全面推广地铁隧道预埋槽道技术—专访广州地铁设计院副总工程师 邓剑荣
当前,在地铁隧道的施工中,预埋槽道技术已经逐渐得到了业内的关注,但目前国内并没有地铁线路真正实现全线路预埋施工。据了解,深圳地铁9号线已经确定全线使用预埋槽技术,预计到2015年3月底,深圳地铁9号线隧道管片施工将全部完工,届时,深圳地铁9号线将成为全国第一条全线路采用预埋槽道技术的线路。而这对中国地铁建设水平来说,将是一个里程碑。
广州地铁设计院作为深圳地铁9号线的设计总承包单位,将全面负责深圳地铁9号线的工程设计,院副总工程师邓剑荣作为9号线的设计技术总负责人,对预埋槽道技术在9号线的全面使用有着积极的贡献。什么是地铁隧道预埋槽道技术?深圳地铁9号线的隧道预埋槽道技术将对全国地铁隧道建设起到什么样的样的意义?为此,本刊记者采访了广州地铁设计院副总工程师、深圳地铁9号线设计总负责人邓剑荣先生。
地铁隧道建设安全隐患多
地铁对城市的未来发展来说影响深远,称其为百年大计工程并不为过。但在实际的建设过程中,对隧道主体结构的破坏性施工所带来的损伤一直成为地铁后期运营的重要障碍。当前,中国的地铁大都只有十年不到的历史,这种破坏性施工所带来的损伤已经初见端倪。
据邓剑荣介绍,传统上地铁管线、机电设备安装多采用化学植筋或者打膨胀螺栓的方式,但这些方式在设计上相对简单,系统性要求不高,而且具有很大的局限性;化学植筋或膨胀螺栓都需要在既有结构上钻孔,钻孔的过程中可能碰到结构钢筋,对结构本身造成一定的损伤,影响结构耐久性;化学植筋或膨胀螺栓本身寿命有限,在地铁环境下容易腐蚀,一般使用不超过15年就要进行维护或更换,远远达不到地铁100年耐久性要求;植入的钢筋或膨胀螺栓与钢筋网接触,容易引起结构钢筋腐蚀,影响结构安全。
为了解决传统的管线和机电设备的安装对地铁安全运营有着诸多的隐患的问题,德国最早开始研究将槽道预埋件同时浇筑在隧道管片内。这样不仅能更加方便地铁管线及设备的安装,而且对地铁隧道的安全有着直接的好处。随着德国预埋槽道技术的逐渐成熟,2007年中国铁路隧道开始采用隧道预埋槽道技术,并且在武广线、郑西线、京沪等高铁线路上得到了良好的应用和可靠的运行。
预埋槽道技术与传统方式的区别与优势
随着国内地铁建设热潮的到来,预埋槽道技术也得到了业内广泛关注。广州地铁设计院作为国内最具创新性的地铁设计院,对新的技术有着敏感的嗅觉。邓剑荣作为深圳地铁9号线的设计技术总负责人,在深圳地铁集团的支持下,将预埋槽道技术引入地铁隧道建设,而这将对中国地铁建设水平的提升将有着划时代的意义。用邓剑荣的话来说,预埋槽道技术相对于传统技术,在开始推广的时候会有一定的难度,但整个行业应该意识到,预埋槽道技术是我国提高地铁建设水平的一个重要里程碑,是一个发展趋势,是与我国提倡环保和绿色建筑的目标一致的,应当排除阻拦,努力做好!
据邓剑荣介绍,预埋槽道技术在地铁建设的局部领域,如屏蔽门等方面都有应用,但相比地铁各种设备、管线固定,槽道预埋件的使用还是九牛一毛。邓剑荣说:“预埋槽道具有对隧道零损伤,延长工程使用寿命,提高设备安装效率,改善安装环境,运营期间设备更换,增加等更加方便,节省费用,缩短工期等优点。”
费用是当前很多地铁业主重点考虑因素,从短期来看,预埋槽道技术会增加隧道建设的成本,但邓剑荣认为:“虽然在前期投入上预埋槽道技术会高一些,但在地铁的全生命周期内,预埋槽道技术的费用比传统方法少很多。”据邓剑荣介绍,传统的化学植筋或者打膨胀螺栓的方法每公里单线区间隧道的造价为105万(不含钢支架的费用),但100年下来,传统方法的花费将高达单线每公里400万元,而预埋槽道技术虽然在前期每公里单线区间隧道的投入需要180万元,但后期基本没有维护的费用,因此,在全生命周期内,预埋槽道技术每公里单线区间隧道将节省费用达到220万元。
应尽快建立行业标准
2013年7月1日,铁路接触网隧道内预埋槽道的铁道行业标准(TB/T3329-2013)正式实施,随着该标准的实施,铁路隧道内使用预埋隧道技术有了全国统一的标准。但在地铁行业,还没有一条线路全部采用预埋槽道技术,因此,地铁隧道的预埋槽道技术在全国范围内并不普及。
在铁路隧道上,预埋槽道技术已经相对成熟,那么是否能将铁路隧道内预埋槽道技术应用道地铁隧道内呢?对此,邓剑荣给出的答案时:“地铁隧道内的预埋槽道技术相对铁路要复杂,但技术要求基本相近。”邓剑荣给出了地铁隧道预埋槽道技术相对复杂的原因:地铁隧道中的管线相对铁路使用量更多;地铁隧道大多数采用盾构法施工,盾构管片都在预制场支护,铁路的隧道多采用矿山法施工,现场浇筑混凝土结构,预埋件一个是在预制场预埋,一个实在现场预埋,槽道预埋工艺相差很大;盾构管片上预埋件相对密而小,铁路上的预埋件相对少,但间距一般较大,受力较小。
正是因为这些原因,地铁隧道内尽快建立起自己的行业标准对预埋槽道技术在地铁建设中全面推广具有重要的意义。据邓剑荣介绍,当前,预埋技术有两种技术形式——槽道技术和套管技术。套管技术在隧道区间内时不适应的,因此,槽道技术更多的应用在地铁隧道区间。而地铁隧道建设过程中,业主是否采用预埋槽道技术,也应根据相关技术的性能、对工程/施工的影响进行考虑,经济是否允许也是需要重点考量的方面。因此,邓剑荣认为地铁隧道内采用预埋技术必须把握好四条基本原则:槽道预埋件必须要解决号锈蚀问题;槽道预埋件的材料材质必须过关;操刀预埋件疲劳问题;槽道预埋件防火问题。
防腐能力时槽道预埋技术的关键技术之一。因为预埋件无法更换,根据规范TB10005-2010规定隧道使用年限100年,故槽道的防腐能力一般需满足100年。
预埋件的材料材质时预埋技术的另一个关键技术。邓剑荣认为,预埋件对其钢材的强度要求不是很高,但在材料的成分上会有一定的要求。低碳钢是目前应用得最普遍的材料,其中的碳含量低就能保证槽道预埋件的机械性能、韧性较好。
不要让遗憾再继续下去
地铁隧道管片作为地铁隧道内起支撑与保护作用的一层“衣服”,如果在“衣服”上留下千疮百孔,不仅起不到保护的作用,而且还会降低隧道内壁的美观,留下安全隐患。危害列车运营安全。而预埋槽道对隧道来说,“在生产管片的过程中直接将预埋件与钢筋相连接,不仅对隧道零损伤,而且美观性、安全性非常好。”邓剑荣说。
据邓剑荣介绍,当前国内除青岛地铁正全面使用预埋槽道技术之外,天津、厦门、沈阳等地的地铁业主也对预埋槽道技术有很大的关注。“但当前最大的问题是国内还没有地铁隧道全面采用槽道预埋的样板工程,很多城市的地铁业主在没有看到样板之前心里很不踏实,随着深圳地铁9号线预埋槽道技术的全面展开,相信未来中国将有更多的城市会考虑预埋槽道技术的使用。”邓剑荣说道:“地铁隧道上若采用预埋槽道技术,可以预见,其将大大减少后期运营维护工作量,而且预埋槽道技术对隧道管片的可靠性、耐久性都有很大的提高。”
欧美等国家的城市轨道交通因建设年代较早,受当时的技术水平和经济条件限制,预埋操刀技术在欧美国家其实也不普及。“但现在,欧美在建的地铁项目都已经逐渐在应用预埋槽道技术了,而且不仅在地铁中应用,在施工电缆隧道等工程中也都已经有应用。”邓剑荣说道。
当前,中国的城市轨道交通已经达到了2000多公里,到2020年会达到60000公里,但国内建成地铁中还没有全面采用预埋槽道技术,“这是中国地铁建设中的一大遗憾,因此,地铁隧道预埋技术应该尽快推广,不要让这种遗憾再继续下去。”邓剑荣感慨道。创新科技,才能引领世界,这是每一个中国地铁建设者应有的责任。
