1、2015-8-25 -1- 中建南方投资有限公司 中国市政工程西北设计研究院 预埋滑槽技术在 深圳地铁9号线的应用 预埋滑槽技术在 深圳地铁9号线的应用 主讲人:张 立2015-8-25 -2- 张立,中建南方投资有限公司副总工程师,中国市政工程 西北设计研究院有限公司轨道交通分院院长,教授级高级工程 师、国家一级注册结构工程师、一级注册建造师,1993年毕业 于同济大学地下建筑与工程系,历任上海隧道院工程师、项目 负责人、美国栢城上海公司项目经理、AECOM中国公司基建部副 总经理,现任中国市政工程西北设计院轨道交通分院院长。 从事轨道交通、地下空间、综合开发、隧道等工程项目的设计、咨询、科
2、研 工作22年,并有超过16年的项目管理经验,曾负责或参与上海、深圳、广州、南 宁、北京、南京、新加坡等地多项重大地铁及地下空间项目,具有丰富的国内外 轨道交通及物业发展设计及项目经验,主持完成的设计及咨询项目包括:深圳地 铁9号线BT设计管理及设计优化、南宁轨道交通2号线BT设计管理、温州滨江商务 区地下空间设计、上海市M8线黄兴绿地站设计、上海崇明越江通道咨询服务、上 海青草沙原水工程咨询、新加坡环线第一期Nicoll Highway车站等项目。2015-8-25 -3- 一、国内机电设备安装现状 二、解决方案全面推广预埋滑槽技术 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 四、展望 目录中国市
3、政工程西北设计研究院 2015-8-25 -4- 一、国内机电设备安装现状 按照地铁施工规划,隧道洞通后将进行电缆、管线及设备的安装, 国内大多采用传统混凝土植入锚固技术进行安装。 缺点一:在管片上逐个定位和打孔,工效低下、安装质量较难保证中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -5- 一、国内机电设备安装现状 缺点二:在管片上进行密集的打孔作业,损伤混凝土结构,引起结构 渗漏水,降低主体结构寿命。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -6- 一、国内机电设备安装现状 缺点三:运营期间增加、更换隧道内设备需对管片再次打孔,维 修保养困难中国市政工程西北设计研究院 2015-8
4、-25 -7- 一、国内机电设备安装现状 缺点四:打孔过程中产生混凝土粉尘,工作条件恶劣; 中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -8- 一、国内机电设备安装现状 渗漏水严重 伤痕累累,千疮百孔 维修保养困难 增加设施困难 后期加固困难 目前全国地铁隧道现状中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -9- 二、解决方案-全面推广预埋滑槽技术 国外预埋技术的应用起始于1931年,最初为预埋滑槽,至今已有80 多年历史。目前已广泛应用于建筑幕墙、高速铁路隧道、火车站、核电 厂、电梯、桥梁、市政隧道与电力隧道等领域。 德国和法国最早于上世纪60和70年代开始在地铁隧道内应用预埋滑 槽
5、技术,至今使用状况较好。目前,预埋滑槽技术在日本、埃及、新加 坡、中国香港、韩国和马来西亚等多个国家和地区的地铁隧道内已得到 广泛应用。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -10- 二、解决方案-全面推广预埋滑槽技术 预埋滑槽由待铆钉的C型槽道和配套T型螺栓组成,C型槽道预埋在混 凝土结构中,电缆、管线、设备等通过T型螺栓固定。 C型槽道 T型螺栓中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -11- 二、解决方案-全面推广预埋滑槽技术 预埋滑槽技术优点: 1.滑槽采用工厂化加工及预埋,能够确保质量 2.避免打孔,对结构不会造成任何损伤,保证了结构的耐久性 3.管线安装操作简单,
6、功效高,环境清洁 4.运营期维护、更换隧道内设备、管线等方便中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -12- 二、解决方案-全面推广预埋滑槽技术 高速铁路隧道接触网 盾构隧道中的管线中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 9号线预留预埋方案的确定 车站站厅层 矿山法区间 车站站台层 盾构区间(全环预埋) -13- 地铁车站、区间中涉及管线、设备预埋 的部位众多,对预埋滑槽在车站站厅、 站台公共区、车站轨行区、设备与管理 用房、明挖区间、矿山法区间、盾构区 间中的实施方案进行了研究。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 三、预埋滑槽
7、在深圳地铁9号线应用情况 9号线预留预埋方案的确定 -14- 车站预留预埋涉及到车站站厅和站台公共区、车站轨行区、设备与管理 用房,部分区域管线布置无规律,预留预埋件需按棋盘式布置,而9号线 区间以盾构为主,在盾构管片中预埋滑槽在管片厂进行,不占用施工时 间,综合考虑经济性、车站和区间预留预埋量大小及管线布置规律等因 素,最终确定在全线盾构区间中采用预埋滑槽技术。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 9号线预留预埋方案的确定 -15- 组织相关管片厂和预埋滑槽厂家在 现场进行了管片水平试拼装,并在 管片上模拟安装地铁隧道内的各种 管线,取得了较好
8、的效果。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -16- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 盾构管片开槽后的性能分析 预埋滑槽需要在管片上开槽,管片受力性能及耐久性可能受到一定影响 ,故针对盾构管片开槽后的力学性能进行研究,以分析开槽对管片受力 的影响。 开槽管片混凝土模型中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -17- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 盾构管片开槽后的性能分析 计算结果:中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -18- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 盾构管片开槽后的性能分析 计算结果:中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -
9、19- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 盾构管片开槽后的性能分析 模拟实际荷载作用下,对盾构隧道开槽管片进行了受力分析,对管片开 槽前后的承载力、变形、裂缝宽度等进行了对比,得出了开槽后对混凝 土管片整体受力影响较小的结论。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -20- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 设计概况 深圳地铁9号线采用通用型管片,外径6m,内径5.4m,预埋滑槽采用全环 预埋的方案。 U型滑槽和T型螺栓间采用可靠的齿牙连接,T型螺栓采用8.8级M12螺栓螺 栓,设计图纸中规定预埋滑槽的材质、承载力、防腐、疲劳、耐火性能 要求。中国市政工程西北设计研究院 201
10、5-8-25 -21- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 设计概况 封顶块滑槽长550mm 邻接块滑槽长2850mm 标准块滑槽长3250mm中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -22- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 带预埋滑槽管片的生产流程 在盾构管片上预埋滑槽是在管片厂进行,不占用盾构施工时间,对管片 生产的工期基本无影响。 管片厂盾构管片生产流水线中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -23- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 带预埋滑槽管片的生产流程 1、管片模具清洁 滑槽定位及固定 2、预埋滑槽在模具上定位及固定中国市政工程西北设计研究院 201
11、5-8-25 -24- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 带预埋滑槽管片的生产流程 3、钢筋笼吊装 4、钢筋笼在模具上定位并固定中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -25- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 带预埋滑槽管片的生产流程 5、混凝土浇筑 6、脱模后带滑槽的管片中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -26- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 实验室试验及防腐 中性盐雾加速腐蚀性试验:预埋滑槽表面防腐处理层厚度不小于50微米 ,按人造气氛腐蚀试验 盐雾试验(GB/T10125-1997)进行中性盐雾 加速腐蚀性试验在时间1200小时内表面无红绣出现。
12、涂层冲击试验;按漆膜耐冲击测定法(GB/T1732-93)要求进行冲击 试验,重锤由50厘米高度落下,涂层完好;检验防腐涂层的防撞击、防 脱落能力。 耐火性能试验:预埋滑槽在单面火烧、三面火烧以及四面火烧的工况下 ,均能达到90分钟承载力不失效; T型螺栓应达到对应90分钟耐火时间 下,单点承载拉力不小于1.8kN。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -27- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 实验室试验及防腐 中性盐雾及涂层冲击试验报告 疲劳试验报告 耐火试验报告中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -28- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 预埋滑槽的现场试验
13、 滑槽滑槽在国内轨道交通中的应用刚刚起步,尚无相关设计规范和技术 标准可遵循,预埋滑槽的抗拉、抗剪机理较为复杂,影响预埋滑槽承载 力的因素较多,须通过试验方式进行充分对比,试验结果作为确定预埋 滑槽铆钉长度的依据,以确保预埋滑槽的安全、适用、经济。 选择不同铆钉长度的预埋滑槽进行以下试验: 1、水平环堆载试验; 2、拉拔试验; 3、剪切试验。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -29- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 预埋滑槽的现场试验 水平环堆载试验:在管片厂拼装1到5环样板环,在上面通过悬挂或堆积 重物的方式,模拟最大的实际受力工况。 疏散平台堆载试验中国市政工程西北设计
14、研究院 2015-8-25 -30- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 预埋滑槽的现场试验 电缆支架挂载试验 接触网支架挂载试验中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -31- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 预埋滑槽的现场试验 拉拔试验:设计承载力1.3倍的拉拔荷载作用下,测试滑槽和管片混凝土 的破坏和变形情况,并测试最大承载力。分为非破坏性试验和破坏性试 验两种。 拉拔试验装置示意图 非破坏试验完毕后中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -32- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 预埋滑槽的现场试验 破坏试验完毕后 破坏试验完毕后 拉拔非破坏性试验:缓慢加载
15、至设计承载力1.3倍并保持一段时间,观察 槽道变形、螺栓与槽道位移、槽道附近混凝土工作情况。 拉拔破坏性试验:测试滑槽能承受的最大拉拔荷载。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -33- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 预埋滑槽的现场试验 剪切试验:设计承载力1.3倍的剪切荷载作用下,测试滑槽和管片混凝土 的破坏和变形情况,并测试最大承载力。 剪切试验分为非破坏性试验和破坏性试验两种。 剪切试验装置示意图 非破坏试验完毕后 破坏试验完毕后中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -34- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 预埋滑槽的现场试验 由于国内无专门的预埋滑槽设
16、计规范,按照国内的结构规范计算的铆钉 长度偏于保守。 进行了现场试验之后,结合不同铆钉长度的预埋滑槽进行的堆载、拉拔 、剪切试验结果,对预埋滑槽的铆钉长度进行了适当优化,确保了安全 、适用、经济。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -35- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 检测项目和频次的确定 预埋滑槽在地铁盾构隧道中使用属国内首次,预埋滑槽原材料进场后的 承载力、耐火性、耐久性、涂层厚度、冲击等试验以及管片滑槽现场抗 拉拔、抗剪切现场试验尚无相应规范或标准可以作为依据。 为此,组织了多次专家咨询会,邀请两院院士、知名专家赴深圳考察预 埋滑槽在9号线的实施效果,并就预埋滑槽的
17、检测频次和其他技术问题咨 询院士专家意见。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -36- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 检测项目和频次的确定 2013年9月29日,就预埋滑槽的现场 拉拔、剪切试验总结和检测频次咨 询专家意见。 专家意见:抽检原则上每个区间且 每500环为一个批次,根据区间长度 适当调整,抽检建议在管片厂进行 。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -37- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 检测项目和频次的确定 2014年6月17日,邀请孙钧院士、陈 韶章、柳林、吴鸿军等专家,就预 埋滑槽技术的总体实施效果和检测 频次咨询专家意见。 专家意见:
18、建议预埋滑槽的检测批 次与管片的检测批次相匹配,考虑 到封顶块、邻接块、标准块的材质 及工况的相同性,建议 300 环抽检 一次,每次抽检一块。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -38- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 检测项目和频次的确定 孙钧院士出席9号线关键技术及重大方案院士专家研讨咨询会中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -39- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 检测项目和频次的确定 2015年4月24日,就预埋滑槽技术的 检测频次咨询专家意见。 专家意见:预埋滑槽尺寸、承载力 、耐火性、盐雾试验、涂层厚度、 冲击试验等进场验收检测每标段抽 检不少
19、于一次; 已预制完成的预埋 滑槽盾构管片,现场力学性能按每 个区间300环作为一个检验批次。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -40- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 检测项目和频次的确定 检验项目 技术要求 原材料 检测 耐久性 处理层厚度 50 m 中性烟雾加速腐蚀性(1200h ) 无红锈 涂层冲击性能(50cm ) 涂层无损伤 螺栓电锌涂层厚度 12 m 耐火性能 单面火烧 90分钟承载力不失效 三面火烧 四面火烧 T型螺栓耐火时间下单点承载力 1.8KN 力学性能 径向承载力 10KN 切向承载力 8KN 现场 检测 力学性能 径向承载力( 变形) 10KN(1.
20、0mm ) 切向承载力( 变形) 8KN (1.0mm ) 检测频次:每个区间300环作为一个检验批次。中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -41- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 试验段管线安装施工及验收 选择9号线首个盾构区间作为预埋滑槽管线安装试验段,在试验段管片 滑槽上进行100m地铁隧道管线安装试验。通过在试验段管片滑槽上安装 隧道所需的各种管道,对比预埋技术与传统打孔技术的施工质量、工艺 流程、作业环境、外观质量、资源投入、后期运营维护以及对成型隧道 的保护,验证预埋滑槽的技术可行性,论证使用性能能否满足要求,同 时总结工艺流程,在全线进行推广。中国市政工程西北设
21、计研究院 2015-8-25 -42- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 试验段管线安装施工及验收 试验段管线安装效果中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -43- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 试验段管线安装施工及验收 试验段管线安装后效果(全景)中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -44- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 试验段管线安装施工及验收 试验段预埋滑槽技术与传统打孔技术各项对比 序号 项目 预埋滑槽技术 传统打孔技术 1 施工工艺 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 现场打孔、植筋(膨胀螺栓),螺栓固定支 架及管线安装
22、2 施工环境 现场清洁、施工环境无污染 现场打孔灰尘大、施工环境污染严重 3 施工器具 仅需扳手、可移动安装平台 电钻、扳 手、供电设备、可移动安装平台等 4 隧道保护 无任何损伤 打孔密集,管片损伤严重,破坏结果耐久性 5 施工效率 2.85m/ 人.天(100m/5 人.7 天),各专业 可交叉施工,互不影响,20 天30天即完成每 公里隧道管线安装 0.83m/ 人. 天 ,交叉施工干扰严重,效率低 6 外观效果 管线线型美观、整体效果良好 无效孔较多,结构表面破坏较多,管道线型不能 保证,整体效果较差 7 运营维护 可快速更换、修复 更换、修复较困难 8 工序交接与管理 管线支架统一安
23、装,工序交接简单,管理方便 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 9 可调整性 各专业管线安装位置环向调整方便 如需调整管线安装位置,则需重新打孔中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -45- 三、预埋滑槽在深圳地铁9号线应用情况 试验段管线安装施工及验收 技术经济耐久性综合比较 方案 标准化 效率 工期 适应性 造价 对结构损伤 传统打孔 非标准化 低 长 差 低 大 预埋滑槽 全标准化 高 短 好 高 无中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -46- 四、展望 通过预埋滑槽技术在深圳地铁9号线应用,看到了这项技术在轨道交通 领域的前景和潜力,
24、同时也认识到了国内技术、规范在这一领域的空白 和不足,为确保滑槽在其他轨道交通工程中更好的推广,着重从以下几 个方面开展工作: 1、完善预埋滑槽的设计、施工、检测规范和技术规程,使工作开展有 据可依; 2、研究预埋滑槽的受力机理和影响因素,优化和指导设计,使设计经 济、适用 3、进一步完善预埋滑槽的防腐处理技术; 4、优化滑槽的原材料及生产工艺,扩大价格优势,使推广更具优势;中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -47- 四、展望 强化土建为设备服务,设备为营运服务,营 运为经营服务建设理念; 加强精心设计、精心施工、精心管理,提高 接口管理水平; 提高土建结构的耐久性、节省资源; 降低施工成本、缩短工期; 降低营运成本。 全面推行预留预埋技术的重大意义中国市政工程西北设计研究院 2015-8-25 -48- 谢谢!