丁祥華

摘 要：本文通過(guò)對(duì)預(yù)埋槽道組件抗拔抗剪承載力現(xiàn)場(chǎng)非破損試驗(yàn)采用的方法及發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，對(duì)改進(jìn)完善預(yù)埋槽道組件抗拔抗剪承載力現(xiàn)場(chǎng)非破損試驗(yàn)檢測(cè)的方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：預(yù)埋槽道；承載力；試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）30-0352-02

1 引 言

為了地鐵工程安裝階段施工的方便性和經(jīng)濟(jì)性，目前國(guó)內(nèi)地鐵工程中使用預(yù)埋槽道組件的情況越來(lái)越多。在預(yù)制混凝土管片上普遍使用滑槽多年后，目前滑槽的使用又延伸到地鐵隧道內(nèi)的二村混凝土上和幕墻工程的外墻混凝土上。由于預(yù)埋槽道組件的安全使用至關(guān)重要，因而深圳地鐵二期、三期工程的設(shè)計(jì)文件均增加了預(yù)埋槽道組件的現(xiàn)場(chǎng)抗拔抗剪承載力檢測(cè)的試驗(yàn)要求，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，不但可以復(fù)驗(yàn)槽道組件的產(chǎn)品質(zhì)量，還可查驗(yàn)管片生產(chǎn)廠家在預(yù)制管片時(shí)槽道的埋設(shè)質(zhì)量。筆者所在單位承接了部分深圳地鐵預(yù)埋槽道組件抗拔、抗剪承載力的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)任務(wù)。

2 抗拔、抗剪承載力試驗(yàn)的方法

根據(jù)設(shè)計(jì)及業(yè)主要求，地鐵管片和隧道二襯預(yù)埋槽道組件抗拔抗剪承載力試驗(yàn)應(yīng)委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。設(shè)計(jì)一般要求在拉伸工作荷載或剪切工作荷載（如8kN）作用下，在螺栓固定點(diǎn)，槽道的變形性能在力作用方向上的槽道位移不大于某一數(shù)值（如0.5mm）。

目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有現(xiàn)行的預(yù)埋槽道組件抗拔抗剪承載力現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的方法標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)槽道的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)至目前只有《電氣化鐵路隧道內(nèi)預(yù)埋槽道》（TB/T3329-2013）一種，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了預(yù)埋槽道組件產(chǎn)品的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法，但未規(guī)定安裝在混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋槽道組件抗拔、抗剪承載力的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法。目前部分檢測(cè)單位參考《混凝土后錨固件抗拔和抗剪性能檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DBJ/T15-35-2004）進(jìn)行抗拔和抗剪承載力的現(xiàn)場(chǎng)非破損檢測(cè)，部分檢測(cè)單位參考《電氣化鐵路隧道內(nèi)預(yù)埋槽道》（TB/T3329-2013/6.10條）（槽道、錨桿、T型螺栓組合一體預(yù)制在混凝土試塊中的試驗(yàn)）進(jìn)行抗拔、抗剪承載力的現(xiàn)場(chǎng)非破損檢測(cè)。通過(guò)對(duì)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)對(duì)象、檢測(cè)項(xiàng)目、試驗(yàn)方法進(jìn)行比較分析，各方人員認(rèn)為《電氣化鐵路隧道內(nèi)預(yù)埋槽道》（TB/T3329-2013/6.10條）（槽道、錨桿、T型螺栓組合一體預(yù)制在混凝土試塊中的試驗(yàn)）與預(yù)埋槽道組件抗拔、抗剪承載力現(xiàn)場(chǎng)非破損檢測(cè)的對(duì)象、檢測(cè)項(xiàng)目和檢測(cè)目的基本一致，但具體的檢測(cè)方法描述不是很清楚。綜合參考這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行預(yù)埋槽道組件承載力現(xiàn)場(chǎng)非破損檢測(cè)更具指導(dǎo)意義。室內(nèi)試驗(yàn)的加載方式和加載目的與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)有所不同，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)一般是非破壞性的驗(yàn)收檢驗(yàn)，而TB/T3329-2013/6.10條的室內(nèi)試驗(yàn)是先進(jìn)行非破壞性試驗(yàn)然后進(jìn)行破壞性試驗(yàn)。根據(jù)深圳地鐵二期、三期工程的設(shè)計(jì)文件及各方意見(jiàn)，并考慮直觀方便的原則，承檢單位設(shè)計(jì)并加工了抗拔反力裝置、雙向抗剪反力裝置、抗剪夾具和轉(zhuǎn)換傳力桿等設(shè)施。綜合考慮以上兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)后，制訂了預(yù)埋槽道組件抗拔、抗剪承載力現(xiàn)場(chǎng)非破損檢測(cè)的要求和具體檢測(cè)方法報(bào)監(jiān)理單位認(rèn)可后實(shí)施，試驗(yàn)方法及要求大致如下：

2.1 試驗(yàn)樣品及檢測(cè)位置的選取

樣品的選取應(yīng)有代表性和隨機(jī)性，每一檢驗(yàn)批（1000環(huán)）應(yīng)由監(jiān)理或業(yè)主隨機(jī)選取有代表性的各類管片（封頂塊、標(biāo)準(zhǔn)塊、鄰接塊）各一片（檢驗(yàn)批的大小及檢測(cè)項(xiàng)目一般由設(shè)計(jì)給定，設(shè)計(jì)未明確時(shí)，一般由業(yè)主及監(jiān)理單位確定），分別在其上進(jìn)行預(yù)埋槽道組件的抗拔承載力試驗(yàn)、垂直抗剪承載力（垂直于T型螺栓軸向和槽道軸向方向）試驗(yàn)、平行抗剪（或抗滑）承載力（垂直于T型螺栓軸向并沿槽道軸向方向）試驗(yàn)。選取的管片其內(nèi)弧面應(yīng)與滑槽的開(kāi)口表面基本齊平，如滑槽開(kāi)口面低于周邊混凝土面1mm及以上時(shí)，在安裝抗剪夾具時(shí)應(yīng)先用不同厚度的鋼墊片墊平，以消除緊固T型螺栓及夾具時(shí)對(duì)槽道產(chǎn)生的預(yù)拉力。在滑槽上的檢測(cè)位置應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證監(jiān)理及業(yè)主代表隨機(jī)選定，一個(gè)位置只能檢測(cè)一次一個(gè)參數(shù)。抗拔試驗(yàn)和垂直抗剪試驗(yàn)時(shí)，T型螺栓應(yīng)安裝在滑槽錨桿的正上方，平行抗剪試驗(yàn)時(shí)，T型螺栓的安裝位置可不在錨桿正上方。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備的安裝

抗拔（沿T型螺栓軸向并垂直于槽道軸向方向）承載力試驗(yàn)：將帶齒T型螺栓頭（含平墊片、彈簧墊和螺母）卡入錨桿正上方槽道的帶齒開(kāi)口處，用扭力扳手按設(shè)計(jì)的安裝扭矩?cái)Q緊螺母，T型螺栓的另一端與帶內(nèi)螺紋的轉(zhuǎn)換桿連接，然后安裝抗拔反力裝置（不平衡、不垂直時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整反力裝置的支撐腿）、穿心千斤頂、鋼擋板、鎖定螺帽，使之連接成一體，使荷載作用線與T型螺栓軸線重合，為了方便，百分表可架在抗拔加載桿的端部，用專用支架固定，此種架表法對(duì)受力點(diǎn)位移的計(jì)算應(yīng)減去加載桿的變形量，裝置圖見(jiàn)圖1。

抗剪（分兩個(gè)方向：①垂直抗剪；②平行抗剪）承載力試驗(yàn)：把一體式抗剪反力裝置放在管片內(nèi)弧面及滑槽上，根據(jù)測(cè)點(diǎn)位置，移動(dòng)該裝置，利用管片的吊裝孔及配套的吊裝螺栓固定抗剪反力裝置，同時(shí)利用兩個(gè)截短T型螺栓將反力鋼板壓住固定，防止反力支架旋轉(zhuǎn)（截短T型螺栓與被測(cè)點(diǎn)間的距離不得少于100mm）。當(dāng)前后移動(dòng)抗剪反力裝置還是不能利用吊裝孔時(shí)，根據(jù)受力情況可采用2～3個(gè)T型螺栓直接固定反力裝置。進(jìn)行垂直抗剪試驗(yàn)時(shí)，將T型螺栓頭卡入槽道并移至錨桿正上方右旋使之相互吻合，進(jìn)行平行抗剪即抗滑試驗(yàn)時(shí)，T型螺栓卡入位置可隨意。套上抗剪夾具（抗剪夾具剪切板上的開(kāi)孔孔徑應(yīng)與T型螺栓螺紋大徑相匹配，相差不得大于0.5mm，剪切板的厚度同T型螺栓的直徑，剪切板及反力裝置應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，采用牌號(hào)不低于Q345的鋼材），放上配套墊片，夾具向T型螺栓受力點(diǎn)靠緊，初擰螺母，以減小安裝縫隙對(duì)位移帶來(lái)的影響?？辜魥A具的另一端鉸接加載桿，套入千斤頂，在加載桿末端旋入鎖定螺母。對(duì)垂直抗剪試驗(yàn)，調(diào)節(jié)加載桿及夾具軸線使之與槽道軸線垂直，對(duì)平行抗剪即抗滑試驗(yàn)，調(diào)節(jié)加載桿及夾具軸線使之與槽道受力點(diǎn)切線平行，用扭力扳手終擰T型螺栓的螺母，安裝百分表，使之連成一體，百分表安裝在抗剪夾具的端部中間，用專用支架固定，垂直抗剪裝置圖見(jiàn)圖2，平行抗剪裝置圖見(jiàn)圖3。

2.3 加載方式、加荷速度及保荷的規(guī)定

采用連續(xù)加載的方式進(jìn)行非破損試驗(yàn)。為消除傳力桿件連接節(jié)點(diǎn)對(duì)位移測(cè)量的影響，先預(yù)加10%的荷載，持荷1min，卸載，位移調(diào)零。重新開(kāi)始加載，荷重在最大檢驗(yàn)荷載的50%以內(nèi)時(shí)，對(duì)加荷速度不作規(guī)定，達(dá)到最大檢驗(yàn)荷載的50%以后，按每分鐘10～30%的最大檢驗(yàn)荷載均勻平穩(wěn)地增加載荷，約3min達(dá)到規(guī)定荷載，然后保荷3min（荷載降低時(shí)應(yīng)隨時(shí)補(bǔ)荷），讀取百分表讀數(shù)，記錄最大試驗(yàn)荷載。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果的判定

加載至最大檢驗(yàn)荷載并保載3min后，百分表顯示的荷載點(diǎn)位移未超過(guò)設(shè)計(jì)值（如0.5mm），則預(yù)埋槽道組件抗拔或抗剪承載力符合設(shè)計(jì)要求。

3 試驗(yàn)探索過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

為了弄清影響檢測(cè)結(jié)果的影響因數(shù)，公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)在室內(nèi)和管片預(yù)制廠進(jìn)行了一系列的對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)一系列的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了以下問(wèn)題：

（1）過(guò)程中能持荷，但保荷結(jié)束后百分表讀數(shù)較大；位移遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)要求；位移的再現(xiàn)性差。

（2）無(wú)法加載到設(shè)計(jì)的抗拔或抗剪承載力要求值；位移持續(xù)增大。

（3）試驗(yàn)前的夾具、反力支架、螺栓的安裝質(zhì)量對(duì)位移影響較大；人員間的復(fù)現(xiàn)性較差；同一位置檢測(cè)的再現(xiàn)性差。

4 出現(xiàn)問(wèn)題的原因分析

（1）此種情況下，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)了三種可能的原因：①T型螺栓的緊固力矩不足，未達(dá)設(shè)計(jì)緊固力矩，抗剪試驗(yàn)時(shí)，螺栓傾斜較大，從而位移較大；②抗剪夾具的螺栓孔與T型螺栓間的空隙較大，安裝時(shí)未排除縫隙效應(yīng)，從而造成夾具相對(duì)螺栓滑移，引起位移較大；③T型螺栓的安裝位置不在錨桿的正上方，而在兩錨桿中間位置，此種情況引起了抗拔、抗剪（垂直槽道方向）承載力試驗(yàn)的位移較大。

（2）此種情況下，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析也發(fā)現(xiàn)了三種可能的原因：①槽道及錨桿鋼材的牌號(hào)較低（如Q235），在拉、剪試驗(yàn)的最后階段，滑槽鋼材已處于屈服階段，理論上就達(dá)不到設(shè)計(jì)的抗拔或抗剪承載力；②廠家使用的鋼材材質(zhì)符合設(shè)計(jì)要求，但槽道鋼材的厚度不足，拉、剪試驗(yàn)時(shí)引起鋼材的彈性和塑性變形，位移持續(xù)增大；③抗拔、抗剪承載力的設(shè)計(jì)值偏大，設(shè)計(jì)計(jì)算有誤。

（3）因最終的檢驗(yàn)力值不大，只有10kN左右，但安裝的不規(guī)范，對(duì)螺栓、滑槽的受力不利，人員間的復(fù)現(xiàn)性較差，因而安裝的規(guī)范性尤顯重要。抗拔或抗剪試驗(yàn)后，試驗(yàn)點(diǎn)T型螺栓及槽道均有一定的損傷，因而即使是同一個(gè)人在同一個(gè)點(diǎn)重復(fù)試驗(yàn)，也沒(méi)有好的再現(xiàn)性，因此一個(gè)T型螺栓只能進(jìn)行一次試驗(yàn)，滑槽上的某一位置也只能進(jìn)行一次試驗(yàn)。

5 完善檢測(cè)細(xì)節(jié)的建議

使用的穿心千斤頂?shù)牧砍虘?yīng)為最大試驗(yàn)荷載的1.2～5.0倍，測(cè)力系統(tǒng)的誤差應(yīng)在±1%以內(nèi)；建議統(tǒng)一規(guī)定影響檢測(cè)結(jié)果的一些因素，如T型螺栓的安裝位置和安裝要求，抗剪夾具的形狀和尺寸，與混凝土接觸面的粗糙度，剪切板孔洞的大小和厚度，是否在抗剪夾具下放上平滑的聚四氟乙烯墊片或橡膠墊片，傳力桿與夾具的連接方式，夾具安裝時(shí)T型螺栓的擰緊扭矩，試驗(yàn)管片內(nèi)弧面與滑槽開(kāi)口表面的高差要求；建議改進(jìn)傳統(tǒng)的抗剪反力裝置（傳統(tǒng)裝置一般用兩塊大鋼板和四條長(zhǎng)的螺桿組裝，安裝此裝置時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力），建議推廣使用適用范圍更廣更為方便高效的一體式雙向抗剪反力裝置。

6 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)預(yù)埋滑槽的使用越來(lái)越廣，不僅在地鐵預(yù)制管片上大量使用，在隧道二襯現(xiàn)澆混凝土工程和房建幕墻工程中也在推行使用，預(yù)埋槽道組件的耐久性能和安全性能已引起了有關(guān)部門和有關(guān)人員的高度重視，為保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠性和檢測(cè)結(jié)果的可再現(xiàn)性，出臺(tái)一個(gè)統(tǒng)一的預(yù)埋槽道組件承載力現(xiàn)場(chǎng)非破損檢測(cè)的方法標(biāo)準(zhǔn)已刻不容緩。

參考文獻(xiàn)

[1]《電氣化鐵路隧道內(nèi)預(yù)埋槽道》（TB/T3329-2013）.中國(guó)鐵道出版社出版、發(fā)行。

[2]《混凝土后錨固件抗拔和抗剪性能檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DBJ/T15-35-2004）.

收稿日期：2018-9-14