预埋滑槽技术在矿山法隧道二衬施工中的应用及安装方法探讨

的应用及安装方法探讨

摘要：深圳地铁9号线在全国率先在地铁盾构区间隧道管片上采用了预埋滑槽技术，此后又将此项技术推广到矿山法区间隧道二衬上。本文结合深圳地铁10号线【雪-甘区间】矿山法隧道段二衬施工中预埋滑槽的应用实例，介绍了此项新技术的应用前景，并对预埋滑槽的安装方法进行探讨。

关键词：矿山法隧道、二衬施工、预埋滑槽 1矿山法隧道段工程简述

深圳地铁10号线【雪象站－甘坑站区间】（以下简称【雪-甘区间】）全长2417m，以中间风井为分界点，小里程方向（长1192m）采用盾构法施工，局部盾构空推拼管片；大里程方向（长1225m）则采用暗挖矿山法施工。该矿山法隧道段为双洞双线隧道，隧道二衬净空5.728m，净宽度5.200m。隧道围岩等级为Ⅱ～Ⅵ级，采用全包防水结构，以锚杆、钢筋网、喷射混凝土和格栅钢架为初期支护，模筑钢筋砼为二次衬砌，二衬施工采用移动式台车进行，台车长度为12m，模板结构尺寸与设计相适应。

2预埋滑槽技术的由来

矿山法隧道二衬由土建单位施工完成并通过土建工程初验之后，场地会移交给机电安装装修单位进行后续施工。无论是盾构法隧道还是矿山法隧道，都需要在原先已做好的隧道管片或二衬上，采用传统的打孔作业方法，首先使用电锤或冲击钻在盾构管片或二衬混凝土面上钻孔，然后进行膨胀螺栓或化学锚栓安装，最后将管线和支架等构件进行连接。

成型隧道内需要安装的管线和支架包括：接触网支架、高压/低压/弱电电缆支架、光缆支架、消防水管、疏散平台支架等，详见A-1型预埋滑槽横断面图所示。

显然，传统打孔工法尽管设计和施工相对简单，系统性要求不高，但密集打孔容易对已成型的隧道钢筋混凝土结构造成破坏，作业工人劳动强度高、效率低、污染大，且膨胀螺栓容易失效引起不良反应，施工质量难以保证。

为了从根本上改善矿山法隧道后续管线及支架安装施工条件，且不破坏原有隧道管片或二衬混凝土结构，避免上述传统打孔工艺带来的诸多缺陷，深圳地铁9号线率先在全线盾构法隧道管片上采用了预埋滑槽技术，成为国内首条在全线盾构法区间采用全预埋滑槽技术的地铁线工程，在全国引起强烈反响，并迅速推广到兰州、上海、长沙等其它城市地铁区间隧道中使用。

目前，深圳地铁三期工程多条线路（如10号线、6号线、8号线、9号线延长线等）正在紧张施工，除了在盾构法隧道管片上继续采用预埋滑槽技术之外，还将此项技术推广到全部矿山法二衬隧道，即在隧道二衬混凝土浇筑前，将滑槽埋件预先安装在二衬台车钢模上，本文所述的【雪-甘区间】矿山法隧道预埋滑槽施工技术即属其中一例。

本隧道在二次衬砌中采用预埋滑槽施工技术，该滑槽布置在边墙、拱腰及拱顶位置处，槽道预埋在二衬混凝土内，沿隧道纵向布置，间距为1m，所有槽式预埋构件均要求采用一次热轧成型的全齿半闭口型钢槽道，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，并满足抗火、耐腐蚀要求。由于该项技术在深圳地铁矿山法隧道二衬施工中应用尚属首例，一方面，施工过程中缺乏成熟技术参考、相应规范和技术标准；另一方面，滑槽安装精度及各项性能指标要求较高，因此对预埋滑槽的质量控制提出了较大挑战。

图1 矿山法隧道二衬（施工）滑槽安装位置示意图 图2 预埋滑槽设计图

依据【雪-甘区间】矿山法隧道段预埋滑槽设计图，此处预埋滑槽共分为A-1、A-2、B-2、A-3、A-4五种不同断面，本文仅以其中A-1型为例。预埋槽道标称尺寸一般为：宽30mm，高25mm，槽件与锚杆采用铆接形式进行固定，表面采用多元合金共渗+特殊封闭层处理，预埋槽道与配套连接T形螺栓应具备连接牙齿构造，牙齿齿高1.5mm以上，间距为3mm，以确保机械咬合性能，在纵向传递荷载，防止受力点滑移。预埋滑槽及其上固定的螺栓应能满足地铁区间隧道上需要安装的各种设备及其振动的承载力要求，每个连接螺栓位置沿径向抗拉承载力不小于11.5KN，沿切向承载力不小于9KN。

3 预埋槽道施工质量控制

预埋滑槽安装时，设计上采用在钢模板上开螺栓定位孔，把滑槽固定在钢模上来保证槽道的准确定位，按以下要求进行施工质量的控制：

1、控制模板加工外形尺寸与设计尺寸的偏差，以控制槽道嵌入误差发生； 2、提高开孔的定位精度，在螺母与模板之间加垫圈，拧紧螺母增加槽道和模板的密贴度，以控制槽道的倾斜误差，避免振捣过程螺母松动；

3、模板上的螺栓定位开孔位置应放样精确，减小开孔尺寸，以控制槽道在水平和垂直方向的误差；

4、内模板易发生变形，定位槽道时必须进行检查修正；

5、槽道安装精度要求较高，施工具有高隐蔽性，偏差超限后，难以替代和补救，施工中，必须严格控制各工序确保槽道安装质量。

其他注意事项：

1、在实际施工中，槽道出厂尺寸必须根据模板尺寸进行跟踪生产，避免嵌入误差的产生；

2、施工单位在施工过程中根据自身条件，也可以制定符合设计单位要求的施工措施；

3、模板组装验收后方可在模板上进行槽道定位，避免因模板因素产生偏差，导致槽道预埋误差产生；

4、槽道表面严禁受到脱模剂的污染，影响预埋质量；

5、混凝土振捣过程中，振捣棒应避免触碰滑槽，防止滑槽位置偏移影响安装精度；

6、滑槽焊接固定过程中，应防止对滑槽本身的防腐涂层造成损伤。 4 预埋滑槽安装精度要求与方法比选 4.1滑槽预埋安装定位精度要求

1、槽道外露面应与混凝土表面平齐，嵌入混凝土施工误差不大于3mm；（见图3）

2、槽式预埋件倾斜施工误差不大于3mm；（见图4） 3、槽式预埋件中心线偏转施工误差不大于5mm。（见图5）

图3 预埋滑槽嵌入施工误差示意

图 图4 槽式预埋件倾斜施工误差示意图

图5 槽式预埋件中心线偏转施工误差 4.2 预埋滑槽安装方法比选

本区间矿山法隧道段二衬施工过程中，预埋滑槽安装先后采取了以下三种不同的方法。根据本工程所处的特殊情况、安装效果及施工的便捷性，大多数采用第三种方法。

4.2.1方法一：先在台车模板上预先安装滑槽，后移动台车就位 此法施工流程如下：

（1）在隧道二衬台车模板上根据槽道预埋间距进行标识，在垂直地面方向画出预埋位置线；

（2）沿标识线在模板上开孔，孔眼大小与T形螺栓相适应，每个槽道预埋件上下各开一个孔，用于固定预埋件；

（3）在台车模板上对槽道定位，槽道安装定位在模板内侧，使用T形螺栓在模板外侧穿过开孔与预埋滑槽进行固结拧紧，将槽道按设计间距分排固定在模板上；

（4）待二衬钢筋绑扎完成后移动模板台车就位，通过模板台车油泵将模板进行定位；

（5）通过台车小窗口检查预埋槽道安装及定位情况，确认合格后封堵端头，浇筑二衬混凝土；

（6）二衬结构达到拆模条件后，松开模板外侧T型螺栓，二衬脱模。 此法的优点在于定位准确，浇筑完毕后外观效果较好。但也存在天然缺陷，该段隧道二衬钢筋保护层厚度为35mm，滑槽背部锚固钉长60mm，而台车伸缩量有限，台车在移动过程中滑槽锚固钉经常与二衬钢筋刮蹭，导致滑槽受损，二衬钢筋偏移甚至脱落，造成返工和质量缺陷。另一方面，为了保证作业空间，需要将台车移动至前一板初支段进行滑槽安装作业，安装完毕后再退回至预定位置，该过程导致台车移动次数增加一倍，影响施工进度。此法的安装效果见下图6、图7所示：

图6 台车就位前检

查 图7 预埋滑槽安装效果

4.2.2方法二：衬砌台车先就位，再安装预埋滑槽

此法的施工流程与方法一基本一致，只是在台车就位的顺序上略有调整。主要区别在于先安装好该衬砌段的二衬钢筋，再将台车就位，然后作业人员进入模

板及二衬内侧钢筋之间，将槽道安装定位在台车模板内侧，使用T形螺栓在模板外侧穿过开孔与预埋滑槽进行固结拧紧，并通过模板台车油泵将模板进行定位，此后的施工流程同方法一。

此法的优点在于避免了方法一中衬砌台车来回反复移动的问题。由于【雪-甘区间】二衬衬砌台车的定制时间早于二衬施工图纸的出图时间，故台车定做时并未考虑要在台车上安装预埋滑槽，台车模板的伸缩量仅有100mm，致使二衬钢筋施工完毕后，模板台车与二衬内侧钢筋之间的间距十分有限（仅200mm左右），施工人员进入该空间安装预埋滑槽时十分困难，全部滑槽安装一次需用时1.5天，施工效率低下。施工单位不得已寻求其它安装方法。见图8、图9所示。

图8 预埋滑槽紧

固 图9 预埋滑槽安装

4.2.3方法三：钢筋或绝缘配件固定法 此法施工流程如下：

（1）在二衬防水及钢筋施做完毕后，通过激光全站仪定位，在钢筋及绝缘配件上定出预埋滑槽的具体位置；

（2）根据测量定位将预埋滑槽逐一固定在二衬钢筋及绝缘配件上； （3）将台车移动到位，并检查滑槽的预埋精度（槽口与混凝土内面应光滑平整连接，凹凸误差和定位偏差不允许超过3mm）；

（4）经复核无误后进行混凝土浇筑。

此法实施过程中，应注意滑槽安装完毕后不得与二衬结构钢筋直接相连，防止杂散电流产生电化学腐蚀。为避免该问题，特意引进了工厂专门定制的钢质绝缘配件，其尺寸为200*30*3mm，配件设置套筒与滑槽背部锚固钉相连，套筒内设置绝缘套以此保证滑槽与二衬钢筋的绝缘。该方法的特点在于引进了激光定位装置，定位快捷直观，滑槽安装方便，既提高了工作效率，又避免了在台车上开孔及对台车模板的损伤。其安装效果见图10、图11所示。矿山法隧道预埋滑槽施工完成后的最终效果见图12。

图10 预埋滑槽位置激光定

位 图11 预埋滑槽固定后效果

图12【雪-甘区间】矿山法隧道预埋滑槽效果图 5 预埋滑槽与传统打孔施工技术之比较

前文已提及，传统打孔技术会对隧道二衬结构造成永久性和不可逆的破坏，甚至会造成二衬结构渗漏水，进而影响隧道结构的使用寿命。而预埋滑槽技术是在隧道二衬结构施工过程中，事先为站后施工预埋好滑槽，这样就避免了站后施工对隧道结构造成的破坏。从设计、施工、后期维护诸方面的对比分析，对传统打孔施工技术和预埋滑槽技术进行总结，归纳如下：

序号 目 项传统打孔施工技术 预埋滑槽技术 施工1 工艺 现场打孔、植筋（膨胀螺栓），螺栓固定支架及管线安装。 工厂化制造及预埋滑槽，现场进行螺栓固定支架及管线安装。 施工2 环境 现场打孔灰尘大，施工环境较差 现场清洁，施工环境无污染。 施工3 器具 电钻、扳手、供电设备、可移动安装平台。 仅需扳手、可移动安装平台。 隧道4 保护 打孔密集，隧道结构损伤严重，破坏结构耐久性。 无任何损伤。 施工5 效率 交叉施工干扰严重，施工效率较低 各专业可交叉施工，互不影响，施工效率高。 外观6 效果 无效孔和结构表面破坏较管线线型美观，整体效果良好。 多，管线线型不能保证，整体效果较差。 运营7 维护 更换、修复较困难。 可快速更换、修复。 工序交8 接管理 各专业自行打孔及安装管线，作业班组多，工序交接复杂，管理难度大。 管线支架统一安装，工序交接简单，管理方便。 可调9 整性 如需调整管线安装位置，则需要重新打孔。 各专业管线安装位置环向调整方便。 对比不难发现，预埋滑槽技术除了滑槽预先固定对安装精度要求较高，导致施工难度增加外，在设计、施工、设备安装、施工环境、后期维护等方面均具有明显优势。

6 结论与建议

（1）预埋滑槽施工技术在深圳地铁9号线盾构区间隧道预制管片上应用已有成功案例，而在地铁矿山法隧道二衬施工中的应用尚属首次。该技术具有减少

对隧道主体结构的破坏、节省安装时间、减少工序干扰、改善作业环境等诸多优点，在深圳地铁区间隧道全面推广使用是一个技术进步。预埋滑槽设计理念先进，为后续设备及管线支架安装实现标准化、工厂化以及提高安装效率和减少对结构的破坏创造了有利条件，促进了该领域的技术进步，具有广泛的推广价值。

（2）在预埋滑槽的安装方法上，笔者经过比选认为，推荐采用在二衬台车模板上安装较为妥当。文中的方法三（即钢筋或绝缘配件固定法）是在衬砌台车提前预制且未考虑安装预埋滑槽的背景下不得已而采取的一种办法。

（3）二衬台车定做时，其单侧伸缩量应不小于300mm，以便给作业人员安装预埋滑槽时留出作业空间；每个砌衬段预埋滑槽的安装时间控制在4小时左右为宜，以提高预埋滑槽的安装效率。

（4）目前，深圳地铁矿山法隧道预埋滑槽的纵向间距为1000mm，而盾构法隧道预埋滑槽的纵向间距为1500mm，建议在不影响其使用功能的前提下，将二者的纵向间距调为一致，以减少矿山法隧道滑槽预埋时的工作量。

参考文献

[1] 孙波. 深圳地铁9号线工程建设纪实·果拾2.0. 岭南美术出版社，2018.

[2] 胡鹰. 地铁土建工程技术与管理实务[S]. 人民交通出版社，2018. [3] 深圳地铁10号线【雪-甘区间】矿山法隧道预埋滑槽设计图.