高強度螺栓連接施擰過程質量控制

黨 成 劉旭光 郭嘉毅

（中交二公局第二工程有限公司，陜西西安 710065）

1 高強度螺栓材料與指標

高強度螺栓指鋼結構用高強度螺栓連接副，簡稱高栓，高栓的組成部分包括高強度大六角頭螺栓（1個）、高強度大六角頭螺母（1個）、高強度墊圈（2個）。

一般情況下，螺栓與螺母分兩種性能等級，性能為10.9S級的螺栓配用10H的螺母，8.8S級螺栓配用8H的螺母，墊圈一樣，硬度要求均為35～45 HRC。

2 高栓扭矩系數工地復驗

在工地實驗室中復驗試驗高栓的扭矩系數（K值），每批次抽8套高栓，具體通過扭矩系數試驗儀器進行試驗，以軸力控制扭矩，詳細記錄軸力值和扭矩值，取平均值，計算標準偏差。為了保證扭矩系數有效性，必須將軸力儀顯示螺栓預拉力值控制在設計范圍。

工地試驗室高栓驗收，規范要求扭矩系數平均值應為0.110～0.150，標準偏差不超過0.010。

施擰高栓后，需要仔細檢查終擰扭矩以確保高栓施擰質量受控，通常使用緊扣法和松扣復位法，目前大多采用緊扣法，緊扣法即在板面、墊圈、螺母畫一條直線，沿螺母轉動方向轉動，待螺母微轉時記錄扭矩值，該扭矩值即為緊扣扭矩值，將其與做扭矩系數時測得的扭矩值進行對比，所得比值即為緊扣比。

3 高強度螺栓施擰

3.1 準備工作

（1）拴接板面清理。

拼裝前應對拴接板面進行清理，防止其受到污染（一般指板邊毛刺、污垢、油跡等），導致抗滑移系數降低。拴接板面暴露在施工環境時間超過6個月，相關人員必須對拴接板面摩擦面與滑移系數進行檢測，如產生偏差，必須采取試驗處理。若拴接板面摩擦面已經發生變質，需要根據規范內容重新處理相關流程環節。處理后的摩擦面抗滑移系數必須滿足規范及設計要求。

（2）拴接板面安裝。

臨時螺栓和沖釘總數需要大于節點螺栓總數1/3；臨時螺栓數量超過2個；與臨時螺栓和沖釘總數進行對比，沖釘穿入數量超過總數2/3，即沖釘不少于節點螺栓總數的20%，臨時螺栓為10%。

（3）橋上安裝。

必須大于節點螺栓總數1/2；臨時螺栓超過2個；沖釘數量必須大于臨時螺栓和沖釘總數2/3，即沖釘不得少于節點螺栓總數的30%，臨時螺栓為20%。沖釘梅花狀分布，便于高栓初擰時使拴接板面均勻緊貼桿件，受力均勻。

（4）在高栓施擰前高栓開箱后擺放。

高強度螺栓開箱后根據施擰取高栓，螺栓桿朝上，安裝墊片，排放整齊，便于檢查墊圈是否裝反。高栓安裝在拴接板面時不可擰緊，預留絲口，便于施擰過程中為卡游人員傳遞信息。

3.2 質量控制措施

步驟分為三個階段，分別為初擰、復擰、終擰。對于初擰與復擰階段的扭矩數值，保證在終擰階段顯示扭矩數值約50%即可。初擰和復擰的高栓在螺栓頭利用顏色標記（用白色油漆筆畫橫線；復擰標記線使用白色油漆筆畫小三角進行標記，復擰后畫橫線標記）；終擰后的高栓應用另一種顏色在螺栓頭進行標記（終擰標記線使用紅色油漆筆畫橫線進行標記），三個階段最好在1 d內完成。

接頭螺栓施擰順序如圖1所示。

圖1 接頭螺栓施擰順序

施擰高栓過程中，實施連接處螺栓環節施工時，應以相關施工順序為根據。一般情況下，該順序有兩種，分別為從螺栓群中央向外以及從接頭剛度大部位向約束小部位。擰緊幾種常見的接頭螺栓施擰順序應滿足相關要求：遵循順序為從接頭中心向兩端；箱型接頭順序應按A、C、B、D逆時針實行；工字梁接頭要以①～⑥為順序；工字形柱對接順序為先翼緣后腹板；2個或多個接頭施擰順序應先主后次進行。

3.3 注意事項

（1）初擰、復擰。

初擰時按照從中間向四周進行，對最開始初擰的20%左右螺栓進行復擰（白色油漆筆小三角符號）標記，最開始初擰的20%左右螺栓因縫隙緣故會出現不同程度的欠擰，重新用初擰扳手施擰一次。其他初擰高栓進行初擰標記線（白色油漆筆橫線）標記，初擰時每施工一個螺栓標記一個，避免高栓初擰時漏擰。拴接板面最初高栓孔初擰完后，退出沖釘與臨時螺栓，預留兩個沖釘，防止孔位錯孔。退出的孔進行高栓施工，初擰完成后退出預留的沖釘，進行高栓初擰，待拴接板面整體高栓初擰完成后，對最開始標記小三角符號的高栓進行復擰。復擰完成統一標記終擰轉角線，采取用白色油漆在螺栓、螺母、墊圈及構件劃線的方式，為后續檢查工作中關于確認是否存在漏擰或墊圈、是否螺栓隨螺母轉動等環節提供便利。以螺栓施擰順序為根據，該節點所有板面初擰完成后再統一進行終擰。

（2）終擰。

用終擰扳手對板面依次進行終擰，終擰完成后進行終擰標記線標記（紅色油漆筆畫橫線進行標記）。終擰完成后在板面旁填寫信息牌，標注施擰人、施擰扳手、施擰日期，便于后續問題追溯。

3.4 問題分析

對高強度螺栓在連接施工過程中超擰問題進行分析，查找原因，從根本上解決問題，保證高栓施擰質量控制。

現場檢測發現板面出現不同程度超擰及欠擰現象，部分板面超擰嚴重，應檢查施擰環境是否符合施擰要求。皂化高強度螺栓的扭矩系數快速降低，離散及不確定性隨之增加，因此濕度較大的大霧天氣、雨天不能進行高栓施工。高強度螺栓隨著溫度的升高扭矩系數均變小，為保證高栓施擰質量受控，高溫時間禁止施工。檢查試驗室扳手標定記錄及班后標定記錄確認扳手誤差符合班前3%、班后5%的要求。檢查節點板面施擰信息表，對比高栓批號是否和扳手標的高栓批號一致（不一致的批號高栓扭矩系數不一樣，會出現不同程度超擰、欠擰），是否用同一組初擰、終擰扳手。不同扳手初擰、終擰混用后，拴接板面出現離散型，每組扳手標定時所用高栓批次不一致，每種高栓批次扭矩系數存在差異，根據扭矩系數計算公式：

式中：P——螺栓預拉力（kN）；K——扭矩系數；D——螺栓公稱直徑（mm）；T——施擰扭矩（N·m）。

通過上式計算可知，大扭矩系數高栓標定的終擰扳手在小扭矩系數高拴上會造成超擰現象，相反會出現欠擰；兩次施擰均使用終擰扳手，施擰結果檢測會顯示超擰嚴重。

確認無誤后，追查施擰人員，詢問施擰人員是否按照箱型板面施擰順序進行，通過試驗發現施擰人員存在未嚴格按照施擰順序進行高栓施工，造成板面超擰、欠擰問題嚴重。追查的施擰人員未按照施擰順序進行施擰的所有箱型板面高栓、連接板，并進行更換，被追查的施擰人不得再從事箱型板面施擰工作。

3.5 高栓終擰扭矩檢查

終擰扭矩檢查按照相關規定進行，安全專人檢查施擰質量，當天施擰的高強度螺栓于終擰完成4 h后、24 h內檢查完畢。《鋼結構工程施工質量驗收標準》（GB 50205—2020）[1]要求高栓終擰完成后48 h內完成，并完成相應的關于檢查相關記錄登記處理。

在終擰階段檢查扭矩時，從總節點數中隨機抽取10%節點進行檢查（節點數量必須超過10個）；選取完成后，以10%套螺栓為標準抽查節點，螺栓數量應超過2套。

在初擰進行檢查過程中，用手按穩螺栓另一側的同時，對已初擰完成螺母一側使用0.3 kg小錘敲擊。如果出現振動幅度較大的情況，則判斷螺栓為不合格，應再次初擰[2]。

終擰扭矩檢查一般分為目測法檢查、工具法檢查，目測法檢查是對終擰標記線劃線錯開的情況進行檢查。高栓終擰扭矩檢查一般分為松扣復位法和緊扣法，目前普遍使用緊扣法，在終擰高栓的螺母、墊圈上標記一條細直線，沿擰緊的方向轉動螺母，檢查螺母開始轉動時的緊扣扭矩數值。檢查合格，在螺栓末端點以綠色油漆畫橫線進行標記，記錄檢查扭矩數值。

4 結語

高強度螺栓摩擦型連接目前已廣泛應用在大跨度的鋼結構橋梁、鋼結構廠房、高層建筑框架等部位，摩擦型連接具有施工便捷、受力合理、耐疲勞、安全可靠等優勢。為確保高栓連接施工質量，需要做好高栓進場K值復驗工作、施擰扳手標定工作、高栓施擰過程質量控制。施擰人員必須具有高度責任心，落實施擰環節的質量保證措施，保證和提高高栓連接的施工質量，確保結構安全。