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摘要:介绍目前市场上地铁管片灌浆孔塑料套管的材质特点及外观，通过试验及分析，在原有的基础上调整了材质及外观，注浆管抗拔性能得到了很大提高，满足了25吨抗拔力的设计要求。
关键词:管片 注浆管 抗拔试验 材质 外观
abstract: introduced subway segment grout hole on the market at present the material characteristics and the appearance of the plastic casing, through test and analysis, on the basis of the original adjust the material and the appearance, grouting tube to improve the pull-out performance greatly, satisfied the design requirement of 25 tons of pulling force.
key words:segment grouting tube pull-out test material appearance
中途分类号：TU60文献标识码：A
在武汉地铁管片工程中，塑料注浆管具有低造价、质量好、安全环保等优点，目前，已经得到广泛的认可和应用。但由于施工、管片浇筑、注浆管材质及气候条件等不利因素对其抗拔性能影响很大，根据目前市场上现有的注浆管进行了研究，在此基础上进行了外观及材质进行修改与调整，抗拔力得到了很大的提高。
一、材料选用
（一）、塑料套管产品特点
塑料套管是管片产品中的预埋件，其主要成分为：尼龙（PA）。它是以高强度工程塑料为主材，经改性前处理，辅以优质抗老化剂和其它助剂，用精密模具注射成型预埋于盾构隧道混凝土管片中形成吊装孔。
塑料套管产品的技术要求较高，使用时要求材料的韧性但又保证其结构强度，同时又要满足注射成型后的收缩变形量满足多道螺纹累积误差精度要求，并且与混凝土有好的相容性，以具有足够大的锚固力与握裹力。在管片蒸汽养护加热和降温过程中不会因其热膨胀和冷缩导致与混凝土之间的裂缝。
（二）、PA性能的主要优点
（1）机械强度高，韧性好，有较高的抗拉、抗压强度。抗拉强度接近于屈服强度，比ABS高一倍多。对冲击、应力振动的吸收能力强，冲击强度比一般塑料高了许多，并优于缩醛树脂。
（2）耐疲劳性能突出，制件经多次反复屈折仍能保持原有机械强度。常见的自动扶梯扶手、新型的自行车塑料轮圈等周期性疲劳作用极明显的场合经常应用PA。
（3）耐热，使用温度范围宽，可在-450℃~1000℃下长期使用，短时耐受温度达120℃~1500℃。
（三）、PA性能的主要缺点
（1）易吸水。吸水会在一定程度上影响制件尺寸和精度,特别是薄壁件增厚影响较大；吸水亦会大大降低塑料的机械强度。在选材时，应顾及使用环境及与别的元件的配合精度的影响。
（2）耐光性较差。在长期偏高温环境下会与空气中的氧发生氧化作用,开始时颜色变褐，基面破碎开裂。
（3）会吸收水、醇类而溶胀，不耐强酸及氧化剂，不能作耐酸材料使用。
（四）、PA系列性能对比
PA的品种很多，如今已有几十种，以PA6、PA66、PA610最为常用。物料性能：坚韧，耐磨，耐油，耐水，抗酶菌，但吸水大。
（1）尼龙6弹性好，冲击强度高，吸水较大。
（2）尼龙66性能优于尼龙6，强度高，耐磨性好。
（3）尼龙610与尼龙66相似，但吸水小，刚度低。
（4）尼龙1010半透明，吸水小，耐寒性较好，适于制作一般机械零件，减磨耐磨零件，传动零件，以及化工，电器，仪表等零件。
与PS、PE、PP等不同，PA不随受热温度的升高而逐渐软化，而是在一个靠近熔点的窄的温度范围内软化，熔点很明显，温度一旦达到就出现流动。
对现有的注浆管材质进行了分析，目前市场上用的注浆管其材质为PA6，结合PA性能的优缺点以及PA系列性能对比，根据注浆管自身的抗拉力、环柔变形力、变形量、环柔性、环刚度、环刚变形力、环柔回复率。最终我们选择了PA6和PA66组合，添加一些添加剂制作而成。
二、注浆管外观调整
（一）、对施工中塑料套管的脱出原因分析
塑料套管的脱出的因素是多方面的。从塑料套管本身抗拔力的角度来讲，是需要有足够的富余系数。起吊过程中，管片吊装孔需要安全地完成管片起吊和定位调整，抗拔件在动态下须具备足够的抗拔力，在实际操作中，即使在静态垂直起吊状态下，抓举机械手的抓举油缸向上拉管片和两个反向支持向下压紧管片形成的平衡受力体系中，在110mm×70mm的抓举油缸12MPa的正常油压下，塑料灌浆头受的拉力已达到11.4t。加上管片安装时的动载及其它因素，实际所受的抗拔力要求应比外国专家提出的不少于管片自重的2.5倍要高得多。
在生产管片环节，预埋塑料套管定位的准确和稳固，以防振捣混凝土时塑料套管移位或浮出，避免出现安装过程中抓举头不能完全旋入，或由于不垂直在起吊中出现应力过分集中，造成注浆管破坏。另外，很多管片模具是自带附着式高频振动器，采用风动振动方式振捣混凝土，其能量传动方向与通常的振捣棒相反，是由模具传向混凝土，钢摸及预埋件处混凝土受到较强振力，容易起浆，过振对抗拔力极为不利，由于骨料沉降，预埋螺旋套的末端外围往往容易多浆少石，强度偏低，浮浆多时应进行清理，补充混凝土。采用连续级配骨料也可以保证预埋螺旋套外螺纹根部的混凝土强度。管片养护时避免杂物进入里面，保证其内部清洁。
以上问题造成注浆管拔出、少牙，从实际施工中抗拔力达到25吨也会出现拔出现象。
（二）、注浆管自身的抗拉力
（1）试验仪器及设备
WE300B型智能数显测力仪、直径为8mm长约60mm的异形螺母2颗、注浆管（两头没螺纹部分去掉）、专用抗拔器具（如图1）、钢锯、直径25mm长度60mm的塑料管一根（定位净距离）等。
（2）试验方法
1）试验在干燥环境下进行，试验温度为25℃，正准备进行试验的注浆管已经经过24小时以上的自然养护。
2）分别取好三种不同配比下的注浆管两组，每组3个并分别编好号A、B、C。
3）将编好号的注浆管的2端分别锯断，先旋入一端已经备好器具放入定位管在旋入另外一端器具、两端有2颗直径为8mm长约60mm的螺母分别穿入器具，形成一个试件如图2所示。
图1专用抗拔器具
图2准备抗拉的试件
4）依次将9个编好号的注浆管放入WE300B型智能数显测力仪上进行拉伸试验。
5）观察WES型智能数显测力仪的力值变化，注浆管的外形变化及破坏所属类型及破坏时极限抗拔力。
经过试验观察A、B注浆管极限抗拔力无明显提高，破坏时均为脆性破坏，且都从薄弱点先裂。由平时试验A、B产品破坏时环向直缝为脆性突然破坏，为了克服这一问题，改进后的C产品对其边缘交结处进行了加固处理。外观进行改进后C产品极限抗拔力有明显提高，为塑性破坏。
A、B、C三种注浆管外观质量，如下图所示：
A产品 B产品C产品（改进后）
三、管片实体抗拔试验
将A、B、C三种产品的随机选取3个注浆管放入管片，用日常生产的C50混凝土进行浇筑，经养护（分蒸养、7天水养、21天自然养护）后进行了管片实体抗拔试验，最终试验数据如下表：
管片实體抗拔试验记录表
四、结论
目前我公司使用改进后的C类产品，从现场施工情况看，因注浆管自身原因被拔出现象基本被杜绝，注浆管的抗拔力达到25吨仍完好无缺。对材质、外观进行修改及调整后，注浆管的抗拔力得到明显的提高。确保了管片盾构施工质量及安全。
关键词:管片 注浆管 抗拔试验 材质 外观
abstract: introduced subway segment grout hole on the market at present the material characteristics and the appearance of the plastic casing, through test and analysis, on the basis of the original adjust the material and the appearance, grouting tube to improve the pull-out performance greatly, satisfied the design requirement of 25 tons of pulling force.
key words:segment grouting tube pull-out test material appearance
中途分类号：TU60文献标识码：A
在武汉地铁管片工程中，塑料注浆管具有低造价、质量好、安全环保等优点，目前，已经得到广泛的认可和应用。但由于施工、管片浇筑、注浆管材质及气候条件等不利因素对其抗拔性能影响很大，根据目前市场上现有的注浆管进行了研究，在此基础上进行了外观及材质进行修改与调整，抗拔力得到了很大的提高。
一、材料选用
（一）、塑料套管产品特点
塑料套管是管片产品中的预埋件，其主要成分为：尼龙（PA）。它是以高强度工程塑料为主材，经改性前处理，辅以优质抗老化剂和其它助剂，用精密模具注射成型预埋于盾构隧道混凝土管片中形成吊装孔。
塑料套管产品的技术要求较高，使用时要求材料的韧性但又保证其结构强度，同时又要满足注射成型后的收缩变形量满足多道螺纹累积误差精度要求，并且与混凝土有好的相容性，以具有足够大的锚固力与握裹力。在管片蒸汽养护加热和降温过程中不会因其热膨胀和冷缩导致与混凝土之间的裂缝。
（二）、PA性能的主要优点
（1）机械强度高，韧性好，有较高的抗拉、抗压强度。抗拉强度接近于屈服强度，比ABS高一倍多。对冲击、应力振动的吸收能力强，冲击强度比一般塑料高了许多，并优于缩醛树脂。
（2）耐疲劳性能突出，制件经多次反复屈折仍能保持原有机械强度。常见的自动扶梯扶手、新型的自行车塑料轮圈等周期性疲劳作用极明显的场合经常应用PA。
（3）耐热，使用温度范围宽，可在-450℃~1000℃下长期使用，短时耐受温度达120℃~1500℃。
（三）、PA性能的主要缺点
（1）易吸水。吸水会在一定程度上影响制件尺寸和精度,特别是薄壁件增厚影响较大；吸水亦会大大降低塑料的机械强度。在选材时，应顾及使用环境及与别的元件的配合精度的影响。
（2）耐光性较差。在长期偏高温环境下会与空气中的氧发生氧化作用,开始时颜色变褐，基面破碎开裂。
（3）会吸收水、醇类而溶胀，不耐强酸及氧化剂，不能作耐酸材料使用。
（四）、PA系列性能对比
PA的品种很多，如今已有几十种，以PA6、PA66、PA610最为常用。物料性能：坚韧，耐磨，耐油，耐水，抗酶菌，但吸水大。
（1）尼龙6弹性好，冲击强度高，吸水较大。
（2）尼龙66性能优于尼龙6，强度高，耐磨性好。
（3）尼龙610与尼龙66相似，但吸水小，刚度低。
（4）尼龙1010半透明，吸水小，耐寒性较好，适于制作一般机械零件，减磨耐磨零件，传动零件，以及化工，电器，仪表等零件。
与PS、PE、PP等不同，PA不随受热温度的升高而逐渐软化，而是在一个靠近熔点的窄的温度范围内软化，熔点很明显，温度一旦达到就出现流动。
对现有的注浆管材质进行了分析，目前市场上用的注浆管其材质为PA6，结合PA性能的优缺点以及PA系列性能对比，根据注浆管自身的抗拉力、环柔变形力、变形量、环柔性、环刚度、环刚变形力、环柔回复率。最终我们选择了PA6和PA66组合，添加一些添加剂制作而成。
二、注浆管外观调整
（一）、对施工中塑料套管的脱出原因分析
塑料套管的脱出的因素是多方面的。从塑料套管本身抗拔力的角度来讲，是需要有足够的富余系数。起吊过程中，管片吊装孔需要安全地完成管片起吊和定位调整，抗拔件在动态下须具备足够的抗拔力，在实际操作中，即使在静态垂直起吊状态下，抓举机械手的抓举油缸向上拉管片和两个反向支持向下压紧管片形成的平衡受力体系中，在110mm×70mm的抓举油缸12MPa的正常油压下，塑料灌浆头受的拉力已达到11.4t。加上管片安装时的动载及其它因素，实际所受的抗拔力要求应比外国专家提出的不少于管片自重的2.5倍要高得多。
在生产管片环节，预埋塑料套管定位的准确和稳固，以防振捣混凝土时塑料套管移位或浮出，避免出现安装过程中抓举头不能完全旋入，或由于不垂直在起吊中出现应力过分集中，造成注浆管破坏。另外，很多管片模具是自带附着式高频振动器，采用风动振动方式振捣混凝土，其能量传动方向与通常的振捣棒相反，是由模具传向混凝土，钢摸及预埋件处混凝土受到较强振力，容易起浆，过振对抗拔力极为不利，由于骨料沉降，预埋螺旋套的末端外围往往容易多浆少石，强度偏低，浮浆多时应进行清理，补充混凝土。采用连续级配骨料也可以保证预埋螺旋套外螺纹根部的混凝土强度。管片养护时避免杂物进入里面，保证其内部清洁。
以上问题造成注浆管拔出、少牙，从实际施工中抗拔力达到25吨也会出现拔出现象。
（二）、注浆管自身的抗拉力
（1）试验仪器及设备
WE300B型智能数显测力仪、直径为8mm长约60mm的异形螺母2颗、注浆管（两头没螺纹部分去掉）、专用抗拔器具（如图1）、钢锯、直径25mm长度60mm的塑料管一根（定位净距离）等。
（2）试验方法
1）试验在干燥环境下进行，试验温度为25℃，正准备进行试验的注浆管已经经过24小时以上的自然养护。
2）分别取好三种不同配比下的注浆管两组，每组3个并分别编好号A、B、C。
3）将编好号的注浆管的2端分别锯断，先旋入一端已经备好器具放入定位管在旋入另外一端器具、两端有2颗直径为8mm长约60mm的螺母分别穿入器具，形成一个试件如图2所示。
图1专用抗拔器具
图2准备抗拉的试件
4）依次将9个编好号的注浆管放入WE300B型智能数显测力仪上进行拉伸试验。
5）观察WES型智能数显测力仪的力值变化，注浆管的外形变化及破坏所属类型及破坏时极限抗拔力。
经过试验观察A、B注浆管极限抗拔力无明显提高，破坏时均为脆性破坏，且都从薄弱点先裂。由平时试验A、B产品破坏时环向直缝为脆性突然破坏，为了克服这一问题，改进后的C产品对其边缘交结处进行了加固处理。外观进行改进后C产品极限抗拔力有明显提高，为塑性破坏。
A、B、C三种注浆管外观质量，如下图所示：
A产品 B产品C产品（改进后）
三、管片实体抗拔试验
将A、B、C三种产品的随机选取3个注浆管放入管片，用日常生产的C50混凝土进行浇筑，经养护（分蒸养、7天水养、21天自然养护）后进行了管片实体抗拔试验，最终试验数据如下表：
管片实體抗拔试验记录表
四、结论
目前我公司使用改进后的C类产品，从现场施工情况看，因注浆管自身原因被拔出现象基本被杜绝，注浆管的抗拔力达到25吨仍完好无缺。对材质、外观进行修改及调整后，注浆管的抗拔力得到明显的提高。确保了管片盾构施工质量及安全。