淺談滾壓直螺紋鋼筋連接質(zhì)量控制

劉軍霞

（山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西 太原 030012）

臨離高速公路工程大中橋梁設(shè)計(jì)數(shù)量較多、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，其中安家溝大橋、陶家莊1號(hào)大橋、郝家溝大橋和棗林互通2號(hào)大橋、三川河大橋的大部分橋墩形式為薄壁墩，墩高在12～45 m之間，屬高墩柱范疇。施工采用滑模施工，豎向主筋采取9 m，平分兩節(jié)，分段、分層接長(zhǎng)。臨離高速公路橋梁墩柱鋼筋的主筋連接主要采用電渣壓力焊和剝肋滾壓直螺紋連接兩種方式。后者具有質(zhì)量穩(wěn)定可靠、連接強(qiáng)度高、節(jié)省材料、施工方便，速度快等突出優(yōu)點(diǎn)，目前在橋梁施工中得到廣泛使用，在國(guó)內(nèi)外也是鋼筋籠連接的發(fā)展方向。

1 剝肋滾壓直螺紋連接與電渣壓力焊工藝、經(jīng)濟(jì)性比較分析

電渣壓力焊與剝肋滾壓直螺紋連接在施工工藝和經(jīng)濟(jì)性方面存在如下不利因素。

1.1 連接工藝比較分析

a）電渣壓力焊施工工藝要求較高，施工現(xiàn)場(chǎng)電壓經(jīng)常不穩(wěn)或偏低，極容易造成軸線偏移、彎折、燒傷、焊接不飽滿等質(zhì)量缺陷，影響鋼筋受力。

b）在環(huán)境溫度低于-20℃的冬季或雨雪天施焊后冷卻快易發(fā)脆，電渣壓力焊不宜施工，但實(shí)際的施工進(jìn)度部署要求是不能避免冬季施工的；而剝肋滾壓直螺紋連接避免了電渣壓力焊的上述不足，可以保證鋼筋施工質(zhì)量和加快施工進(jìn)度，更有利于冬季施工。

1.2 經(jīng)濟(jì)性比較分析

a）對(duì)于高墩柱鋼筋密集、傾斜度不在4∶1范圍內(nèi)的斜向連接等，電渣壓力焊操作困難，施工速度較慢。

b）電渣壓力焊施工完成前不能進(jìn)行水平向鋼筋施工（帶電作業(yè)），無(wú)法像套筒施工可同時(shí)進(jìn)行接頭以下部分水平筋、箍筋和豎向鋼筋接長(zhǎng)，影響其他工序進(jìn)展。直螺紋套筒連接單價(jià)4.8元/個(gè)，采用電渣壓力焊接頭2元/個(gè)，主筋每4.5 m連接一次，套筒加工每噸500元左右，但電渣壓力焊與剝肋滾壓直螺紋連接相比，突出問(wèn)題是：因施工難度增加，施工降效嚴(yán)重，施工進(jìn)度緩慢，對(duì)工期影響較大，以致直接增加了大量的工程費(fèi)用和時(shí)間成本。臨離高速公路工程施工中期，由于鋼筋滾軋直螺紋連接簡(jiǎn)單、方便、快捷的優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)施工單位在墩柱滑模施工過(guò)程中采用了這種鋼筋機(jī)械連接方式，薄壁墩主筋的連接全部采用了剝肋滾壓直螺紋連接，大部分實(shí)體墩的主筋也采用了這種連接方式。

2 剝肋滾壓直螺紋鋼筋連接設(shè)計(jì)圖及相關(guān)參數(shù)

剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)適用于φ12～50 mm的HRB335、HRB400級(jí)鋼筋在任意方向和位置的同、異徑連接，還廣泛應(yīng)用于要求充分發(fā)揮鋼筋強(qiáng)度、對(duì)接頭延性要求高以及對(duì)疲勞性能要求高的混凝土結(jié)構(gòu)中[1]。剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)參數(shù)按照《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》JGJ 107—2010和《滾軋直螺紋鋼筋連接接頭》JG163—2004，設(shè)計(jì)圖及相關(guān)參數(shù)如下。

2.1 剝肋滾壓直螺紋鋼筋連接設(shè)計(jì)圖

根據(jù)待接鋼筋所在部位及轉(zhuǎn)動(dòng)難易情況，選用不同的套筒類型，采取不同的安裝方法，見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)型接頭安裝

圖2 正反絲扣型接頭安裝

2.2 滾壓直螺紋鋼筋加工參數(shù)表

臨離高速公路的墩柱主筋采用滾壓直螺紋鋼筋連接的主要規(guī)格為直徑25～32 mm范圍，其加工參數(shù)如表1、表2、表3。

表1 剝肋滾絲頭加工尺寸

表2 標(biāo)準(zhǔn)型套筒的幾何尺寸 mm

表3 直螺紋接頭安裝時(shí)的最小擰緊扭矩值

3 施工前工藝預(yù)檢驗(yàn)質(zhì)量控制

嚴(yán)格控制剝肋滾壓直螺紋連接工藝是確保鋼筋機(jī)械連接質(zhì)量的重心。施工前工藝檢驗(yàn)質(zhì)量控制包括工藝預(yù)檢驗(yàn)抽查—工藝現(xiàn)狀調(diào)查—不合格原因分析—工藝糾偏—預(yù)拼裝檢驗(yàn)等一系列過(guò)程。

3.1 工藝預(yù)檢驗(yàn)抽查

鋼筋機(jī)械連接大面積施工前，在加工場(chǎng)地抽查剝肋滾壓直螺紋鋼筋接頭連接件3根（相應(yīng)截取母材3根），試驗(yàn)結(jié)果顯示：該3根接頭均從套筒里拉脫。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表4，機(jī)械連接件母材產(chǎn)地是首鋼長(zhǎng)鋼有限公司，規(guī)格為HRB335 φ28（本文母材均為同一廠家、同一牌號(hào)、同一規(guī)格）。

表4 HRB335 φ28滾壓直螺紋連接接頭試驗(yàn)（工藝預(yù)檢驗(yàn)）

分析表4檢測(cè)數(shù)據(jù)，鋼筋機(jī)械連接施工實(shí)測(cè)值與規(guī)范規(guī)定值存在較大差異，3根連接件均從套筒拉脫，連接接頭工藝預(yù)檢不合格，存在質(zhì)量缺陷。

3.2 工藝現(xiàn)狀調(diào)查

對(duì)鋼筋加工場(chǎng)機(jī)械連接接頭樣品，采取兩周連續(xù)抽樣的方法，共抽樣10組，每組樣品母材取樣3、連接件3根，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)；未檢測(cè)殘余變形，殘余變形指標(biāo)通過(guò)檢查鋼筋接頭型式檢驗(yàn)報(bào)告確定。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 HRB335 φ28滾壓直螺紋連接接頭試驗(yàn)（工藝現(xiàn)狀調(diào)查）

本次抽樣拉伸試驗(yàn)結(jié)果顯示，合格2組，不合格8組，合格率20%。采集數(shù)據(jù)結(jié)果表明需要進(jìn)行詳細(xì)徹底的質(zhì)量原因分析。

3.3 機(jī)械連接不合格主要原因分析

a）套筒質(zhì)量不合格，套筒內(nèi)絲扣加工不過(guò)關(guān)；

b）人工操作剝肋滾絲機(jī)技術(shù)不到位，未進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)；

c）半成品加工不過(guò)關(guān)，鋼筋絲扣加工長(zhǎng)度不足，絲扣螺距不符合要求；

d）安裝過(guò)程中對(duì)接不緊密、持力不均勻；

e）接未用扭力扳手校核擰緊力矩值。

上述一系列不規(guī)范操作的累積效應(yīng)，造成質(zhì)量波動(dòng)過(guò)大、工藝檢驗(yàn)不合格。

3.4 工藝糾偏

3.4.1 控制原材料質(zhì)量

a）母材各項(xiàng)力學(xué)性能要符合相關(guān)國(guó)標(biāo)要求，并有出廠合格證、材質(zhì)單等質(zhì)量證明材料。

b）套筒原材料應(yīng)為45號(hào)優(yōu)質(zhì)炭素鋼，規(guī)格應(yīng)與鋼筋一致，并附出廠合格證、材質(zhì)單、型式檢驗(yàn)報(bào)告等有效質(zhì)量證明材料。套筒長(zhǎng)度、外徑、螺紋規(guī)格、牙型角狀態(tài)是否符合相關(guān)要求；套筒外觀應(yīng)整齊無(wú)氧化、牙型飽滿、光潔。

3.4.2 控制鋼筋絲頭加工質(zhì)量

a）鋼筋絲頭加工過(guò)程從鋼筋下料和HGS-40e剝肋滾絲機(jī)加工設(shè)置參數(shù)是否合理加以控制，例如切口端面形狀是否與鋼筋軸線垂直，滾絲輪與鋼筋加工直徑要相適應(yīng)，墊圈安裝與滾絲輪螺距相適宜，剝肋行程擋塊的位置要調(diào)整至剝肋長(zhǎng)度達(dá)到要求等。

b）鋼筋絲頭加工質(zhì)量從外觀、外形、尺寸三方面加以控制。絲頭表面無(wú)損壞、無(wú)銹蝕；絲頭螺紋尺寸、有效螺紋長(zhǎng)度要滿足要求；絲頭的有效保護(hù)措施等[2]。

3.4.3 控制鋼筋連接質(zhì)量

a）絲扣加工后要和套筒進(jìn)行預(yù)拼裝，先檢查套筒和鋼筋規(guī)格是否一致、內(nèi)螺紋牙型和尺寸、表面完好情況[2]。

b）連接鋼筋時(shí)，要對(duì)正軸線將鋼筋擰入連接套筒，鋼筋絲頭要在套筒中央位置頂緊，深入套筒的兩根鋼筋長(zhǎng)度要相等，對(duì)接緊密。

c）按規(guī)定的力矩值擰緊鋼筋，安裝完成后用扭力扳手校核擰緊扭矩，不得超擰，擰緊后的接頭應(yīng)做上標(biāo)記，防止接頭漏擰[3]。

d）檢查校核用扭力矩扳手的檢定證書(shū)，力矩扳手的精度為±5%，要求每半年用扭力儀檢定一次[3]。

3.4.4 檢查操作工人技能培訓(xùn)情況

加工鋼筋接頭前，操作工人要經(jīng)培訓(xùn)持證上崗，不得頻繁更換；對(duì)操作班組要進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底。

3.5 預(yù)拼裝檢驗(yàn)

3.5.1 外觀檢驗(yàn)

a）檢查絲扣外觀，無(wú)破損、無(wú)毛茬，絲頭加工尺寸，剝肋直徑、長(zhǎng)度、絲頭外徑均滿足規(guī)定要求。

b）是否能夠順利拼裝，進(jìn)退自由。

3.5.2 力學(xué)性能檢驗(yàn)

從預(yù)拼裝好的套筒成品中取樣，對(duì)每種規(guī)格鋼筋的接頭試件取樣不少于3根，進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn)，檢驗(yàn)每根鋼筋的抗拉強(qiáng)度；同時(shí)對(duì)應(yīng)截取接頭試件的鋼筋母材，進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果如表6，單向拉伸試驗(yàn)結(jié)果合格，且3根機(jī)械連接件均短于鋼筋。說(shuō)明采取前述質(zhì)量控制措施后，機(jī)械連接質(zhì)量得到預(yù)控制。

表6 HRB335 φ28滾壓直螺紋連接接頭試驗(yàn)（預(yù)拼裝工藝再檢驗(yàn)）

4 現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量控制及檢驗(yàn)

質(zhì)量控制要點(diǎn)：在墩柱鋼筋施工過(guò)程中，主要通過(guò)前述工藝檢驗(yàn)的一系列技術(shù)檢查和有關(guān)作業(yè)活動(dòng)，將質(zhì)量檢測(cè)貫穿于施工過(guò)程中。將測(cè)量的實(shí)際數(shù)據(jù)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)其差異采取措施進(jìn)行調(diào)節(jié)管理，糾正不規(guī)范操作，使鋼筋機(jī)械連接質(zhì)量達(dá)到《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》JGJ 107—2010技術(shù)要求。施工過(guò)程中，為了強(qiáng)化機(jī)械連接質(zhì)量，制定了下述質(zhì)量鞏固措施。

4.1 檢查現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交底

確保作業(yè)工人能夠按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作，消除人為因素，避免系統(tǒng)誤差。

4.2 鋼筋絲頭現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)和保護(hù)

鋼筋剝肋直徑、剝肋長(zhǎng)度、絲頭外徑、成型的螺紋精度要滿足規(guī)定要求。首先加工的絲頭應(yīng)逐個(gè)自檢，不合格的絲頭切去重新加工；自檢合格后隨機(jī)抽樣檢驗(yàn)，按照規(guī)定的組批原則，每個(gè)檢驗(yàn)批抽檢10%，且不少于10個(gè)，現(xiàn)場(chǎng)絲頭的抽檢合格率不小于95%[2]；合格的絲頭成品，要套上絲頭保護(hù)帽或擰上連接套筒，運(yùn)輸或儲(chǔ)存過(guò)程中要采取措施防止機(jī)械損傷、防污染等。

4.3 鋼筋接頭的現(xiàn)場(chǎng)安裝檢驗(yàn)

按照規(guī)程規(guī)定的組批原則，檢查接頭外觀質(zhì)量和擰緊力矩校驗(yàn)兩項(xiàng)。安裝后的絲頭外露不超過(guò)兩扣，鋼筋與連接套筒之間無(wú)縫隙；每個(gè)驗(yàn)收批（不超過(guò)500個(gè)）抽10%進(jìn)行擰緊扭矩校核，擰緊扭矩值不合格數(shù)超過(guò)被校核接頭數(shù)的5%的返工處理，重新擰緊全部接頭并檢驗(yàn)擰緊扭矩值[4]。

4.4 接頭拉伸試驗(yàn)

按照規(guī)程規(guī)定的組批原則，每個(gè)檢驗(yàn)批（不超過(guò)500個(gè)）均在正在施工的結(jié)構(gòu)部位隨機(jī)抽查取樣，截取3個(gè)試件做單向拉伸試驗(yàn)及母材抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)；3個(gè)接頭抗拉強(qiáng)度均符合規(guī)程要求時(shí)，該批合格。如有一個(gè)試件抗拉強(qiáng)度不符合要求，應(yīng)取6個(gè)試件進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢中仍有一個(gè)不符合要求時(shí)，該驗(yàn)收批判定為不合格[4]。

在墩柱鋼筋施工過(guò)程中，主要通過(guò)一系列技術(shù)檢查和有關(guān)作業(yè)活動(dòng)，將質(zhì)量檢測(cè)貫穿于施工過(guò)程中。將測(cè)量的實(shí)際數(shù)據(jù)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)其差異采取措施進(jìn)行調(diào)節(jié)管理，糾正鋼筋機(jī)械連接的不規(guī)范操作，使鋼筋機(jī)械連接質(zhì)量達(dá)到《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》JGJ 107—2010技術(shù)要求。通過(guò)采取上述質(zhì)量鞏固措施，鋼筋機(jī)械連接質(zhì)量得到很大提高。抽查AK0+137跨線橋?qū)嶓w墩現(xiàn)場(chǎng)鋼筋機(jī)械接頭，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。抽查采取簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣，共抽樣12組，接頭拉伸試驗(yàn)合格率達(dá)到100%，抽樣結(jié)果如表7。

表7 HRB335 φ28鋼筋機(jī)械連接接頭試驗(yàn)（工藝檢驗(yàn)）

5 結(jié)語(yǔ)

剝肋滾壓直螺紋連接工藝是先將鋼筋端部的橫肋和縱肋進(jìn)行剝切處理后，使鋼筋滾絲前的柱體直徑達(dá)到同一尺寸，然后再進(jìn)行螺紋滾壓成型[1]，這種工藝制作方便、成本較低，機(jī)械接頭操作方便，不受氣候影響，容易保證接頭質(zhì)量。實(shí)際施工過(guò)程證明，采用鋼筋套筒機(jī)械連接施工效果顯著：

a）加快了施工速度，對(duì)于變截面外部尺寸為2.5 m×5.0 m薄壁空心墩，豎向主筋連接，采用電渣壓力焊時(shí)，墩柱滑升速度為4～5 m/臺(tái)班，改用鋼筋套筒連接方式后，滑升速度提升為6 m/臺(tái)班，天氣狀況良好時(shí)，最快達(dá)到7 m/臺(tái)班。加快了本項(xiàng)目墩柱的施工速度，為在冬季來(lái)臨前完成大部分高墩滑模施工奠定了基礎(chǔ)。

b）改善了施工質(zhì)量，使用電渣壓力焊時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)燒傷、軸線偏位，焊包不達(dá)標(biāo)，甚至因趕工期出現(xiàn)過(guò)主筋數(shù)量短缺的嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題；改用鋼筋套筒連接方式后，鋼筋連接質(zhì)量有了穩(wěn)固的保證。