预埋槽道与外挂槽道在轨道交通地铁中的应用

武目达，王召国，郭峰，王景风

（山东天盾矿用设备有限公司，山东 聊城 252300）

0 引言

城市轨道交通地铁建设已成为我国大中型城市建设交通体系的发展重点，截至2020年底，地铁运营线路6280.8公里，占城市轨道交通运营线路总长度的78.8%。盾构管片作为地铁建设的重要预制构件，不仅是隧道整体寿命的关键一环，同时是保证地铁运行所需设备的载体，槽道技术的应用为隧道管片的寿命与运行设备安装的绿色施工提供了保障。

槽道是一根经一次热轧成型工艺生产的C型槽钢，经过焊接工字钢或热铆接圆形锚杆及防腐处理后，在管片浇筑时，安装在管片模具中，完成预制。型号规格具有多样性，分为30系列、40系列、50系列等。槽道主要用在轨道交通盾构地铁区间或铁路隧道建设中，用于安装支架、接触网等构件，承受拉拔、剪切和滑移载荷。

预埋槽道技术自2013年深圳地铁9号线全线使用后，逐渐在全国范围内得到广泛关注与应用。近两年，随着项目的推动与发展，市场上又出现了外挂槽道的应用，如预埋套筒+外挂槽道组合方式，两种应用方式均能满足轨道交通地铁管片（内径5.9m）的使用要求，且根据运营地铁线路的反馈，应用效果较好。

1 预埋槽道

预埋槽道是由一根C型槽钢和布置在槽钢背面的锚杆组成，是预制在混凝土构件管片内用于承载受力的专用构件。材质采用碳钢或不锈钢，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，预埋槽道上的锚杆材质应与槽道材质一致。

根据使用材质的不同，在防腐性能方面，Q355B预埋槽道是经热浸镀锌或多元合金共渗+封闭层处理，防腐涂层厚度平均不低于85μm，附着力应达到GB/T 9286—1988前三级，满足1kg重锤由50cm高度落下，防腐涂层不出现裂纹、皱纹及剥落现象。

因混凝土具有强碱性，预埋槽道的封闭层需满足耐碱试验要求，并具备绝缘性能。同时需满足2400h中性盐雾试验（NSS试验）或300h铜加速乙酸盐雾试验（CASS试验），不出现红锈。采用S30408不锈钢材质预埋槽道时，因材质本身具备优异的耐腐蚀性能，槽道表面无需进行防腐处理，在槽道制作完成时，进行酸洗钝化处理即可，表面形成耐腐蚀富Cr的钝化膜，可有效增强槽道表面的耐腐蚀性能，同时不锈钢槽道是不会和混凝土发生耐碱反应的。

与碳钢预埋槽道不同的是，不锈钢预埋槽道采用GB/T 4334中不锈钢晶间腐蚀试验方法E：铜-硫酸铜-16%硫酸腐蚀试验方法确定其耐腐蚀性能。

预埋槽道在管片中的固定方式较多采用压紧螺母固定方式，如图1所示，也有部分管片生产企业采用气缸压紧固定方式。

图1 预埋槽道安装固定方式

上述两种槽道固定方式均涉及到管片模具改造的，需在模具安装固定槽道位置进行钻孔，并通过不同的配件进行安装固定。这两种固定方式在使用过程中均能够保证槽道的预埋安装效果，且应用过程中方便安装与脱模，同时对管片生产施工进度不会造成影响。根据设计与安装要求，在安装过程中需严格按照要求操作，保证预埋效果，避免槽道位置漏浆情况的产生。

预埋槽道在管片预制中为全环预埋或非全环预埋，利用率较高，可实现隧道内全部设备设施的悬挂安装。

2 预埋套筒+外挂槽道

预埋套筒是预埋在管片内用于固定安装外挂槽道，并将外力传递给衬砌混凝土的专用构件；外挂槽道是通过与预埋套筒连接紧固在管片内壁上，用于固定设备、支架及疏散平台的经一次热轧工艺生产的专用C型槽钢。预埋套筒材质为不锈钢，化学成分和机械性能应符合现行国家标准GB/T 20878中S31603的相关要求；外挂槽道材质为碳钢，化学成分和机械性能应符合现行国家标准GB/T 1591中Q355B的相关要求。

预埋套筒在管片中的固定方式采用定位装置安插入管片模具定位孔内，定位孔是根据设计要求位置，在管片模具上进行钻孔，在生产前应仔细核实预埋套筒固定位置，避免与管片相关构件冲突。安装后预埋套筒垂直于管片模板，如图2所示。

图2 预埋套筒安装固定方式

预埋套筒安装位置与管片模板弧面切线应保持垂直，倾斜度≤1.5°。这种固定方式安装与脱模过程较为方便。在浇筑混凝土前，预埋套筒应将配套的定位装置用扳手拧紧，避免预埋套筒内进入混凝土。在浇筑时，存在因混凝土浇灌的冲击力将预埋套筒垂直度改变的风险。预埋后如偏差过大，该位置预埋套筒将不能再进行使用，可以采用钻孔安装锚栓的方式进行外挂槽道安装。

预埋套筒环向预埋32个，沿管片内侧整环均布布置，按隧道内径5.9m计算，每个预埋套筒弧长间距约为0.58m，埋设在管片展开中线一侧约140mm处，所有管片位于一侧，纵向间距根据城市建设情况不同，多为1.2m或1.5m。

外挂槽道较多采用40系列、50系列，如40×22、53×34，在外挂槽道安装时，应采用紧固螺栓进行连接，安装时不能切割槽道。根据设计要求，槽道采用非全环安装，在隧道两侧安装设备、支架、疏散平台能够满足使用要求。

3 接触网槽道的受力情况

接触网处预埋槽道的受力分析，商伟[1]提到接触网处预埋槽道主要受三个力：

（1）垂直线路方向的水平力，几乎可以忽略不计；

（2）顺线路方向的接触线张线张力，按最大考虑为2kN；

（3）汇流排卡滞力，最大考虑为5kN（个别悬挂点）。

根据预埋槽道与外挂槽道技术要求与实际状态的对比，预埋槽道可满足接触网安装使用要求，预埋套筒+外挂槽道与接触网连接的结构形式导致接触网的安装净空有所降低，且该方式在受力时产生的力矩更大，无法应用于接触网的安装，需要采用传统钻孔+锚栓的方式进行固定。预埋槽道相对于外挂槽道来说在应用上更加绿色、高效。

4 结语

预埋槽道技术与预埋套筒+外挂槽道技术均已在轨道交通工程建设中得到广泛应用，且通过现场模拟实验与试验室检测均能够满足各项目使用要求。本文对两种不同槽道应用方式，槽道预埋安装方式与接触网应用情况进行阐述对比，所涉及产品其他性能要求均为在建或已完成项目技术要求，其他技术要求可参照《GB/T 37613—2019 预埋槽道型钢》。