核电工程建设中卡轨的设计与安装应用

□景 影 田昕尚

卡轨便于安装且可调节是一种理想的固定件，主要应用于混凝土墙，具有高承载力、边距小、易于调整、安装时无噪音、无尘、防腐性能好的技术特性，安装方式相较于膨胀螺栓更便捷，所以在核电工程建设中获得广泛应用。

一、卡轨的介绍

(一)卡轨的特点。对安全性要求较高和有抗震要求的设备物项或区域，会采用卡轨及其相应的配套紧固件，在核电工程建设中，卡轨在土建施工阶段预埋入混凝土内，用特定的紧固件卡入槽口以固定物项，如电缆桥架及支吊架、电缆管及支吊架、电仪小三箱、吊车、通风管等。卡轨及其配套紧固件的所有部件满足质保等级QA1的要求，其安全级别是LS级。卡轨由碳钢经热轧工艺制成，表面处理采用热浸镀锌工艺，耐腐蚀性好。卡轨包括两个规格：53/34型和64/44型，其中64/44型具有更高的机械性能。

53/34型卡轨截面尺寸约宽53mm，高34mm，其机械性能满足：在250mm锚固长度中心处的许用荷载大于22kN；二百万次荷载差为12.0kN的疲劳试验；许用荷载的安全系数大于3；4.其拉拔力、剪力和沿槽长度方向最大设计承载力相等。

64/44型卡轨截面尺寸约宽64mm，高44mm，其机械性能满足：在250mm锚固长度中心处的许用荷载大于27kN；二百万次荷载差为15.0kN的疲劳试验；许用荷载的安全系数大于3；其拉拔力、剪力和沿槽长度方向最大设计承载力相等。

53/34型和64/44型卡轨与紧固件配套使用，配套所使用的紧固件有螺栓、螺母、平垫圈和弹簧垫圈。

(二)卡轨的优点。电缆主托盘支架和竖梯安装最常用到卡轨固定，除了卡轨也可以采用膨胀螺栓固定，但是卡轨相比膨胀螺栓有很多优点。

1.易于调整。配套螺栓可在卡轨的钢槽中移动，对于在卡轨上安装的物项来说，可以有一定的调节余量，尤其当发现已安装的物项与其他物项碰撞时需要进行移动，卡轨这一点可调节的余量就能够发挥很大的作用，给施工带来便利。如果使用膨胀螺栓，当器械把膨胀螺栓打入墙体内固定后，则螺栓安装的物项不能再进行移动，如果需要移动，需解除螺栓固定，之前的开孔成为废孔，要在废孔旁至少100mm处才能重新打膨胀螺栓固定。

2.无噪音、无尘。卡轨是在土建施工阶段采用预埋的方式固定在结构墙体中，即在混凝土墙体浇注前定好位，之后浇注混凝土墙体，方便快捷，无噪音、无尘。膨胀螺栓是在后期安装过程中需要用器械打进混凝土墙体中，逐颗固定，有噪音有尘土，操作时间更长。

3.利用率高。在一根卡轨上可以纵向安装多个托盘支架能够承托多层托盘，利用率高。如果用膨胀螺栓安装，一个托盘支架需要打两颗螺栓固定，且仅能承托一层托盘，利用率不如卡轨。

4.经济实惠。卡轨如今已实现国产化，经济型方面比膨胀螺栓更有优势。

二、安装技术要求

(一)卡轨的安装。卡轨预埋时混凝土表面应与钢槽表面齐平，钢槽凸出或者凹进混凝土表面应≤10mm。因卡轨三向受力相同，所以对于倾斜度无明确要求。53/34型卡轨与64/44型卡轨对于混凝土材基的要求不太相同。

1.53/34型卡轨对于混凝土材基的要求。最小间距：400mm，适用于钢筋混凝土,当间距扩大30%时对钢筋无要求。边距：至少200mm。端距：距混凝土构件边缘至少175mm；距另外一根卡轨至少350mm，与卡轨长度无关。最小混凝土构件尺寸：高≥C+180，C为混凝土保护层(指钢筋的保护层)依据混凝土结构设计规范GB 50010-2010选取即可；若混凝土构件中仅布置了一根卡轨时，则最小宽度是400mm。

2.64/44型卡轨对于混凝土材基的要求。最小间距：500mm，适用于钢筋混凝土,当间距扩大30%时对钢筋无要求。边距：至少250mm。端距：距混凝土构件边缘至少225mm；距另外一根卡轨至少450mm，与卡轨长度无关。最小混凝土构件尺寸：高≥C+200，C为混凝土保护层(指钢筋的保护层)依据混凝土结构设计规范GB 50010-2010选取即可；若混凝土构件中仅布置了一根卡轨时，则最小宽度是500mm。

(二)卡轨的切割。当卡轨需要切割时，确保锚杆端距为35mm～38mm。每根卡轨必须至少带有两个锚杆，才可以使用，锚杆间的间距是250mm。在设计过程中，选择卡轨的长度要考虑到切割要求，因此卡轨长度最短选择320mm，即包括两个锚杆间的长度250mm加两个锚杆的端距长度35mm。为了便于计算，通常情况下利用公式：卡轨长度=250*n+70(n为1、2、3…)来大致选择卡轨长度。卡轨不可以拼接安装。虽然在给结构专业的设计提资阶段，可以任意提资卡轨长度，但是到了现场施工阶段，预埋卡轨会根据卡轨的切割要求进行切割，所以作为设计人员在设计阶段尽可能地做到严谨，以避免现场施工时遇到不必要的问题。

(三)卡轨螺栓的安装端距和间距。53/34型与64/44型卡轨螺栓最小间距为100mm。必须保证每个螺栓均安装在两个锚腿之间的范围。在设计时，托盘支架的圆板固定在卡轨上用到的螺栓间距经常会小于100mm：圆板高度是200mm，螺栓在圆板的上半部和下半部各有一颗，距离圆板中心均是61mm，当两个圆板上下紧挨着固定时，上面圆板的下半部螺栓和下面圆板的上半部螺栓间距为78mm，就会出现螺栓间距小于100mm的情况。对于这种情况，卡轨厂家经过计算，虽然理论上不满足螺栓的安装要求，但是考虑到相邻两个螺栓并非连接在同一个圆板上，应无使用风险。另外在桥架设计时，经过计算，圆板中心距离卡轨端部200mm，可以保证每个螺栓均安装在两个锚腿之间的范围。

三、卡轨在核电厂中的常见应用

(一)用于托盘支架的安装。

1.墙壁上预埋。预埋件是支架生根的重要结构部件，在土建施工图编制之前要由布置或设备专业给结构专业提资料，最终在结构图纸中体现。卡轨是预埋件的一种，电缆主托盘S1型支架主要用64/44型卡轨安装，根据主托盘的合理布置情况，选取支架类型确定支架位置，卡轨靠支架位置定位，将定位好的卡轨预埋位置和长度提资给结构专业。依据《在地震条件下电缆桥架的安装说明》中：S1型支架类型安装最大间距为1.5m，可以确定卡轨的间距最大也为1.5m。电缆主托盘S1型支架也可以用膨胀螺栓安装，但考虑到多种因素，将膨胀螺栓作为次要选择，当施工时卡轨位置偏离或遗漏预埋时采用。

2.孔洞内预埋。对于比较厚的墙体中的孔洞(例如800mm墙厚)，电缆需要在洞内进行电缆敷设，电缆悬空长度较长需要在孔洞内进行支撑，由于孔洞内打膨胀螺栓难度较大，因此需要在孔洞内预埋卡轨，保证托臂的安装。孔洞内预埋的卡轨类型是64/44型。孔洞内预埋卡轨需要考虑到孔洞内防火封堵所占用的空间，提资确定预埋位置时，在孔洞一侧预留出至少200mm宽用于防火封堵。孔洞内预埋的卡轨长度最好是比孔洞高度长一点，因为卡轨端部不能安装配套螺栓，且要保证受力在卡轨的螺杆之间。

(二)用于竖梯的安装。竖梯有专门的支撑，可直接固定垂直敷设的电缆，也可使用垂直安装的电缆梯架，在实际应用时常考虑R1、R2、R3三种类型，竖梯安装主要用到的是53/34型卡轨。竖梯由每隔500mm(最大距离)安装的一个横档组成，R1、R3型竖梯的横档与混凝土墙平行，R2型竖梯的横档与混凝土墙垂直，它们都可以通过预埋卡轨和膨胀螺栓安装。

四、结语

本文结合工程实例，从安装技术要求和常见安装类型对卡轨在核电厂的应用进行了分析，并指出设计中需要注意的事项，对后续类似项目的设计可起到一定的启发和指导作用。在今后类似的设计中，根据用户使用情况的反馈和设计研究的深化，会改进不足，提供更加完善的设计方案。