孙瑛1 刘诗群2
青岛地铁集团有限公司 山东青岛 266000 青岛市地铁一号线有限公司 山东青岛 266000
摘要：为适应预埋槽道技术在城市轨道交通中的应用与发展，实现地铁建设的标准化、高效化要求，本文以预埋槽道技术在青岛地铁1号线建设中的应用实践为基础，对预埋槽道技术在城市轨道交通中的应用进行讨论研究。着重通过本次研究规范预埋槽道技术在地铁混凝土管片中应用的关键性技术参数要求、质量控制检测流程、招标方式等问题，并通过分析研究指出槽道应用过程中存在的争议点及合理化建议。
关键词：预埋槽道；关键技术参数要求；检验检测；招标方式
Discussion on the application of pre buried channel technology
in Qingdao Metro
SunYing1 Liu Shi-qun2
(1. Qingdao Metro Group Construction Branch， Qingdao 266000， China；2. Qingdao No.1 subway line Co.， Ltd.Qingdao 266000， China)
Abstract: In order to adapt to the development and application of pre buried channel technology in city rail transit， subway construction standardization and high efficiency requirements， application of the pre buried channel technology in the construction of Qingdao Metro Line 1 in the basis of the application of pre buried channel technology in City railway are discussed study. The key technical parameters on the research standard of pre buried channel technology in subway concrete segment in the requirements， quality control testing process， bidding methods， and through the analysis and research are pointed out in the process of application of channel dispute and rationalization suggestion.
Key words: Buried channel; key technical parameter requirements; inspection and testing; bidding method
引言：随着轨道交通各项服务要求的不断提升，设置的配套管线性越来越多。传统的设备支架采用化学锚栓固定的形式，工效低、噪音大，作业环境恶劣，并会影响混凝土结构的耐久性。近年来随着预埋槽道技术在城市轨道交通行业的逐渐兴起，国内许多城市地铁建设采用预埋槽道代替传统化学锚栓的方法来实现管线设备的快速便捷安装。与此同时，由于预埋槽道技术在地铁行业为新兴技术，市场尚未成熟，且预埋槽道技术要求尚未颁布国家标准，技术标准不统一，各厂家的工艺和质量参差不齐，因此预埋槽道技术在为地铁建设带来便捷的同时也出现了不少质量问题。
对此，本文根据目前预埋槽道在各地城市轨道交通中的应用实例及本次在青岛地铁1号线中的应用实践，通过对比分析来探讨预埋槽道在应用过程中的关键性技术参数及争论点、质量控制检验流程以及招标过程中应注意的主要问题等。
1工程概况
结合目前国内其他地铁轨道交通建设的案例，本次青岛地铁1号线工程拟在盾构及TBM混凝土管片中采用预埋槽道技术代替传统化学锚栓施工。青岛地铁1号线全长59.97km，全部为地下线，设车站40座，工程总投资约400亿元，其中区间总长约52.7km，机械掘进区间长度约31.7km，所采用的管片宽度1.5m，管片厚度300mm，管片外径6.0m，内径5.4m。根据前期对预埋槽道及化学锚栓的经济性对比，传统化学锚栓(含综合支吊架)每公里单线区间隧道的造价约为195.2万元，预埋热轧槽道（含综合支吊架）每公里单线区间隧道的造价约为315万元，因此在混凝土管片中采用预埋槽道每公里单线区间隧道需增加的造价大约为120万元，但如果按照全寿命周期内的造价来考虑，预埋槽道的应用会大大降低后期运营维护费用及改造成本，达到经济节约的目的。
2关键技术参数及争论点分析
2.1材质要求
为保证槽道与锚杆之间的可焊性、力学性能的一致性以及为防止形成不同金属间的腐蚀电位差（加速腐蚀速率）【1】等问题，槽道与锚杆材质应保持统一；另外，由于国家对高性能钢材的普遍推广与应用，保证槽道原材的耐疲劳性能，防止运营过程中的疲劳及脆性破坏，材质宜采用低合金钢或06Cr17Ni12Mo2Ti，严禁采用沸腾钢。本次选用综合力学性能指标不低于《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-2008）中Q345B的标准，当采用低碳合金钢时其材质的主要化学成分除满足《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-2008）的相关规定外，其碳元素C含量应不大于0.17%，并保证有足够的延展性，其断裂最小延伸不小于21%。值得注意的是，由于不锈钢材质的间隙性腐蚀机理问题【2】，不宜选用不锈钢T型螺栓与热浸锌（或多元合金共渗）等技术处理后的普通结构钢混用的情况。
2.2尺寸要求
预埋槽道与配套连接的T型螺栓应具备连接齿牙构造，以确保槽道与螺栓间的机械咬合性能，防止力点滑移。本次采用的预埋槽道宽为30±0.5mm，高为20±0.5mm，一般部位壁厚不小于2.5mm，口部壁厚不小于3.5mm，齿高不小于1.5mm；槽口宽度（图1中C值）必须满足强度等级为8.8级的M12螺栓受力及安全可靠固定的要求；口部优先采用燕尾槽（弯折角度α应为70°±1°），也可采用平口槽（弯折角度α应为90°±1°）。
a)槽道截面图
b）A-A大样图
图1 槽道外形尺寸示意图
锚杆型式、尺寸和间距应与槽道的工作荷载匹配，锚杆到槽道端部距离不大于50mm，锚杆间的间距不应大于200mm， 弧形槽道的半径公差不应大于±10mm。工字形锚杆的厚度不应小于5mm、圆柱形锚杆的直径不应小于8mm。
图2 槽道加工示意图
2.3工艺要求
槽道与锚杆的连接形式上目前主要采用焊接和铆接工艺。其中焊接工艺主要特点为连接强度高，但残余应力较大，焊接完成后需要进行应力消除，并且目前大多数厂家采用的是两面焊（仅在垂直槽道轴线方向的锚杆两侧施焊单面角焊缝），锚杆与槽道之间并非完全封闭，在酸洗处理过程中会残余一部分酸液，热浸锌处理完成后会出现反酸现象，严重时会影响槽道使用寿命；铆接工艺的生产效率高，但连接强度低，抗疲劳性能差，并且在长期振动荷载作用下铆接点一旦松动产生间隙后会在此处聚集水气具备腐蚀的条件，同样存在腐蚀隐患。综合考虑建议宜优先采用焊接工艺，也可采用热铆工艺。另外，目前个别企业在焊接工艺处理时采用四面围焊来解决缝隙中存酸的问题，或可将锚杆焊接处进行预处理（与槽道接触面处涂刷一层焊膏）使其在能够与槽道焊接密实，达到不留缝隙的目的，从而解决上述问题。
图3 槽道焊接连接示意图
a）槽道焊接接缝 b）槽道铆接接头
图4 槽道连接实例图
2.4防腐性能
目前槽道的防腐处理工艺主要采用热浸锌或多元合金共渗等技术进行处理。其中热浸锌工艺处理时应注意按照符合《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》（GB/T 13912-2002））、《锌锭》（GB/T 470-2008）要求的热浸锌防腐工艺进行规范处理，热浸锌前应进行酸洗，锌液纯度不低于99%，浸锌层厚度不小于80μm（锌层厚度较大时已产生剥落，影响产品质量），最小平均附着量不小于550g/㎡。
本次要求多元合金共渗的渗层厚度不得小于100μm，并满足《铁路混凝土梁配件多元合金共渗防腐技术条件》（TB/T 3274-2011）标准的相关技术要求，该技术是将工件置于含有两种以上的多元渗剂的高温炉中，经过加热物理扩散、化学吸附沉积和机械碰撞的过程使多种元素渗入工件基体金属表面的化学热处理过程，从而在工件表面形成一层合金层，使其获得特殊的性能，如抗高温、耐腐蚀、耐磨损等性能。由于多元合金共渗工艺使所渗金属元素与基体金属发生反应而形成化合物相，其渗层与基体的结合强度是电镀、热镀锌工艺难以比拟的，并具有无氢脆危害、厚度均匀等优点，因此其抗冲击性能优于热浸锌处理工艺，在后期现场施工过程中可有效防止因磕碰引起的腐蚀问题【3】。但应注意，多元合金共渗的渗层在槽道齿部等凹角隐蔽部位存在不均匀性问题，表面有可能存在裸露的金属基体从而出现局部腐蚀的问题，另外多元合金共渗技术存在生产效率低、锌粉用量大、易造成螺栓牙纹损坏、粉尘产生量大等技术瓶颈。
2.5抗疲劳性能
热轧带齿槽道应满足《电气化铁路接触网隧道内预埋槽道》（TB/T 3329-2013）规定的要求，即在频率为1～3Hz正弦波，幅值为（0.7～1.3）倍工作荷载的动态试验荷载下，对于热轧带齿槽道，应满足无预埋在混凝土时疲劳100万次，预埋在混凝土时可达到疲劳300万次；对于T型螺栓应满足200万次的动荷载疲劳试验要求。
2.6防松性能
由于实际地铁运营过程中的振动工况要求，紧固件在连接时应有防松措施，T型螺栓应配套放松垫片（圈）、六角防松螺母、六角普通高强螺母各一套。并保证T型螺栓及配套的垫片、螺母组合后，在波形为正弦波，振动频率100Hz，振幅±0.2mm的振动荷载作用下，振动300万次试验后，螺栓的残余扭矩不应小于90%，具体试验方法应满足《军用设备环境试验方法振动试验》（GJB150.16-1986）的要求。
3 质量检验控制
为更好控制槽道质量，保证在管片预埋生产过程及后期运营使用过程中槽道具有良好的耐腐蚀性，建议槽道在生产、采购、进场、安装等各环节中应进行的主要检验项目包括：型式检验、出厂检验、进场检验、委托检验、原位检验等。
3.1型式检验
型式检验应由槽道生产企业委托具有省级及以上质量技术监督主管部门认证的检测机构进行的产品定型生产的全套产品检测项目，每次产品生产环节发生重大变化时（如防腐涂层工艺发生变化、钢材原材料性状及元素含量发生较大变化等）、出厂检验结果与上次型式检验存在较大质量差异时、停产一年及以上又恢复生产时等均应出具相应的型式检验报告。
3.2出厂检验
出厂检验应由槽道生产企业的技术检验部门在厂内按照企业内部标准及相关国家规范标准自行进行的检验项目，其中槽道外观检验应逐件进行，其余项目应按照每2000m为一检验批（不足2000m按一批检验）进行检验。
3.3进场检验
进场检验应由监理、施工单位及其委托的专业检测机构、建设单位、供货厂家等共同现场监督抽样检测，并应由施工单位在槽道预埋施工现场，按照检测频率制作同条件养护下的槽道预埋混凝土试块；专业检测机构的具体委托方式也可根据不同情况另行约定。
3.4委托检验
委托检验应由监理、施工单位、建设单位及其委托的第三方质量检测机构、供应厂家等共同现场监督抽样，并将抽样产品送第三方检测机构进行检验。
3.5原位检验
原位检验应由监理、施工单位及其委托的专业检测机构、建设单位、供货厂家等共同对已养护完成的混凝土成品（管片、U型梁、混凝土衬砌等）进行现场抽样，并在现场原位进行的检测，主要是对槽道的预埋安装施工质量进行抽样检查，保证满足槽道要求。
4 招标方式讨论
通过对国内预埋槽道现有招标模式进行研究返现，目前国内地铁的招标模式主要分为甲招甲供、甲控乙供，其中采用甲招甲供方式的有：兰州地铁1号线、长沙地铁3、4号线、宁波地铁3号线；采用甲控乙供的有：青岛蓝色硅谷线、深圳地铁6、9号线、长沙地铁5号线、南宁地铁3号线。
上述招标形式中甲招甲供可以控制好所采购槽道的产品质量，但工程量确认及后期管理工作较为繁琐；甲控乙供可以避免一部分工程量确认及后期管理工作，但对槽道的质量控制存在风险。
借鉴上述两种招标形式各自的优点，并结合青岛地铁目前混凝土管片的采购形式以及施工管理和成本控制等因素，因此本次槽道招标形式采用甲招乙供的方式采购，由地铁、土建施工单位、预埋槽道供货商签署三方合同。
5 结论与建议
（1）本次对预埋槽道技术标准的制定过程中也对国内主要槽道生产厂家进行了大量实地调研，对于其中的关键性技术要求，主要的生产厂商基本能够满足。
（2）对于各防腐工艺的优劣性仍需要在后期应用过程中通过检测试验实际数据的对比进行详细分析与评价。
（3）为更好控制槽道质量，对于检测过程中各环节的控制应严格把关，明确质量控制责任主体，并严格要求检测过程的保密性以及检测结果的真实性。
（4）建议国家或行业内尽快形成城市轨道交通预埋槽道的技术标准，并研究槽道的质量控制检验流程，特别应注意在进行防腐检验评价的盐雾试验过程中应充分对槽道表面封闭涂层（树脂类等易老化涂层）在自然环境下的老化性进行模拟，并建议可对槽道本体完成冲击试验后再进行盐雾试验，以便模拟实际施工中出现的磕碰等工况。
（5）本次槽道招标所采用的甲招乙供的形式是建立在管片生产由施工单位进行统一控制采购的基础之上，对于其他情况下的槽道招标所采用的形式应根据具体情况进行综合分析确定。另外，长沙地铁3号线预埋槽道安装由槽道供货商负责，安装工艺水平有保障，避免了槽道供货商与管片供货商的推诿扯皮，在招标过程中值得借鉴。
（6）对于配套T型螺栓随槽道一起招标采购时，由于槽道的预埋安装由土建施工单位进行施工，而T型螺栓需要机电安装施工单位随综合支吊架进行安装，在签订甲招乙供（三方合同）时有可能存在机电安装施工单位并未招标的情况，存在合同签署不同步或存在合同签署方与材料使用方不对应的问题，因此槽道配套T型螺栓的招标流程及合同有待进一步研究。
参考文献：
[1]牛安心.地铁杂散电流腐蚀防护研究.西南交通大学，2011.06.
[2]郭新刚，宋鹏涛，王永宁.奥氏体不锈钢的腐蚀机理研究[J].科技创新与应用，2013，17:8-9.
[3]李瑞平.金属构件多元合金共渗技术[J].科技与创新，2016，21:139-140.
论文作者:孙瑛1 刘诗群2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/27
标签：地铁论文; 管片论文; 螺栓论文; 技术论文; 合金论文; 过程中论文; 工艺论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;