鋼梁高強螺栓施工質(zhì)量控制要點

文 / 張勇兵

一、 工程實例

云南虎跳峽金沙江特大橋全長1017m，橋跨布置為766m懸索橋+6×41.5m鋼混組合梁+5m橋臺。金沙江特大橋?qū)儆谏絽^(qū)特大跨徑懸索橋，其鋼加勁梁采用了桁架結(jié)構(gòu)，由主桁架主橫桁架，以及上下平聯(lián)共同組成鋼桁架。其中主桁架的結(jié)構(gòu)為帶豎腹桿的華倫式結(jié)構(gòu)。桁架的組成包括了上弦桿、腹桿、下弦桿，其中，上、下弦桿以及部分的豎腹桿采用的是箱型斷面外，剩下的部分都是采用了H型截面；桁高6.0m，寬26m，節(jié)間長5.75m，節(jié)段標準長度為11.5cm，每節(jié)間處設(shè)置一道主橫桁架（圖1-1）。主橫桁架的構(gòu)造為單層桁架，其中包括了上下橫梁、腹桿（豎桿及斜腹桿）。腹桿為H型截面，上下橫梁則為箱型截面。平聯(lián)為K 型連接的形式。全橋共分59個吊裝節(jié)段，最大吊裝長和橋面系度為12.5m，最大吊裝重量為103t。每節(jié)段在工地進行組拼，使用纜索吊進行吊裝。（如圖1）

全橋鋼桁梁共計M10×25螺釘1964套（封板用），M22高強螺栓60672套，M24高強螺栓273724套，共計高強螺栓334396套。每套高強螺栓包括一個螺栓，一個螺母及兩個墊圈；性能等級10.9S級，材質(zhì)為20MnTiB。

二、高強螺栓施工質(zhì)量控制

（一）施工單位應(yīng)編制高強螺栓專項施工方案，完成內(nèi)部審批后報監(jiān)理審查批準方可實施

（二）高強螺栓的進場驗收與存放

監(jiān)理要嚴格審查質(zhì)保證書及三檢報告，主要為規(guī)格型號及數(shù)量、鋼材的化學(xué)成分、冶煉及成型。

高栓進場驗收合格后需對其進行分類存放，以包裝箱上標注的批號以及規(guī)格為準。存放的區(qū)域需進行防潮、防塵處理。另外，箱子的底部需用木板墊高通風且堆放不得超過6層?？稍趥}庫安裝控溫、加除濕器，嚴格控制庫房內(nèi)溫（濕）度。高強度螺栓不得過長時間裸露放置在外，否則會使螺栓扭矩系數(shù)產(chǎn)生變化。需要用到高強度螺栓時，應(yīng)根據(jù)實際的用量進行開箱，確保螺栓領(lǐng)取的數(shù)量能夠滿足當天實際需用規(guī)格。如果有剩余的螺栓，需及時地進行放箱封閉。領(lǐng)用高強度螺栓要注意須滿足長度的要求，不能夠以短代長，以及以長代短。同時，當螺栓擰緊后，對高強度螺栓的露出長度也應(yīng)進行控制，一般來說其長度應(yīng)控制在至少一個螺距但小于或是等于4個螺距之間。高栓在工地存放時間不得超過6個月，超過時必須按要求重新進行扭矩系數(shù)或緊固軸力試驗，檢驗合格后方可使用；不合格嚴禁使用，可報廢或返廠處理。

（三）抗滑移系數(shù)試驗

安裝前，采用由鋼梁制造廠家派發(fā)現(xiàn)場所用摩擦板進行抗滑儀系數(shù)試驗，以2000t為一批，不足2000t的可視為一批做一次抗滑儀系數(shù)試驗。

試驗步驟：

1.在試件孔內(nèi)打入沖釘進行定位，定位完成后將高強度螺栓逐個換上，高強度螺栓應(yīng)是帶有壓力傳感器的；。

2.對高強度螺栓進行擰緊處理時，需進行初擰以及終擰兩個步驟。在初擰時，應(yīng)確保螺栓的預(yù)拉力能夠達到標準值的百分之50。在結(jié)束終擰后，需檢測螺栓預(yù)拉力值是否符合要求。用電阻應(yīng)變儀進行實測確保高強度螺栓預(yù)拉力值在0.05P～1.05P內(nèi)（P為螺栓設(shè)計預(yù)拉值）。

3.將組裝好的試件置入壓力試驗機上（壓力機為100t），根據(jù)滑移荷載和螺栓預(yù)拉力實測值，計算出抗滑儀系數(shù)，板面滑動摩擦系數(shù)f應(yīng)大于0.45。

（四）鋼構(gòu)件摩擦面噴鋁層附著力檢測

按設(shè)計規(guī)定值和規(guī)范允許偏差，對現(xiàn)場鋼桁梁各構(gòu)件摩擦面噴鋁后的附著力檢測，采用涂層附著力檢測儀測試鋁層粘附力。測試件底部涂抹膠水粘結(jié)至鋁層表面，用拉拔儀進行測試出附著力（分為0～5級，0級附著性能最好，5級附著性能最差）。

（五）鋼構(gòu)件摩擦面噴鋁層厚度檢測

噴鋁層厚度進行檢測，應(yīng)按設(shè)計要求范圍進行控制，過厚過薄均會對安裝質(zhì)量帶來影響，過厚需進行打磨工作，厚度不夠需進行補噴。

（六）沖釘及臨時工作螺栓的安裝

上述各項檢測指標合格方可進行鋼梁正式拼裝和高栓施工。對每一個連接接頭，都應(yīng)先用臨時螺栓、沖釘進行定位，不得將高強度螺栓作為臨時螺栓使用，以免破壞損傷螺紋引起扭矩系數(shù)的變化。臨時螺栓和沖釘?shù)臄?shù)量不能少于安裝螺栓總數(shù)量的三分之一。

同時，每個節(jié)點的臨時螺栓數(shù)量應(yīng)控制在2個或2個以上，穿入的沖釘其數(shù)量要小于臨時螺栓數(shù)量的百分之三十。

（七）電動扳手標定

進行螺栓的擰緊處理，需用到施擰扳手。對扳手的標定次數(shù)應(yīng)是每班的上班前一次，下班后一次。在進行標定之前，對電動扳手需要進行預(yù)熱，然后再用當日使用的5顆螺栓來標定并得出其扭矩平均值。在上班之前進行扳手標定。如若大于，則需進行及時地調(diào)整至±3%。如果是下班后進行施擰扳手標定，則不得大于規(guī)定值的±5%，如若大于，則需進行及時地校正，并對當日用該扳手擰緊的螺栓進行全部地緊扣檢查。

三、現(xiàn)場高栓施擰檢查要點

（一）對高栓規(guī)格進行標注

全橋M22高強螺栓有70、75、80、100（mm）四個規(guī)格；M24高強螺栓有70、75、80、85、90、95、100、110、120、130（mm）十個規(guī)格。要求現(xiàn)場技術(shù)管理人員根據(jù)設(shè)計圖紙對每個桿件連接點所用不同規(guī)格型號的高栓在板面上進行注明，便于作業(yè)人員施擰高栓。

（二）做好記錄資料備查

試驗室人員每日施擰前要在現(xiàn)場試驗室對初、終擰扳手進行標定，做好扳手標定、出入庫臺賬。材料管理人員對高強度螺栓每次出入庫時要清點檢查，建立明細庫存表、發(fā)放登記表并及時記錄。

（三）初擰檢查

現(xiàn)場對高栓初擰后需及時進行標記畫白線：墊片、螺桿、螺母一條直線。在檢查時可以使用一個重量為0.3kg的小錘來敲擊螺母的一側(cè)，同時在敲擊時將相對的一側(cè)用手按住。如果敲擊時有較大的顫動，那就說明初擰不合格，需再次進行初擰。

（四）終擰檢查

用終擰扳手進行終擰后，螺母轉(zhuǎn)動后螺母上的白線應(yīng)與墊片及螺桿上的白線錯開（存在一定的轉(zhuǎn)動角度）。終擰完后需在螺桿頂上畫紅點標出記號表示已經(jīng)終擰完成，通過扭矩儀對終擰結(jié)果進行檢查。

（五）終擰后對高強度螺栓的檢查及處理措施

1.終擰結(jié)束后檢查有無漏擰。如若是出現(xiàn)螺栓螺母以及墊圈都沒有錯動的情況，就代表了有漏擰，需對其進行及時地補擰。

2.終擰結(jié)束后檢查有無螺栓隨螺母轉(zhuǎn)動的問題發(fā)生，如果表現(xiàn)為螺栓、螺母的劃線沒有錯動，就需要對其進行全部更換后施擰到位。

3.終擰結(jié)束后檢查有無墊圈隨螺母轉(zhuǎn)動的問題發(fā)生，如果為螺母、墊圈的劃線沒有錯動，就需及時地對其進行全部更換并再次施擰。

4.終擰結(jié)束后檢查發(fā)現(xiàn)螺栓、墊圈之劃線未錯動，只有螺母轉(zhuǎn)動，即可判定為合格。

（六）高栓復(fù)檢

終擰完畢后按照規(guī)范在4-24h內(nèi)，用扭矩儀對終擰后的高栓進行抽檢，抽檢數(shù)量應(yīng)控制在每個螺栓群總數(shù)的10%以上。如若在檢查中發(fā)現(xiàn)有不合格的，則需進行雙倍抽檢。抽檢每個節(jié)點中的螺栓時，其不合格數(shù)應(yīng)小于抽查總數(shù)20%，否則需繼續(xù)抽查直至合格。如復(fù)檢超過合格范圍內(nèi)的要求，對該檢查高栓進行畫圈標記通知現(xiàn)場技術(shù)人員，及時進行更換工作。

四、高栓冬季施工注意事項

一般情況下，當施工現(xiàn)場環(huán)境溫度低于0℃時，不提倡進行高強度螺栓施工。若工期緊迫，確需在這個溫度區(qū)間進行高強度螺栓施工時，施工前必須做好以下幾項試驗工作：

1.低溫施工下的高強螺栓扭矩系數(shù)試驗。根據(jù)試驗結(jié)果重新制定施擰扭矩，發(fā)現(xiàn)有扭矩系數(shù)標準偏差大于國標規(guī)定者，該批螺栓不得使用。

進行試驗前，試驗室門窗全部打開，不得使用制熱設(shè)備，保持室內(nèi)外環(huán)境溫度一致。試驗時，所使用的儀器設(shè)備、電動扳手、高強度螺栓連接副樣品等必須在該環(huán)境條件中靜置2小時以上，否則試驗數(shù)據(jù)無效。

2.低溫條件下電動扳手標定。

3.電動扳手誤差的調(diào)整。

4.電動扳手預(yù)熱時間。根據(jù)使用說明書，每把電動扳手使用前應(yīng)空轉(zhuǎn)預(yù)熱3～5分鐘，施工現(xiàn)場環(huán)境溫度低于0℃時，應(yīng)空轉(zhuǎn)預(yù)熱10分鐘。

5.施擰質(zhì)量合格范圍調(diào)整。TBJ214-92規(guī)定：終擰質(zhì)量檢查合格范圍為檢查扭矩的±10%；當溫度低于0℃時，高強度螺栓的扭矩系數(shù)標準偏差一般會增大，為了確保所施擰高強度螺栓的終擰預(yù)拉力滿足設(shè)計要求，可將終擰質(zhì)量檢查合格范圍調(diào)整為檢查扭矩的±9%。

五、結(jié)語

通過對金沙江特大橋鋼桁梁所用高強螺栓的施工過程監(jiān)理工作的梳理，我們對從高強螺栓的定義、分類、加工工藝、高強螺栓與普通螺栓的區(qū)別到高強螺栓連接的原理，再到試驗檢測和現(xiàn)場實際對高栓質(zhì)量、施擰質(zhì)量控制，都等有了一個系統(tǒng)的認知，相信在今后遇到相同或類似的施工工藝時，本文可為監(jiān)理質(zhì)量控制提供理論支持。