摘  要：本文通过对深圳地铁二期工程轨道工程用混凝土预制短轨枕及岔枕中预埋尼龙套管抗拔力试验采用的试验方法原理，及预埋件在工程实际使用时的作用进行综合分析，总结分析了深圳地铁二期工程短轨枕套管抗拔力试验检测方法存在的问题，对改进完善短轨枕套管抗拔力试验的方法进行了探讨。

关键词：地铁工程；短轨枕；试验方法；探讨

 

      目前，国内及国际地市地铁工程隧道内的线路构造大多采用整体道床及无缝线路。常用的整体道床有短轨枕式,长轨枕式,以后又发展有整体灌注式、承轨台式、浮置板和轨道板等多种型式。深圳地铁二期工程2号线、4号、5号线设计均采用了短轨枕式整体道床工艺。笔者所在单位承接了深圳地铁4号线及5号线的部分道床用短轨枕及岔枕的预制生产任务。

      与一般铁路有碴轨道用混凝土轨枕相比，地铁工程用短轨（岔）枕的外形、尺寸、预留孔形式及钢筋配置等与前者均有较大差异，固定轨道的工艺不相同，设计文件规定的成品检验项目也有所不同。地铁工程用短轨枕成品生产施工中不要求进行静载和疲劳试验，但增加了尼龙套管的抗拔力试验，设计要求为不小于60kN。

 

      根据业主及监理单位的要求，尼龙套管抗拔力试验委托承包商选定的深圳一家第三方检测机构进行现场试验。但由于地铁工程用短轨枕目前产品尚无相关的国家标准，设计文件只提出了不小于60kN抗拔力的要求，也无具体的试验检测方法和要求。承检的第三方检测机构在现场对构件实际情况及试验要求分析了解后，提出了最接近该预埋尼龙套管抗拔力试验的两个可参考的规范标准，一个参考标准为《预制混凝土衬砌管片》（GB/T 22082-2008）中附录C“抗拔性能试验方法”，另一个参考标准为《混凝土后锚固件抗拔和抗剪性能检测技术规程》（DBJ/T 15-35-2004）。通过对两个标准的检测对象、试验方法等的比较分析，各方技术人员均认为，《预制混凝土衬砌管片》（GB/T 22082-2008）中附录C“抗拔性能试验方法”与短轨枕的检测对象及检测目的基本一致，但管片中尼龙套管抗拔力试验的加荷分级等规定不尽适合，而《混凝土后锚固件抗拔和抗剪性能检测技术规程》中规定的分级加荷要求更适合短轨枕抗拔力试验。

      根据各方意见，承检单位制订了短轨枕抗拔力试验的具体方法报监理单位认可后实施，试验方法大致如下。

      先将根据套管牙形加工的螺栓杆旋入道床预埋尼龙套管内，检查连接后螺栓的旋入深度及垂直度。再安装垫块、反力支架、反力钢板、穿心千斤顶、螺帽，使轨枕、套管、螺栓、千斤顶、螺帽连接成一个整体，试验装置见图1所示。

      位移观测使用量程为50mm的百分表（精度0.01mm），设于螺栓端部中间，用专用支架固定。

      试验采用分级加载试验，施加的最大抗拔力为设计值的1.2倍。先施加2kN~3kN的初始荷载，读取百分表初始读数，然后分级加载，每级荷载为设计抗拔力的20%，分别为12kN、24kN、36kN、48kN、60kN、72kN，恒载3min后记录本级百分表的读数。当出现位移持续增加而压力却不再增加或减小以及螺栓周围混凝土破坏时，则需停止加载。

      试验完成后，需根据被检尼龙套管连接试件在各级荷载下对应的累计位移量，绘制试件的位移—荷载曲线图，作为试验结果的判据之一。

      加载到72kN以上时，千斤顶能持荷稳定，其对应的位移—荷载曲线上均未出现表征试件破坏的拐点，且后植尼龙套管未见破坏现象，后植尼龙套管周围混凝土完好，则抗拔力满足设计要求。

 

      2011年1月12日，检测单位对地铁4号线短轨枕在预制厂进行了第一次尼龙套管抗拔力试验，试验过程未出现任何异常，抗拔力试验结果满足设计要求，试验得出的位移-荷载（Q-S）曲线图见图2。1月19日，第二次试验在预制场地进行时，受一辆重载车从旁边经过震动的影响，其中一块预制件试验过程中位移突然增大，但最大抗拔力仍满足设计要求，出现异常位移试块的（Q-S）曲线图见图3。

      3月份，检测单位又对2号线短轨枕预埋尼龙套管抗拔力进行了试验，三个试验样品的抗拔力均未达到设计要求就出现破坏，抗拔试验加载至48kN~51kN时，传力螺栓杆均从尼龙套管中拔出，尼龙套管的丝牙也全部破坏一并拉出，试验得出的位移-荷载（Q-S）曲线图见图4。出现此情况后，检测单位分析为传力用的螺杆大小与该厂家的尼龙套管不匹配所致，取该厂家尼龙套管回去重新加工一个传力用螺杆，两天后重新进行试验检测，并将螺杆扭至最紧状态，但三个样品的试验抗拔力仍未达设计要求，加载至55kN~58kN时，又出现了两天前的破坏形态，套管丝牙随螺杆一起拔出。根据两次试验结果，各方人员均认为出现该问题是厂家生产的尼龙套管质量不合格所致，并及时向套管生产厂家作了反馈。第二天，厂家人员到生产现场时带来一根试验用螺杆，要求用该螺杆重新进行试验，检测单位当日重新试验的结果又与之前的结果截然相反，加载至73kN~75kN时，均未出现破坏，满足设计试验要求。

 

      随后笔者及检测单位技术人员对检测中出现如此反差进行了分析。4号线所用尼龙套管为广西某厂生产，2号线所用尼龙套管为河北某厂生产。尽管套管内径均为31mm，外形也相差不大，但两者内螺纹的牙形却有所不同。前者为锯齿形，后者近似于齿轮形，两者牙距一样，因此肉眼很难发现其中的差别；试验用螺杆的机械加工厂量测手段有限，加工出的几根试验杆只能适应牙形为锯齿形的套管，不适于齿轮形，导致2号线短轨枕前两次用检测单位加工的螺杆进行试验时均出现套管破坏，试验力不能满足要求。

      同时，非专业螺丝生产厂家生产的螺杆丝牙外形、间距、公差等方面的精度也与专业厂家存在差距，新螺杆丝牙的毛刺在螺杆旋入过程中也会对套管丝牙造成一定破坏，降低套管的最大试验抗拔力。

      鉴于试验中出现的问题及分析的原因，笔者所在单位及监理、施工单位形成一致意见，在以后的抗拔力试验中均由尼龙套管生产单位提供螺杆用于抗拔力试验，随后使用的安徽某厂的套管也使用其提供的螺杆进行试验，再未出现此类问题。