化學錨栓拉拔驗收過了，天花板為什麼還會掉：波士頓隧道的錨栓都通過 3,250 磅的短時間驗收，事故後掛上 2,000 磅，有一支 84 小時就整支拔出

2006 年 7 月 10 日掉下來的那一段

晚上 11 點左右，一輛 1991 年的別克在 I-90 連接隧道東行方向的 D Street 出口段行駛，吊頂的一段脫離隧道頂板落下。 掉下來的混凝土板與吊掛五金約 26 噸（報告以美制噸計），右前座的乘客死亡，駕駛輕傷逃出（NTSB 報告執行摘要 p. viii）。

那段吊頂是厚約 4 吋的預鑄混凝土板，擱在縱向鋼樑上；鋼樑用吊桿和花籃螺絲掛在頂板下方的吊板（roof hanger plate）上。 每塊吊板用兩支或四支錨栓固定：316 不鏽鋼全牙螺桿，直徑 5/8 吋、長 8 吋，插進鑽石取芯的 3/4 吋孔，埋深約 5 吋，靠環氧樹脂黏住（p. 5、9、30–31）。 出事的模組由 76 支錨栓吊著，總重約 77,000 磅；這段 200 呎長的出口，是整個隧道系統裡唯一只靠黏著錨栓吊住這種吊頂的區段（p. 7）。

落下的是中間那根支撐樑 M1，上面 20 支錨栓全部拔出。事故後檢查剩下的 634 支，有 161 支已經從頂板往下移動，位移從不到 0.1 吋到超過 1 吋（p. 12、50、82）。 NTSB 的判斷是，若不處理，三條出口隧道裡還有好幾個模組處於「即將」崩落的狀態（p. 82）。荷重算得沒錯：NTSB 認為設計顧問的錨栓荷重計算與實際最大使用荷重相符，FHWA 的有限元素分析與 2,600 磅相近，也低於規格要求的 4,000 磅（p. 84）。

規定兩分鐘的拉拔驗收

荷重沒算錯，錨栓也都驗收過，問題要從驗收本身看起。拉拔驗收從 1999 年 7 月 30 日開始，由獨立檢測公司對錨栓施加 3,250 磅、保持 2 分鐘 （報告註明無法確認每一次都保持到規定時間）。工程師日報記到 9 月底共 548 次試驗、38 次不合格，不合格的清孔重裝後再試（p. 41）。

驗收還在進行，位移就出現了。HOV 隧道的模組 8 月初吊上去，9 月 9 日就有工人看到吊板離開頂板約 1/16 吋； 到 10 月初，最嚴重的一處是 1/2 吋，後來報為 9/16 吋（p. 42–43）。環氧供應商派人看過之後，書面回覆裡有一句： 「黏著錨固的問題通常在試驗時立刻顯現，不會隨時間才出現。」（p. 44）

1999 年 11 月 12 日，那支移了 9/16 吋的錨栓重做 3,250 磅試驗。它在 7 月 30 日通過過同一個試驗；這次「撐了幾秒，接著幾乎沒有阻力地被拉出來」。 工程師記錄，拔出來的錨栓看起來環氧不足、黏著大量混凝土粉塵；埋入端的環氧脆而易碎，他判讀為混合不均（p. 46）。當時專案管理顧問的結論是施工不良：孔沒刷乾淨、有異物、螺帽鎖過頭 （供應商量到 120 ft·lb，建議值是 50～90）（p. 44、48）。之後重裝的錨栓改用 6,350 磅驗收，HOV 區重驗 187 支，19 支不合格（p. 48–49）。

2001 年 12 月，同一條隧道另一段又發現錨栓「看起來正在離開混凝土」，這些錨栓都通過了 6,350 磅的驗收。品管報告寫的是：「失效原因不明。」 處理方式還是拔掉、重裝、重驗（p. 49）。兩分鐘的試驗量的是錨栓在短時間內撐不撐得住；吊頂需要的是另一件事：同一個重量一直掛著，它不會一直往下走。

掛著不動的 2,000 磅

這件事要掛上重量等著看。事故後，聯邦公路總署（FHWA）在西行隧道挑了外觀沒有異狀、也沒有位移的錨栓，直接吊上重物。 先試的兩支各掛約 2,000 磅，掛上不久就開始往下走，47 小時內沒有停下來，分別移動約 0.11 吋與 0.07 吋（約 2.8 與 1.8 mm）（p. 60）。

破壞大多發生在環氧內部，不在環氧和混凝土的界面（p. 60）。換句話說，安裝時都經過驗收、撐得住 3,250 磅的同一條隧道裡的錨栓， 掛著驗收荷重六成左右的重量（2,000 ÷ 3,250，本站換算約 62%），有的撐不過四天。

FHWA 也在研究中心用最佳做法把錨栓往上裝進混凝土板，快乾型與標準型各做 1,000 到 4,000 磅，比較兩種配方（p. 60–61）。 標準型在所有荷重下都沒有明顯移動，但那一點點移動也沒有完全停住；快乾型在所有荷重下都明顯位移，4,000 磅的兩支都在 82 天的試驗期結束前完全拔出（p. 60–61、90）。 快乾型的位移速率在 3,000 磅以下大致隨荷重線性增加，到 4,000 磅變成非線性（p. 61）。

美國國家標準技術研究院（NIST）另外用薄片試樣做時間－溫度疊加，推算室溫（20 °C）下的潛變。兩種配方剛加載時的變形差不多，之後就分開了。

NIST 推估兩者的潛變柔度最後都會達到平台，但快乾型的長期潛變柔度是標準型的 11 倍（p. 69）；這是材料模型的結果，不表示實際錨栓一定會在損傷或拔出之前停住。短期拉拔把兩種配方拉到差不多的數字， 時間一拉長，同一個荷重下快乾型的位移就是標準型的好幾倍。NIST 也量到，在 100% 相對濕度下快乾型吸水 4.4%、標準型 2.3%（質量比）， 吸水讓兩者都變軟，部分變化乾燥後回不去（p. 69）。報告沒有提供隧道吊頂上方的實際濕度量測值。

同一個品牌的兩種配方，差別寫在一條結論和一個註腳裡

那麼快乾型是怎麼進到隧道裡的？承包商買的是經銷商自有品牌 NRC-1000 Gold，由 Powers 分裝、Sika 調配，內容就是 Power-Fast 環氧注入膠。 這個產品有標準型與快乾型兩種；簽約時，經銷商的自有品牌只分裝快乾型，標籤沒有標明 Fast Set，報告是靠型錄編號 8431 辨認配方（p. 30–31）。 事故後的紅外光譜與頂空氣相層析質譜，隧道裡取樣的環氧全部對得上快乾型，採購單據也都是快乾型（p. 36、67、89）。

兩者在廠商手冊上的差別幾乎只在硬化速度：75 °F（約 24 °C）時快乾型 15 分鐘開始膠化、標準型 35 分鐘；最短養護 2 小時對 6 小時；完全硬化都是 24 小時。 1997 年版手冊說熱天通常用慢的那一種，讓施工者有時間把孔填滿，沒有提到黏結強度或長期行為有任何不同（p. 31–32）。

潛變試驗其實做過。當時 ICBO 的黏著錨栓驗收準則 AC58 把潛變列為選考項目：一個荷重、一個溫度、一段時間，過或不過。 標準型做了 120 天試驗並通過，依準則外推到 600 天也通過（p. 33、92）。快乾型在 1995、1996 年做過，條件是 110 °F（約 43 °C）、 荷重為 70 °F 極限強度的 40%，沒有通過。110 °F 下以 40% 與 25% 荷重做的追加試驗，全部不到 2 天拔出；在 90 °F 與 70 °F、同樣 40% 的荷重下也失敗。 NTSB 找不到 1990 年代中期的快乾型配方在任何溫度通過潛變試驗的證據（p. 33）。

這個結果在文件上留下的痕跡很小。AC58 規定沒有通過選考潛變試驗的黏著劑（沒試，或試了沒過），安全係數用 5.33 而不是 4，而且只能承受短期荷重（p. 36）。 2000 年 2 月版的評估報告 ICBO ER-4514，在第 10 條結論的長段落裡寫快乾型配螺桿「只允許用於短期荷重，例如風或地震」， 在容許拉力表的註腳寫快乾型容許值減 25%；表上沒有一個字說快乾型不能承受長期荷重。準則也沒有要求寫出某個材料試過而失敗（p. 35、92–93）。

審查這批錨栓的設計顧問拿到過這份報告的草稿。NTSB 認為報告的寫法「有些含糊」，但審查者有責任細讀，讀了就該問用的是哪一種配方； 2000 年 2 月 4 日核准時，所有核准文件都沒有指明配方，而事故那一排的錨栓早在 1999 年夏末就裝好了（p. 36、91–92）。

為什麼加大安全係數也補不回來

表面上，5.33 這個係數已經把快乾型的風險算進去了：容許拉力從標準型的 5,150 磅降到 3,863 磅，仍比設計荷重 2,600 磅高出約 1,260 磅（p. 35、93）。 問題在這個除法的分子。假設一支錨栓短期拉到 20,000 磅才壞，除以 4 得到容許 5,000 磅，除以 5.33 得到約 3,750 磅； 兩個算法問的都是「瞬間拉多大會壞」（這組數字是本站的假設示範）。潛變問的是「一直掛著多少不會往下走」， 而它無法只靠短期極限除以安全係數來證明：FHWA 的快乾型錨栓在 1,000 磅就持續位移（p. 90），約為 ER-4514 容許值回算的平均極限 20,600 磅的 4.9%（本站換算；兩個數字出自不同資料，不是試體實測的比例）。

NTSB 的第 12 條結論寫的就是這件事：錨栓的最大荷重能力只和短期荷重有關，不代表它在一段時間內撐得住更輕的荷重， 「因此加大設計安全係數無法補償容易潛變的黏著材料」（p. 93、106）。

施工缺陷是疊在上面的另一層。報告確認有些孔沒用壓縮空氣清孔；事故那一排的 20 個孔，19 個有環氧空隙，佔掃描到的孔壁面積 3%～38%（掃描涵蓋約 4.5 吋的埋深），11 個達 20% 以上， 空隙讓剩下的環氧應力變高、位移加快（p. 41、53、88）。往上安裝本身就容易包住氣泡：FHWA 照說明書做、盡力避免，在實驗室裡還是消不掉； 用來擋住環氧的密封塞，又讓有效埋深少了超過半吋（p. 63、88–89）。

1999 年被當成主因的清孔與鎖緊，FHWA 事後也試過：扣除空隙的影響後，完全不清孔（讓孔乾燥）的錨栓平均短期強度少不到 15%，取芯後不乾燥也不清孔就安裝的少不到 20%； 螺帽鎖到 50、90、125 ft·lb，強度都沒有下降。NTSB 再加上 130 支抽查錨栓的扭矩都在建議範圍內，判斷過大扭矩沒有造成或促成失效（p. 62–63、97）。本站另一篇化學錨栓的孔完全不清粉，試驗中拉力平均少約四成引用的試驗差得更多； NTSB 推測這裡差得少，是因為濕式取芯的冷卻水已經把粉沖掉了（p. 63、87）。NTSB 的結論是，施工缺陷單獨解釋不了事故前後看到的所有位移（p. 88、105）。

NTSB 建議補上的是什麼

AC58 的潛變試驗是過或不過的篩選。NTSB 認為它可以當篩選，挑出快乾型這種不該承受長期拉力的黏著劑，但給不出使用壽命，也無法拿來決定檢查週期（p. 99）。 報告舉了 ASTM D2990-01（塑膠的拉伸、壓縮、彎曲潛變與潛變破斷試驗法）附錄裡的兩種推估方法：在幾個荷重下量到破壞的時間再外推， 或用時間－溫度疊加推算潛變柔度；這份標準本身不涵蓋錨栓（p. 99–100）。

H-07-29 有它的背景：2006 年 12 月改版的 ICC ESR-1531 取代了 ER-4514，表格分列兩種配方、註腳寫快乾型用安全係數 5.33， 但「只限短期荷重」那句沒有沿用；廠商在 2007 年 5 月已先把自己的產品資料改成快乾型只限短期荷重（p. 73–74）。 這份報告在 2007 年 7 月通過。之後 ICC、ACI 怎麼修改規範與試驗準則，本站沒有讀到原文，這一頁不寫。

天花板上要用化學錨栓吊東西之前

回到開頭那句「驗收過了就沒問題」。下面是本站依報告整理的檢查方向，不是設計規定；荷重與錨栓的選擇，要由負責的結構技師依現行規範決定。

1. 先分清楚是哪一種荷重。吊頂、管線、招牌這類一直掛著的重量，可能讓錨栓長期受拉，要依配置確認。報告指出，土木工程裡黏著錨栓多半用在短期或剪力用途，那種情況下就算黏著劑會潛變，位移也可能從來不會顯現（p. 101）。
2. 看黏著劑的評估文件有沒有持續拉力的依據。ER-4514 對快乾型的限制只寫在一條結論和一個註腳；容許值表上兩種配方都有數字，只看表就會漏掉（p. 92–93）。
3. 確認送到工地的是哪一種配方。D Street 的核准文件沒有寫配方，標籤也沒有標明，要靠型錄編號辨認（p. 31、36）。
4. 把拉拔驗收當成篩出裝壞的錨栓。驗收過了，不代表它能長期掛著（p. 93）。
5. 往上安裝要預期空隙，也要看密封塞。確認密封塞會不會隔開環氧與混凝土，以及評估文件怎麼定義有效埋深；本案的密封塞讓有效埋深少了超過半吋（p. 88–89）。
6. 裝好之後要有人看。事故後吊頂上方位移的吊板，明顯到對吊頂上方做基本查看就會發現；而從 2003 年 1 月通車到事故，隧道沒有做過檢查（p. 76、102–103）。

事故後，I-90 連接隧道裡的黏著錨栓全部換成擴底式錨栓（undercut anchor）。NTSB 也寫明，不能因此假設當初改用擴底式就不會出事（p. 85）。 機械式錨栓、預埋件的拉力怎麼評估，見本站壁虎螺絲能吊多重與天花板一支 3 分全牙吊桿能吊多重； 這兩篇談的都是短期拉力，沒有處理持續荷重。

這一頁不能下的結論

報告談的是 1999 年前後的一種環氧配方（Power-Fast 快乾型）；Sika 表示 1999 到 2006 年之間配方沒有顯著改變（p. 66 註 64），之後的產品本站沒有資料，不能把這些數字套到其他品牌或現行產品。 報告沒有說所有化學錨栓都會這樣潛變：同一批試驗裡，標準型和另一家廠商的環氧也有一些潛變位移，只是小得多（p. 63）。 隧道內的持續荷重試驗只有 9 次，選在荷重較輕的一排，錨栓本身可能有施工缺陷；研究中心試驗的溫度與每個荷重的試體數，報告正文沒有完整列出。 NIST 的倍數是用薄片試樣推算的，不是錨栓實測。AC58、ICBO ER-4514、ICC ESR-1531 與 ASTM D2990-01 的內容，本頁都經 NTSB 報告轉引，本站沒有讀原文。 磅、吋、°F 換算成 kN、mm、°C，以及 62%、5% 這些比值，是本站計算。「天花板上要用化學錨栓吊東西之前」的六點是本站整理，不是 NTSB 正式建議的逐項翻譯，也不是設計規定。

這一篇屬於第 1 步，母材。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件；至於為什麼順序做反了是重工而不是微調，見指定一顆螺絲。

常見問題

化學錨栓可以用在天花板吊掛嗎？

NTSB 沒有說一律不行。它建議在試驗標準與程序建立並實施之前，黏著劑失效會危及公眾的公路上方持續拉力用途禁止使用黏著錨栓，並建議 ICC 要求所有錨栓黏著劑做潛變試驗，沒做或沒通過的不得用於持續拉力。你手上的產品能不能用，要看它的評估文件與現行規範，由結構技師判斷；本頁不提供設計值。

拉拔驗收過了，錨栓為什麼還會掉？

驗收量的是短時間內撐不撐得住。波士頓隧道的錨栓都通過至少 3,250 磅的短時間驗收，但事故後在隧道裡掛 2,000 磅，一支 84 小時就整支拔出。快乾型環氧在持續荷重下會潛變，NTSB 認為這是事故的原因；環氧裡的空隙則提高了剩餘環氧的應力、加快位移。

快乾型和標準型環氧差在哪？

手冊上主要差在硬化速度：75 °F 時膠化 15 分鐘對 35 分鐘。但快乾型在 1995、1996 年的潛變試驗都沒有通過，標準型通過了。NIST 用薄片材料試驗推算，10 年後快乾型的位移是加載瞬間的 14 倍，標準型約 2 倍。

加大安全係數，就能把快乾型環氧用在長期吊掛嗎？

NTSB 的結論是不能：最大荷重能力只和短期荷重有關，不代表撐得住更輕的長期荷重，加大安全係數無法補償容易潛變的黏著材料。這是針對本案配方的持續拉力用途，不涉及它被核准的短期荷重用途，也不能推廣到所有快乾型產品。FHWA 的快乾型錨栓在 1,000 磅就持續位移，約為 ER-4514 回算平均極限的 4.9%。

參考資料

• NTSB（2007）—— Ceiling Collapse in the Interstate 90 Connector Tunnel, Boston, Massachusetts, July 10, 2006，Highway Accident Report NTSB/HAR-07/02
• ICBO AC58、ICBO ER-4514（2000 年 2 月版）、ICC ESR-1531（2006 年 12 月版）、ASTM D2990-01（經 NTSB 2007 轉引，本站未讀原文）
• 化學錨栓的孔完全不清粉，試驗中拉力平均少約四成
• 天花板一支 3 分全牙吊桿能吊多重：往下拉時先壞的是預埋件周圍的混凝土錐
• 壁虎螺絲能吊多重：同一支 M10，認證文件上的容許拉力從 418 到 969 公斤
• 砌體用化學錨栓的那個數字，是在你那顆磚上拉五次，再減掉 3,4 個標準差

NTSB 報告全文由本站讀過，頁碼為報告的印刷頁碼。單位換算與文中的比值是本站計算。AC58、評估報告與 ASTM 標準的內容經報告轉引。「天花板上要用化學錨栓吊東西之前」是本站整理的檢查方向，不是 NTSB 正式建議的逐項翻譯，也不是設計規定。