将盖板盖好，预留10-15厘米间距。用密实密封的帆布盖住模子，使之贴近地面。在油罩上留有汽孔，将温度表放入，并进行《养护记录表》的填写。静置2小时，加入蒸气。为避免混凝土构件由于温升过快而产生膨胀，对混凝土内部结构造成破坏，其温升不能超过20℃。将温度调至55~60摄氏度并保持一小时的恒温后，将蒸气关掉。温度不能高于80度。温度的测量是一个小时一次。达到一定的保温时间后，关闭蒸汽阀门，将帆布罩局部掀起，待模具及部件自然冷却1个小时后，将帆布罩完全取下，再等30分钟即可取下，降温幅度不能超过25℃。

图10 蒸汽养护

（6）脱模：打开模具，工作人员用专用的吊具把管片从模具中吊出，管片脱模后立即进行管片翻身。

（7）管片养护：待管片翻转九十度后，工作人员用专用吊具和运输工具将管片运到养护水池进行全天浸水养护，养护周期不小于14天。管片翻转是避免磕碰预埋槽道。

图11 浸水养护

（8）成品管片存放：管片达到规定的养护期后，利用专用吊具将管片吊出水池，将管片在0.8Mpa水压力作用下进行检漏实验，恒压6小时后，渗透度不大于5cm，待检漏实验合格后，将管片运至堆放场地，场地必须平整。每片管片水平存放，排列整齐且水平堆放最多不超过四层，最下层管片距离地面高度不低于10cm，两摞管片之间距离不小于50cm，中间采用木条支撑。木条与预埋槽道接触部分，清理干净，严禁出现混凝土碎屑，避免碎屑划伤预埋槽道防腐层。

图12 管片的存放

3 受力分析

本次受力试验接触网槽道的受力对比涉及不同受力情况下的应对能力。一是接触网槽道通常需要承受自身重量、接触网的重量以及其他附加荷载。预埋槽道通过其结构设计来支撑这些静载荷，确保其稳定性和可靠性。二是接触网槽道还需要承受来自列车运行时产生的动态载荷，如列车通过时的振动和震动。这些载荷会对槽道的稳定性和耐久性提出要求。预埋槽道通过混凝土的刚性来吸收和分散这些动载荷，而外挂槽道则需要具备足够的抗振能力。

针对接触网处预埋槽道的受力分析，商伟（2016）[5]也提到接触网处预埋槽道主要受三个力：

(1)垂直线方向悬吊点会承受水平作用力。因为要调节吊挂点的拔出力，因此在吊挂点处会受到垂直线方向的水平作用力，通过对母线弹性模量、横向惯性矩的分析，得出了母线受力的大小。在实际工程中，由于锚固区的母线可被近似为一根连续的弹性梁，所以在这样的弯曲变形条件下，所得到的竖向水平作用力很小

(2)顺线路方向，在架设刚性悬挂触点线时，采用放小车从前端牵引，经现场反馈，拉力并非恒定，一般为1 kN~2 kN。这样，在悬点处就会产生顺线路方向的滑荷载，顺线路上的拉力最大值为2 kN。

(3)母线可能会有卡滞。母线卡死的原因主要是在施工时将母线硬拽出来，没有达到对母线拔出数值的平稳调节。此外，在运行期间，由于隧道内灰尘堆积及气温变化造成的热胀冷缩等原因，会造成某些挂点母线不能自由伸缩。按工程经验计算，母线的卡止作用力我们按5 kN计算。

4 注意事项

(1)在初步设计阶段过程中，由于每个工程的隧道盾构管片预留位置的模数不同，预埋槽道可以按照1.2米的模数来进行设计。

(2)预埋槽道与接触网相连的结构形式，造成了接触网安装间隙较小，在施工后期的调线和调整坡度后，在一些低净空区域，可能会造成接触网不能正常安装，因此，必须使用常规的打螺栓的方式来安装。[6]。

(3)盾构施工中，由于盾构施工中某些吊点的设计间距与预埋槽道预留的间距不能很好地匹配，故在设计时应予以重视。比如，接触网中央锚固基础必须设在距悬点处370-525毫米之间，这与预留的1.2 m不相符。在接触网设计时，为了保证线路状态的稳定性，必须对其进行精确的定位，因此，在施工阶段，必须根据系统专业的规范，预先埋设对应的槽道。另一种方法是，仅在原有模板基础上仅保留一个挂点槽，在以后的接触网建设中，再结合现场的具体条件对其进行打孔。

(4)管片预埋槽道是一项隐蔽性工程，其预埋的好坏关系着整个设备体系的施工质量和安全[7]。在预埋施工中，若不能很好地控制预制槽的变形，就有可能导致预埋的槽道出现扭曲、弯曲等问题。所以，在预制预制时，要对施工单位、施工单位和监理人员进行严格的质量管理，才能确保工程的安全性和可靠性。

(5)在运行期间，槽道中会产生大量的灰尘，而在隧道内部也会发生渗漏，从而使污垢侵入槽道，破坏并弱化槽道的齿形和齿齿结构。所以，在运行部门的日常维修中，要注重对其进行观测与清洗防护。

5项目成果与影响

经过努力，太原市城市轨道交通1号线一期工程PPP项目SGTJ-102标项目成功完工，并通过了验收。项目质量获得了业主的高度评价，为类似项目树立了标杆。同时，通过解决预埋槽道与管片模具固定间距干涉问题，积累了宝贵经验，为行业提供了有益借鉴。

结论

本文以太原市城市轨道交通1号线一期工程PPP项目SGTJ-102标项目为案例，深入探讨了预埋槽道技术在城市轨道交通工程中的成功应用。在这个项目中，预埋槽道技术为工程的顺利进行和高效完成做出了重要贡献，充分展示了其在实际应用中的价值。在轨道交通工程中，从安装过程的操作性和受力情况的分析，预埋槽道技术都显示出其在提高工程质量和效率方面的显著优势。

参考文献

[1]邓刚.铁路隧道内接触网预埋槽道的质量问题及整治方案[J].铁道建筑,2019,59(03):43-46.

[2]张磊明.隧道内预埋槽道处刚性悬挂接触网安装方案浅析[J].电气化铁道,2020,31(S1):53-55.DOI:10.19587/j.cnki.1007-936x.2020z1.010.

[3]黄一宁.高速铁路盾构隧道管片预埋接触网槽道方案探索[J].铁道运营技术,2020,26(04):1-4.DOI:10.13572/j.cnki.tdyy.2020.04.001.

[4]刘春光,陈金刚,李金伟.内嵌式预埋槽道在盾构隧道中安装及应用研究[J].中国安全生产科学技术,2019,15(S1):121-124.

[5]商伟.城市轨道交通工程接触网预埋槽道的应用及要求[J].工程设计施工与管理,2016(18).

[6]刘永祥.预留预埋技术在城轨工程中的探索与应用[J].铁路技术创新,2018(02):26-29.DOI:10.19550/j.issn.1672-061x.2018.02.026.

[7]万震. 城际轨道交通铁路隧道内预埋槽道研究[D].青岛科技大学,2018.