■ 劉永祥

目前我國城市軌道交通工程機電設備系統(tǒng)的安裝固定，需在鋼筋混凝土中鉆打膨脹螺栓或鉆孔植筋，此類固定方式不僅對鋼筋混凝土結構產(chǎn)生破壞，也對結構安全性和耐久性產(chǎn)生巨大影響。工程實施期間安裝效率低下，現(xiàn)場噪聲大、粉塵大，現(xiàn)場管理與安裝安全均存在隱患，預留預埋技術可有效解決機電安裝固定與混凝土結構耐久性之間的矛盾。

1 技術分類及性能研究

1.1 技術分類

預留預埋技術大致可分為2類：預埋尼龍?zhí)坠埽ㄒ妶D1）和預埋滑槽（見圖2）[1]。預埋尼龍?zhí)坠苁菍⒛猃埜叻肿硬牧现瞥傻奶坠軡仓诙軜嫻芷颥F(xiàn)澆混凝土結構構件內(nèi)，定位工藝要求高、工效較低（每環(huán)管片中尼龍?zhí)坠馨?°圓心角徑向均勻布置）。預埋滑槽是在混凝土結構中預埋壓軋成型的C型槽鋼，其特點是預埋及定位快捷方便、準確、結構受力好、可調節(jié)性好、管片預制方便。

1.2 性能研究

尼龍?zhí)坠軆r格低，但定位不便；滑槽雖解決了尼龍?zhí)坠芏ㄎ徊环奖愕膯栴}，但其造價較高。對預埋尼龍?zhí)坠芘c預埋滑槽2種方案從施工精度、工期影響等性能方面進行比較分析（見表1）。分析可知，若城市軌道交通工程全面采用預埋尼龍?zhí)坠芗夹g，其預埋工作量大，對工程實施工藝要求較高，對工期影響巨大，可適用于局部滑槽應用困難的地段，如接觸軌的安裝提供固定點等（見圖3）；大范圍解決預留預埋技術，則應以預埋滑槽最為適宜。

圖1 預埋尼龍?zhí)坠?

圖2 預埋滑槽

表1 預埋尼龍?zhí)坠芎皖A埋滑槽技術比較

圖3 尼龍?zhí)坠苡糜诮佑|軌安裝

2 預埋滑槽技術

2.1 明挖車站各區(qū)滑槽布置

車站站廳層公共區(qū)管線集中在側墻附近，呈縱向布置，據(jù)此可在側墻附近管線廊道上預埋橫向間距分別為400、1 000 mm的3條滑槽，槽長200 mm，縱向間距1．5 m（見圖4）。

站臺層公共區(qū)管線主要布置在屏蔽門與樓扶梯之間，結合綜合式吊架在屏蔽門邊和扶梯孔邊布置2排滑槽，縱向間距1．5 m，滑槽長200 mm（見圖5）。

站廳和站臺公共區(qū)的一般位置主要為吊頂，可設置棋盤式布置預埋滑槽，與車站橫軸線平行陣列布置，滑槽間距1 000 mm×1 000 mm，槽長150 mm。

車站軌行區(qū)可沿隧道方向每6 000 mm布置1個斷面，每斷面處布設2組滑槽，2組滑槽左右布置于隧道中心線兩側接觸網(wǎng)固定點，每組2根，沿隧道縱向布置，間距150 mm，每根滑槽長500 mm。

除頂部固定接觸網(wǎng)的預埋滑槽外，其余部位每延米預埋1排滑槽，每排滑槽分9段（包括站臺板下部位），每段長300 mm。

設備區(qū)通道通常采用綜合式支吊架，在走道兩邊沿縱向每邊各預埋1排滑槽，滑槽縱向間距1 500 mm，長200 mm，布置方式同站臺層屏蔽門與扶梯孔邊的滑槽預埋方式。設備管理用房一般都布置有風管、消防管、電纜等管線，各設備用房也有部分管線，管線布置缺少規(guī)律，按棋盤式布置滑槽，間距1 000 mm×1 000 mm，滑槽長150 mm，平行車站橫軸方向布置。

2.2 區(qū)間預埋滑槽

根據(jù)城市軌道交通項目區(qū)間設備的布置規(guī)律，明挖區(qū)間上的滑槽可分6段布置；礦山法區(qū)間上的滑槽可分6段布置，模板臺車上滑槽的固定方式通常是將滑槽固定在可裝卸式的模板塊上。盾構區(qū)間通用環(huán)可采用全環(huán)布置（見圖6），滑槽布置于吊裝孔一側。高架區(qū)間強弱電支架預埋滑槽通常布置于U梁兩邊側翼緣板，環(huán)向布置，可每側通用1根，也可每側上下相距0．5 m各預埋1根，每根槽長約0．5 m。

圖4 站廳層公共區(qū)側墻

圖5 站臺層公共區(qū)布置圖

圖6 預埋滑槽管片展開圖

3 有限元分析

為確?；墼诟鞣N荷載作用下的安全與穩(wěn)定，在初步確定滑槽型號后，對滑槽本身和安裝后混凝土結構的受力性能進行有限元分析。

3.1 滑槽受力

根據(jù)管片周邊所有設備和管線最大荷載情況分析，在預埋滑槽上單個螺栓固定點沿管片徑向承載力設計值為10 kN，沿管片切向和縱向承載力設計值為8 kN，滑槽后錨栓間距不得大于200 mm。據(jù)此對預埋在混凝土結構中的滑槽受力情況進行分析，取1 m長的滑槽進行計算分析（見圖7）。研究表明，滑槽在單個螺栓位置承載力滿足設計要求，滑槽處在彈性受力階段。

3.2 對盾構管片受力影響

以一個典型區(qū)間斷面進行管片預埋滑槽和不預埋滑槽對比分析，地面超載取20 kPa，上覆土厚根據(jù)TB 10003—2005《鐵路隧道設計規(guī)范》計算。開槽計算模型見圖8。通過對比分析，隧道管片在荷載作用下的變形約0．03%，未超過整體變形的0．05%；開槽后開槽位置混凝土應力略增加，不超過8%；開槽后，開槽位置的最大主拉應力明顯低于該處原混凝土開裂容許應力，最大主拉應力變化不超過10%；鋼筋拉應力明顯低于屈服應力，前后鋼筋應力變化不超過2%，在設置滑槽后裂縫寬度滿足規(guī)范要求（見圖9）。

圖7 滑槽有限元分析

圖9 管片應力云圖

4 滑槽選型及相關技術要求

4.1 滑槽選型

根據(jù)管片上擬安裝的所有設備和管線荷載分析后，選擇既能滿足管線和設備安裝技術需求，且安裝方式靈活、可調節(jié)、施工方便的槽型。該滑槽槽型主要結構尺寸包括：一次熱軋成型的截面帶齒C型槽道，搭配T型螺栓使用。T型螺栓可沿槽道方向自由調整位置（見圖10）?；鄄馁|可采用力學性能優(yōu)于Q235、Q354等鋼材的材料。槽道高不小于20．0 mm，寬不小于28．0 mm，壁厚不小于2．5 mm，齒高不小于1．5 mm，且間距為3 mm，鉚釘間距不大于200 mm，錨固長度不小于60 mm。

4.2 技術參數(shù)

由于預埋滑槽在我國城市軌道交通工程中首次應用，尚無具體技術要求，需通過預埋滑槽試驗確定槽道有關技術參數(shù)。預埋滑槽試驗分為實驗室試驗和現(xiàn)場試驗2種?，F(xiàn)場試驗包括拉拔試驗、剪切試驗、水平環(huán)堆載試驗等主要內(nèi)容；實驗室試驗包括中性鹽霧腐蝕及涂層沖擊試驗、疲勞試驗、耐火性能試驗等主要內(nèi)容。除以上試驗內(nèi)容外，還研究了接觸網(wǎng)受振動荷載作用下連接螺栓防松脫技術。經(jīng)試驗驗證，滑槽按設計要求進行生產(chǎn)，其各項承載能力均可達到30 kN，耐久性、耐火性、疲勞承載力等都能滿足設計要求。

4.3 檢測要求

預埋滑槽槽道的表面防腐性能應滿足城市軌道交通工程正常運營的耐久性要求及相關要求。對防腐層的附著能力進行沖擊試驗，重錘由50 cm高度落下，防腐層完好無損；耐火試驗后均能達到90 min單點拉拔和抗剪承載力1．8 kN條件下承載力不失效；200萬次的動荷載疲勞試驗滿足強度要求；當拉拔力、沿槽軸向剪切力和垂直槽軸向剪切力為預埋滑槽槽道工作荷載3倍時，槽道周邊混凝土不產(chǎn)生開裂破壞，槽道本體不產(chǎn)生明顯塑性變形和功能性失效破壞；預埋施工完成每滿總供貨量的1/5或每滿1萬m時，現(xiàn)場隨機抽檢進行拉拔和抗剪等現(xiàn)場力學性能檢測。

圖10 滑槽及配套螺栓示意圖

4.4 構造要求

預埋滑槽槽道與配套連接的T型螺栓應具備連接齒牙構造，齒牙深度宜為1．5 mm，間距宜為3 mm，以確保槽道與螺栓間的機械咬合性能，防止力點滑移。螺柱所有安裝完成后應露出至少20 mm；螺柱底部應具有安全檢查鋼印標志，安裝到位后該標志應垂直于槽道軸向，以便于檢查T型螺栓頭在槽道內(nèi)的偏轉狀態(tài)?；炷林械牟鄣涝谧畲笤试S荷載（3倍工作荷載下的拉拔力和剪切力）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0．5 mm。預埋滑槽槽道與配套連接的T型螺栓為全帶齒型，具有自鎖防松功能。

5 結論與建議

預埋技術不僅克服了傳統(tǒng)打孔造成的混凝土結構受損、現(xiàn)場工效低下、安裝質量較難保證、安裝部件移位困難、工作條件惡劣等問題，而且也是城市軌道交通行業(yè)工業(yè)化、標準化、裝備化的重要體現(xiàn)。該技術在深圳市地鐵6號線和9號線工程的成功應用，證明預埋技術在城市軌道交通行業(yè)中是可以推廣的，但應在以下方面進行深入探索：

（1）盾構區(qū)間隧道因受通用環(huán)安裝位置不確定的影響，采用全環(huán)預埋滑槽方案，但并不經(jīng)濟；取消道床下部及其他非管線區(qū)域的滑槽預埋以節(jié)省工程投資，是預埋技術的研究方向。

（2）將預埋技術與車站裝修工程結合起來，解決車站裝修龍骨固定時對混凝土結構的破壞，徹底解決站內(nèi)安裝與裝修對混凝土結構耐久性的影響。

（3）滑槽造價較高，因此解決非大荷載、非管線集中區(qū)域的預埋技術不能完全依靠預埋滑槽技術，而應采用造價較低的尼龍?zhí)坠芗夹g，但其定位工藝尚需深入研究。

[1] TB/T 3329—2013 電氣化鐵路接觸網(wǎng)隧道內(nèi)預埋槽道[S]．