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1、第32章 预埋槽技术应用32.1预埋槽概述城市建设日新月异，在新型城镇化大战略下，构筑智能化的城市综合交通网络势在必行。作为主要城市载体的公共交通面对的挑战不言而喻，当务之急是大力发展高运载力的地铁工程。细看“十三五”规划，近3000km新建里程将并入现有网络，势必进一步提升城市载体功能。随着建筑工业化的突飞猛进，地铁建设也迈入了全新的预制时代。环顾国内外地铁工程建设形势，预制地铁管片的应用成为新常态，也把工程质量和施工效率提到了新的高度。32.1.1术语和定义（1）预埋槽（Cast in Channcel）预埋在地铁预制管片的用于固定接触网支架、环网支架等设备的专用型钢。（2）锚杆（Anch
2、or）使槽道与管片有效锚固，并传递外力给管片混凝土的一种锚栓。（3）T型螺栓（T-bolt）隧道内接触网支架底板、环网支架等设备与槽道的连接螺栓。（4）大气腐蚀（Atmospheric Corrosion）暴露在-5560C之间的大气中而产生的腐蚀。（5）首次维修寿命（First Maintenance Life）从初始涂覆时刻算起，到原始涂层的保护性能下降，到必须对其进行维修才能维持地基保护作用的时刻为止的间隔时间。32.1.2预留槽背景介绍预埋槽的首次应用可以追溯至1931年，其用于工业车间悬挂设备。经过近百年的演化，预埋槽早已被国内外建筑师、工程师熟知，其应用也极为广泛，包括商业结构、民
3、用建筑、预制产业、基础设施中诸如铁路、桥隧、核电等。从产品角度定义，预埋槽是由钢槽和锚钉构成的混凝土预埋件(图32.1.1)，钢槽内部空腔设有密实的填充物防止砂浆进入。后期安装时，剔除钢槽内填充物、将配套的T型螺栓旋入钢槽内予以固定设备即可。不同于传统预埋件，预埋槽为标准件，对结构、防水无损伤、其可调性优势明显，T型螺栓可在钢槽内自由调节。也正是其可调性，使预埋槽拥有了出类拔萃的安装优势省时、省力、经济效益格外突出。鉴于地铁隧道内专业交叉作业频繁、工期紧、轨行区机电安装复杂的特点，为预埋槽在地铁的大力推广创造了极为有力的先天条件。“一次投资、终身受益”，通环布置的预埋槽成为全新的媒介，将隧道内
4、所有专业有机结合、连为一体，更为后期地铁营运维修、升级改造提供了无限空间。32.2预埋槽构造及施工工艺预埋槽由C型槽与背部锚杆构成。C型槽内有防止混凝土进入的填充物，背部锚杆一般有机械铆接与焊接两种工艺形式。其中机械铆接制造工艺稳定可靠、力学性能好；而采用焊接工艺的锚杆与槽体接触面积大、激活的承载面扩大进而其抗疲劳性能优异，但是由于焊接对C型槽背部最小厚度有一定要求，所以对于壁厚较薄的C型槽背不推荐采用焊接。国内外地铁常用的热轧带齿预埋槽分别为29/20型号和38/23型号，而29/20型号的槽背部只有2.5mm厚，因此锚杆不应采用焊接工艺，以免焊接锚杆时焊穿C型槽背，给后期使用带来安全隐患。
5、其次，38/23型号预埋槽的C型槽背部厚度达到3.5mm，这种厚度可充分保证焊接性能，从而采用焊接工艺是可行的。在现代化的流水线上，最先映入眼帘的是模板车，其作为主要施工单元忙碌地穿梭在生产车间。预埋槽作为预埋件先行在模板车上定位，确定无误后予以固定，固定技术也已很成熟。下面主要介绍锥台固定和拉铆固定两种固定方式。32.2.1锥台固定模板车上应提前定位确认，核实无误后将内螺栓锥台予以固定。先将预埋槽嵌入锥台，槽背侧预留长孔（32.2.1），再将塑料螺栓拧入锥台。由于塑料螺栓的规格、强度经过特殊设计，脱模时在锥台内产生滑移而不会产生断裂，保证了脱模效果。不难发现，锥台定位的精确度将直接决定预埋槽
6、与管片的位置关系，故锥台定位时必须放线、复核及确认。锥台底部可以加工成平的也可以加工成平的也可以加工成带螺栓的，平的可以直接焊接在模板上，带螺丝的模板则需事先套丝，完后将其旋紧即可。32.2.2拉铆固定类似于锥台固定方式，当采用拉铆固定时，模板车上也需提前将固定块（含安装孔）安装在模板上（图32.2.2和图32.2.3）。首先，将预埋槽贴紧固定块，对准安装孔后插入抽芯铆钉，确认无误后用拉铆枪予以固定。其次，后续工序可按部就班一一进行。由于抽芯铆钉采用不锈钢材质，机械性能优异，可保证预埋槽在振捣过程中不被扰动。32.2.3其他工序待预埋槽固定完毕后（图32.2.4），标准化的钢筋笼吊装入位，确保
7、混凝土保护层及相关构造要求符合图纸要求。此时，需要技术人员复核钢筋笼与预埋槽的位置关系，确保安装准确无误。安装完毕，模板车端盖予以关闭等待混凝土浇筑。通常来讲，现代化的模板车配有高频振捣功能，让振捣作业更具工业化，免去了传统振捣方式的嘈杂和无序。之后便开始进行混凝土养护作业。预埋槽与混凝土表面齐平、严丝合缝，给后期隧道内设备及管线的安装提供了最大的便利，如图32.2.5所示。至此，预制管片随即转移至存储区，一组组管片在场内整齐堆放，如图32.2.6所示。随着工程进度的需要再有序运至现场。最后，管片经盾构拼装机有序组装，螺栓经预留孔按一定扭矩进行环间、块间连接，形成环环相接的地铁隧道，如图32.
8、2.7所示。32.2.4安装施工管理要点首先，应做好施工前的准备工作，包括选取合理的固定方式，检验预埋槽规格型号、外观尺寸、填充物饱和度及合格证。其次施工预埋时应确保预埋槽安装正确，如位置关系、与模板贴合度及防迷流措施。当局部采用人工振捣时，应在预埋槽两侧充分振捣，且振捣棒不得扰动预埋件。最后，管片养护时，注意养护水的更换频率，控制养护水的PH值。应优先选用自来水养护管片，避免使用钠基养护剂。当PH值过高时，氢氧根离子与镀锌表面发生化学反应产生白锈，如白锈未及时清除，将影响防护膜ZnCO3的形成，进而使耐磨损效果大打折扣。32.3预埋槽性能优势首先，预埋槽的静态承载力性能优异，且力学性能在三方
9、向均一致，即受拉、横向受剪和纵向受剪。参考现行隧道截面布置状况，三个方向的承载力至关重要，如图32.3.1所示。同时也赋予了预埋槽更安全、更全面的产品附加值，如钢材的材料安全系数不低于1.8，远高于传统预埋件。其次，预埋槽的动态承载力与地铁安全运营息息相关。作为与隧道同寿命的预埋件，在其设计年限内列车将驶过上百万次，其疲劳性能的优与劣将最直观地凸显产品的安全性。鉴于预埋槽在地铁规范层面的空白，相关检测依据暂可参照电气化铁路接触网隧道内预埋槽道（TB/T3329-2013）。此外，同样重要的是预埋槽在火灾荷载下的耐火性能，众所周知，火灾历来是悬在建筑结构的“达摩克利斯之剑”。所谓“水火无情”，当
10、火灾发生时，其对建筑结构的破坏不言而喻，地铁隧道内固定设备的预埋槽亦如此，所以，预埋槽的耐火性能是不可忽视的要素之一，这里不妨赘述下升温曲线的相关知识。当火灾发生时，温度随着时间的推移而变化，也就是说高温不是一蹴而就的，即其需要遵循一定的升温曲线，该曲线与火灾的类型及其周边环境息息相关。当预埋槽在隧道内使用时，采用隧道火灾RABT-ZTV升温曲线可更为准确、也更为有效地模拟火灾在隧道内的升温过程，且应当是悬挂配重的工况下（模拟自重荷载），如图32.3.2所示。32.4成本及效率脱离了经济学原则，再先进革新的技术也只能是浮云。目前各地地铁隧道普遍存在施工成本高、运营维修难度大的形象，使得地铁决策
11、者越来越重视项目的全寿命成本。以往重土建、重设备、轻设备安装的传统观念越来越被外界所诟病，随着劳动力成本逐渐增加，全寿命成本分析更能切实反映经济性。其次，施工效率也是至为关键的考核指标，特别是大型基建项目，通车时间的早与晚不仅关系到政治考核也关系到经济考核，即项目投资回报期。这里不妨对常见的三种设备安装施工工艺做一下对比分析（表32.4.1），在一定程度上更能直观反映前期项目设计对整个项目成本和质量的影响。如深圳地铁9号线，采用预埋槽的管片初期成本每延米增加600800元，但从全寿命周期成本来考虑更节省成本，如纳入修补、维护、升级改造等导致的额外费用。在经济杠杆的调节作用下，也正是对全寿命周期
12、成本的重视，深圳市再一次走在了改革开放的最前沿，深圳地铁6、9号线均做了预埋件的专项设计并纳入了招标文件。32.5现场机电设备安装施工管理除了技术先进外，施工环境的优与劣也无时无刻不考验着现场工人。试想下场景下，嘈杂无序的施工现场，一排排钻机在工人手下漫无天日地工作,撇去钻孔对结构、防水造成的安全隐患不说，单就作业面环境而言不可谓不触目惊心（图32.5.1）。其次，因为工期紧，保进度的同时很难面面俱到，隧道内的卫生状况可见一斑。再试想下另外一番景象，工人仅拿一把扭矩扳手（扭矩值见表32.5.1），谈话间即可完成所有作业。可见日渐注重环保的今天，绿色建筑、绿色施工已成为可持续发展的重要体现。预埋
13、槽安装现场如图32.5.2所示。31.5.2现场机电安装施工管理要点首先，应做好施工前的准备工作，包括审查监理细则，审查施工单位管理及安装人员资质、施工组织设计（将质量保证措施作为重点审核对象），组织图纸会审，检查施工设备及进场材料等。其次，机电安装时应确保固定底座用的T型螺栓定位、安装正确、确保T型螺栓的紧固力矩及防松措施执行到位，同时确保安装完成后的荷载间距不小于预埋槽背部锚杆间距，以保证预埋槽可承受其最大工作荷载。做好对穿线、接触网及设备安装作业相关项目的检查。施工结束后，检查预埋槽及配套安装T型螺栓的防腐层，查看有没有损伤。若发现损伤，最为经济便捷的修复方法是使用含锌量大于92%的冷喷
14、锌进行最为经济便捷的修复方法是使用含锌量大于92%的冷喷锌进行喷涂，且不少于三遍，保证修复区域锌层厚度不低于100m，以达到既定的设计防腐年限（因每个固定点安装时都会磨损一些防腐层厚度，建议每个固定点安装完成后都使用冷喷锌喷涂以增强防腐效果），同时检查施工单位的隐藏材料、测试记录，组织预验收及竣工验收，以及竣工资料归档等后续工作。32.5.3后期运营定期监测防腐层维护维修管理要点目前，国内地铁预埋槽的材质基本上为碳钢，而碳钢的防腐技术有一定的时效性，其与金属覆盖层的附着力、厚度、均匀度等指标息息相关。这些指标的防腐关系如同木桶效应，指标最低的项目决定了最终防腐效果，而并非市面上以铜盐加速醋酸盐
15、雾试验通过的小时数作为判定防腐性能优异与否的依据。两者之间的辩证关系绝不是将试验时间翻倍其腐蚀效果亦可翻倍那么简单。依据电气化铁路接触网隧道内预埋槽道（TB/T3329-2013），预埋槽应满足150h铜盐加速醋酸盐雾试验（CASS）或满足1200h中性盐试验（NSS）不出现红锈。其要求防腐层为三级热侵镀锌镀锌层厚度不低于80m，即可满足相应隧道设计使用年限。即便将镀锌表面额外处理后通过300h铜盐加速醋酸盐雾试验（CASS）不出现红锈，也无法保证其腐蚀性能成倍增加，进而声称其超越了隧道结构本身100年的设计使用年限。考虑隧道内环境的复杂性，更为科学严谨的做法是以残余镀锌层厚度作为首次维护的依
16、据。建议工务设备管理单位对隧道内设备进行日常定期维护的同时，将预埋槽与T型螺栓作为检验批纳入监测维护日程，对镀锌表面进行全方位检测和评估，并记入评估日志。依据锌覆盖层钢铁结构防腐的指南和建议 第1部分：设计与防腐蚀的基本原则（GB/T 19355.1-2016）在大气腐蚀环境下，防腐层会随着时间在不同级别大气环境中每年都有一定的损耗量，最好在还残余2030m厚的金属覆盖层时即着手进行首次维修，首次维修寿命因防腐层的工艺不同而有差异，“建议金属覆盖层首次维修时间为20年甚至更长，而同样的金属覆盖层如果加了漆膜，基于漆膜外观原因，建议10年即着手首次维修。尚应注意的是，恶化的漆膜区域会存留湿气，从而加速金属腐蚀，尤其在那些雨水淋不到的表面（隧道里的预埋槽外露表面即是这种雨水淋不到的表面）”经济便捷且修后质量可靠的最佳方法是，采用硬毛刷将预埋槽表面清理干净，使用含锌量大于92%的冷喷锌进行最为经济便捷的修
