天津地铁盾构管片预埋槽道技术标准研究

李学峥

摘要：天津地铁6号线选取一个盾构区间隧道作为试验段，研究隧道预埋钢滑槽技术，在试验进行的过程中，针对各设备系统_的荷载及功能需求、隧道防火要求、耐久性要求及运营工况要求等等方面，对预埋槽道的技术标准进行了研究总结。本技术标准的研究总结，对后期应用盾构管片预埋槽道的统一性、标准性、规范性起到了关键作用。对进一步提高我国地铁修建水平、增加工程使用寿命、消除运营安全隐患、降低运营维护成本做出一定的贡献。

关键词：地铁；预埋槽道；技术标准

中图分类号：U445.43文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）01-154-02

1.研究背景

天津地铁6号线选取一个盾构区间隧道作为试验段，研究隧道预埋钢滑槽技术，在试验进行的过程中，针对各设备系统的荷载及功能需求、隧道防火要求、耐久性要求及运营工况要求等等方面，对预埋槽道的技术标准进行了研究总结。本技术标准的研究总结，对后期应用盾构管片预埋槽道的统一性、标准性、规范性起到了关键作用。对进一步提高我国地铁修建水平、增加工程使用寿命、消除运营安全隐患、降低运营维护成本做出一定的贡献。

2.主要技术标准

（1）材料标准

槽道应采用一次热轧成型的带齿C型钢槽道，材质可采用国标的Q275B或者Q345B（禁用沸腾钢），或采用欧标的S275JR，材质的化学成分和机械性能除应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700-2006和《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008的相关要求以外，特殊要求其钢材C含量不大于0.1%，钢材Si含量不大于0.1%，并具有足够的延展性，其断裂最小延伸率不小于14%。

从上表中可以看出，国标Q275B与Q345B在C和Si的化学成分上高于欧标材质，根据对材料成分的研究显示，钢材中C含量越大，钢材硬度越高，塑性及韧性越低，材料越脆，耐疲劳性越差。另外，较低的C和Sj对于钢材与防腐元素锌之间的结合反应更为有利，可对槽道的防腐处理效果提供更好的保证。因此，要求C和Si含量的限值对槽道材料本身的受力和防腐性能较为有利，C和Si含量越低，槽道耐腐蚀性越高，因此C和Si含量的要求要高于国标中Q275B或者Q345B的要求是必要的。

槽道背身的锚杆应采用轧制型材，应与槽道材质一致或其所用材料的各项性能不低于槽道的各项性能。锚杆间的间距不应大于250mm。槽道与锚杆连接应采用可靠的机械铆接方式。

（2）几何尺寸标准

槽道宽度为38±lmm，高度为23±Imm，一般部位壁厚3mm，口部壁厚3.5mm，齿高不小于1.5mm。锚腿外径不小于8mm，锚固长度不小于100mm。槽道应具备连接齿牙构造，齿.牙深度不小于1 5mm，间距宜为3mm，以确保槽道与螺栓间的机械咬合性能，防止力点滑移。混凝土中的槽道在最大允许荷载（拉伸和剪切）作用下，在螺栓固定点处的槽道作用力方向上，槽道位移不大于0.5mm。

根据天津地铁6号线预埋槽道试验段受力计算与实际使用效果，该几何尺寸的槽道在受力安全储备上安全系数为2，满足设计受力要求，试验段试运营效果良好。

（3）荷载及受力性能标准

槽道应采用带齿型、可适应各种吊挂管线本身及其预埋区域的动荷载和地震荷载。根据天津地铁6号线预埋槽道试验段受力计算，所有槽道单个螺栓连接情况下任何方向的工作荷载均为12kN，在拉拔力和沿槽轴向剪切力均为工作荷载3倍时的静态荷载下，槽道周边混凝土不产生开裂破坏，槽道本体不产生明显的塑性变形和功能性失效破坏。槽道的动静态机械性能、动静态检验方法等应符合《电气化铁路接触网隧道内预埋槽道》TB/T 3329-2013中的相关要求。

由于槽道实际的受力工况处于长期的列车振动荷载情况下，因此槽道需通过专业权威机构（CMA）认证的承载力抗疲劳测试。在频率为l～3Hz正弦波，幅值为8.4～15.6kN（0.7-1.3倍工作荷载）的动态试验荷载下满足预埋在混凝土时200万次的动荷载疲劳试验要求。加载的动态疲劳荷载为沿拉拔力方向，以确保实际应用状况下的动态受力安全。

（4）防腐性能标准

槽道的防腐性能满足地铁正常运营的耐久性要求，其表面防腐采用热浸镀锌处理（满足《钢铁制件锌镍渗层》GB/T13912-2002）或复合粉末渗锌处理（满足《钢铁制件粉末渗锌》JB/T5067-1999），处理层厚度不小于80微米。防腐效果应达到1900h中性盐雾实验（NSS）后不产生红锈，满足《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》GB/T10125-2012和《金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》GB/T6461-2002的相关要求，并提供权威检测机构（CMA）出具的耐腐蚀能力测试报告。防腐涂层应按《漆膜耐冲击测定法》GB/T1732-1993的方法进行冲击试验，重锤由50厘米高度落下，表面涂层应完好无损。

（5）耐火性能标准

槽道应具备权威检测机构（CMA）出具的承载力耐火时效测试报告，以确保实际承载受力应用状况下的耐火要求。槽道经GB/T26784-2011隧道内升温曲线RABT-ZTV耐火试验、单点拉拔承载力1.2kN条件下承载力120分钟不失效。经耐火试验后，槽道单点抗拉承载力尚不低于30kN。

槽道内部应采用整体的燃烧等级达到B2级的聚乙烯填充条或其他环保阻燃材料在整个断面密实填充，两端应采用有效措施防止混凝土进入槽体内且砼浇筑后填充条易于拆除。

（6）防迷流标准

槽道表面除进行防腐处理外，还应适当考虑当前技术条件下的有效绝缘措施防止杂散电流对结构钢筋的腐蚀，安装时背身锚杆严禁与结构钢筋电气接触，防止预埋件与结构钢筋接触时杂散电流从中导出，对槽道和外部支架及管线造成电腐蚀。

3.研究结论

预埋槽道作为一种先进的安装方式具有无可比拟的优势，目前国内许多城市已开始大面积推广使用。但由于此项技术进入我国时间较短，目前尚无国家标准及行业标准，造成槽道产品技术性能标准不统一，甚至存在粗制滥造、以次充好的现象。部分产品依靠委托轧钢厂生产成品槽体，对材质内C和Si的含量无特殊要求，造成材质本身先天不足。另外部分产品依靠压低成本获得市场，质量控制较难，齿牙构造和防腐处理的质量缺陷会对槽道的耐久性留下隐患。国内部分城市在应用的过程中也发现了不少问题，但苦于没有明确的技術标准，无法对槽道产品进行控制采购及质量检验。

天津地铁6号线预埋槽道试验段的研究成功，对预埋槽道的技术标准进行了高度概括总结。总结出槽道质量性能决定性的三因素为：材质本身、齿牙构造、防腐处理。技术标准的提出，对后期应用盾构管片预埋槽道的统一性、标准性、规范性起到了关键作用。