天津地鐵盾構管片預埋槽道技術標準研究

李學崢

摘要：天津地鐵6號線選取一個盾構區間隧道作為試驗段，研究隧道預埋鋼滑槽技術，在試驗進行的過程中，針對各設備系統_的荷載及功能需求、隧道防火要求、耐久性要求及運營工況要求等等方面，對預埋槽道的技術標準進行了研究總結。本技術標準的研究總結，對后期應用盾構管片預埋槽道的統一性、標準性、規范性起到了關鍵作用。對進一步提高我國地鐵修建水平、增加工程使用壽命、消除運營安全隱患、降低運營維護成本做出一定的貢獻。

關鍵詞：地鐵；預埋槽道；技術標準

中圖分類號：U445.43文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2017）01-154-02

1.研究背景

天津地鐵6號線選取一個盾構區間隧道作為試驗段，研究隧道預埋鋼滑槽技術，在試驗進行的過程中，針對各設備系統的荷載及功能需求、隧道防火要求、耐久性要求及運營工況要求等等方面，對預埋槽道的技術標準進行了研究總結。本技術標準的研究總結，對后期應用盾構管片預埋槽道的統一性、標準性、規范性起到了關鍵作用。對進一步提高我國地鐵修建水平、增加工程使用壽命、消除運營安全隱患、降低運營維護成本做出一定的貢獻。

2.主要技術標準

（1）材料標準

槽道應采用一次熱軋成型的帶齒C型鋼槽道，材質可采用國標的Q275B或者Q345B（禁用沸騰鋼），或采用歐標的S275JR，材質的化學成分和機械性能除應符合現行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700-2006和《低合金高強度結構鋼》GB/T1591-2008的相關要求以外，特殊要求其鋼材C含量不大于0.1%，鋼材Si含量不大于0.1%，并具有足夠的延展性，其斷裂最小延伸率不小于14%。

從上表中可以看出，國標Q275B與Q345B在C和Si的化學成分上高于歐標材質，根據對材料成分的研究顯示，鋼材中C含量越大，鋼材硬度越高，塑性及韌性越低，材料越脆，耐疲勞性越差。另外，較低的C和Sj對于鋼材與防腐元素鋅之間的結合反應更為有利，可對槽道的防腐處理效果提供更好的保證。因此，要求C和Si含量的限值對槽道材料本身的受力和防腐性能較為有利，C和Si含量越低，槽道耐腐蝕性越高，因此C和Si含量的要求要高于國標中Q275B或者Q345B的要求是必要的。

槽道背身的錨桿應采用軋制型材，應與槽道材質一致或其所用材料的各項性能不低于槽道的各項性能。錨桿間的間距不應大于250mm。槽道與錨桿連接應采用可靠的機械鉚接方式。

（2）幾何尺寸標準

槽道寬度為38±lmm，高度為23±Imm，一般部位壁厚3mm，口部壁厚3.5mm，齒高不小于1.5mm。錨腿外徑不小于8mm，錨固長度不小于100mm。槽道應具備連接齒牙構造，齒.牙深度不小于1 5mm，間距宜為3mm，以確保槽道與螺栓間的機械咬合性能，防止力點滑移。混凝土中的槽道在最大允許荷載（拉伸和剪切）作用下，在螺栓固定點處的槽道作用力方向上，槽道位移不大于0.5mm。

根據天津地鐵6號線預埋槽道試驗段受力計算與實際使用效果，該幾何尺寸的槽道在受力安全儲備上安全系數為2，滿足設計受力要求，試驗段試運營效果良好。

（3）荷載及受力性能標準

槽道應采用帶齒型、可適應各種吊掛管線本身及其預埋區域的動荷載和地震荷載。根據天津地鐵6號線預埋槽道試驗段受力計算，所有槽道單個螺栓連接情況下任何方向的工作荷載均為12kN，在拉拔力和沿槽軸向剪切力均為工作荷載3倍時的靜態荷載下，槽道周邊混凝土不產生開裂破壞，槽道本體不產生明顯的塑性變形和功能性失效破壞。槽道的動靜態機械性能、動靜態檢驗方法等應符合《電氣化鐵路接觸網隧道內預埋槽道》TB/T 3329-2013中的相關要求。

由于槽道實際的受力工況處于長期的列車振動荷載情況下，因此槽道需通過專業權威機構（CMA）認證的承載力抗疲勞測試。在頻率為l～3Hz正弦波，幅值為8.4～15.6kN（0.7-1.3倍工作荷載）的動態試驗荷載下滿足預埋在混凝土時200萬次的動荷載疲勞試驗要求。加載的動態疲勞荷載為沿拉拔力方向，以確保實際應用狀況下的動態受力安全。

（4）防腐性能標準

槽道的防腐性能滿足地鐵正常運營的耐久性要求，其表面防腐采用熱浸鍍鋅處理（滿足《鋼鐵制件鋅鎳滲層》GB/T13912-2002）或復合粉末滲鋅處理（滿足《鋼鐵制件粉末滲鋅》JB/T5067-1999），處理層厚度不小于80微米。防腐效果應達到1900h中性鹽霧實驗（NSS）后不產生紅銹，滿足《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》GB/T10125-2012和《金屬基體上金屬和其他無機覆蓋層經腐蝕試驗后的試樣和試件的評級》GB/T6461-2002的相關要求，并提供權威檢測機構（CMA）出具的耐腐蝕能力測試報告。防腐涂層應按《漆膜耐沖擊測定法》GB/T1732-1993的方法進行沖擊試驗，重錘由50厘米高度落下，表面涂層應完好無損。

（5）耐火性能標準

槽道應具備權威檢測機構（CMA）出具的承載力耐火時效測試報告，以確保實際承載受力應用狀況下的耐火要求。槽道經GB/T26784-2011隧道內升溫曲線RABT-ZTV耐火試驗、單點拉拔承載力1.2kN條件下承載力120分鐘不失效。經耐火試驗后，槽道單點抗拉承載力尚不低于30kN。

槽道內部應采用整體的燃燒等級達到B2級的聚乙烯填充條或其他環保阻燃材料在整個斷面密實填充，兩端應采用有效措施防止混凝土進入槽體內且砼澆筑后填充條易于拆除。

（6）防迷流標準

槽道表面除進行防腐處理外，還應適當考慮當前技術條件下的有效絕緣措施防止雜散電流對結構鋼筋的腐蝕，安裝時背身錨桿嚴禁與結構鋼筋電氣接觸，防止預埋件與結構鋼筋接觸時雜散電流從中導出，對槽道和外部支架及管線造成電腐蝕。

3.研究結論

預埋槽道作為一種先進的安裝方式具有無可比擬的優勢，目前國內許多城市已開始大面積推廣使用。但由于此項技術進入我國時間較短，目前尚無國家標準及行業標準，造成槽道產品技術性能標準不統一，甚至存在粗制濫造、以次充好的現象。部分產品依靠委托軋鋼廠生產成品槽體，對材質內C和Si的含量無特殊要求，造成材質本身先天不足。另外部分產品依靠壓低成本獲得市場，質量控制較難，齒牙構造和防腐處理的質量缺陷會對槽道的耐久性留下隱患。國內部分城市在應用的過程中也發現了不少問題，但苦于沒有明確的技術標準，無法對槽道產品進行控制采購及質量檢驗。

天津地鐵6號線預埋槽道試驗段的研究成功，對預埋槽道的技術標準進行了高度概括總結。總結出槽道質量性能決定性的三因素為：材質本身、齒牙構造、防腐處理。技術標準的提出，對后期應用盾構管片預埋槽道的統一性、標準性、規范性起到了關鍵作用。