鋼梁高強(qiáng)螺栓施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

文 / 張勇兵

一、 工程實(shí)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(tái)。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(biāo)準(zhǔn)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(gè)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(jìn)行組拼，使用纜索吊進(jìn)行吊裝。（如圖1）

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

二、高強(qiáng)螺栓施工質(zhì)量控制

（一）施工單位應(yīng)編制高強(qiáng)螺栓專項(xiàng)施工方案，完成內(nèi)部審批后報(bào)監(jiān)理審查批準(zhǔn)方可實(shí)施

（二）高強(qiáng)螺栓的進(jìn)場驗(yàn)收與存放

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

高栓進(jìn)場驗(yàn)收合格后需對(duì)其進(jìn)行分類存放，以包裝箱上標(biāo)注的批號(hào)以及規(guī)格為準(zhǔn)。存放的區(qū)域需進(jìn)行防潮、防塵處理。另外，箱子的底部需用木板墊高通風(fēng)且堆放不得超過6層?？稍趥}庫安裝控溫、加除濕器，嚴(yán)格控制庫房內(nèi)溫（濕）度。高強(qiáng)度螺栓不得過長時(shí)間裸露放置在外，否則會(huì)使螺栓扭矩系數(shù)產(chǎn)生變化。需要用到高強(qiáng)度螺栓時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的用量進(jìn)行開箱，確保螺栓領(lǐng)取的數(shù)量能夠滿足當(dāng)天實(shí)際需用規(guī)格。如果有剩余的螺栓，需及時(shí)地進(jìn)行放箱封閉。領(lǐng)用高強(qiáng)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(shí)，當(dāng)螺栓擰緊后，對(duì)高強(qiáng)度螺栓的露出長度也應(yīng)進(jìn)行控制，一般來說其長度應(yīng)控制在至少一個(gè)螺距但小于或是等于4個(gè)螺距之間。高栓在工地存放時(shí)間不得超過6個(gè)月，超過時(shí)必須按要求重新進(jìn)行扭矩系數(shù)或緊固軸力試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可使用；不合格嚴(yán)禁使用，可報(bào)廢或返廠處理。

（三）抗滑移系數(shù)試驗(yàn)

安裝前，采用由鋼梁制造廠家派發(fā)現(xiàn)場所用摩擦板進(jìn)行抗滑儀系數(shù)試驗(yàn)，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(yàn)。

試驗(yàn)步驟：

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

2.對(duì)高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行擰緊處理時(shí)，需進(jìn)行初擰以及終擰兩個(gè)步驟。在初擰時(shí)，應(yīng)確保螺栓的預(yù)拉力能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行實(shí)測確保高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力值在0.05P～1.05P內(nèi)（P為螺栓設(shè)計(jì)預(yù)拉值）。

3.將組裝好的試件置入壓力試驗(yàn)機(jī)上（壓力機(jī)為100t），根據(jù)滑移荷載和螺栓預(yù)拉力實(shí)測值，計(jì)算出抗滑儀系數(shù)，板面滑動(dòng)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(jì)規(guī)定值和規(guī)范允許偏差，對(duì)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(jìn)行測試出附著力（分為0～5級(jí)，0級(jí)附著性能最好，5級(jí)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(jìn)行檢測，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求范圍進(jìn)行控制，過厚過薄均會(huì)對(duì)安裝質(zhì)量帶來影響，過厚需進(jìn)行打磨工作，厚度不夠需進(jìn)行補(bǔ)噴。

（六）沖釘及臨時(shí)工作螺栓的安裝

上述各項(xiàng)檢測指標(biāo)合格方可進(jìn)行鋼梁正式拼裝和高栓施工。對(duì)每一個(gè)連接接頭，都應(yīng)先用臨時(shí)螺栓、沖釘進(jìn)行定位，不得將高強(qiáng)度螺栓作為臨時(shí)螺栓使用，以免破壞損傷螺紋引起扭矩系數(shù)的變化。臨時(shí)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(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的臨時(shí)螺栓數(shù)量應(yīng)控制在2個(gè)或2個(gè)以上，穿入的沖釘其數(shù)量要小于臨時(shí)螺栓數(shù)量的百分之三十。

（七）電動(dòng)扳手標(biāo)定

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

三、現(xiàn)場高栓施擰檢查要點(diǎn)

（一）對(duì)高栓規(guī)格進(jìn)行標(biāo)注

全橋M22高強(qiáng)螺栓有70、75、80、100（mm）四個(gè)規(guī)格；M24高強(qiáng)螺栓有70、75、80、85、90、95、100、110、120、130（mm）十個(gè)規(guī)格。要求現(xiàn)場技術(shù)管理人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)每個(gè)桿件連接點(diǎn)所用不同規(guī)格型號(hào)的高栓在板面上進(jìn)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(yàn)室人員每日施擰前要在現(xiàn)場試驗(yàn)室對(duì)初、終擰扳手進(jìn)行標(biāo)定，做好扳手標(biāo)定、出入庫臺(tái)賬。材料管理人員對(duì)高強(qiáng)度螺栓每次出入庫時(shí)要清點(diǎn)檢查，建立明細(xì)庫存表、發(fā)放登記表并及時(shí)記錄。

（三）初擰檢查

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

（四）終擰檢查

用終擰扳手進(jìn)行終擰后，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)后螺母上的白線應(yīng)與墊片及螺桿上的白線錯(cuò)開（存在一定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度）。終擰完后需在螺桿頂上畫紅點(diǎn)標(biāo)出記號(hào)表示已經(jīng)終擰完成，通過扭矩儀對(duì)終擰結(jié)果進(jìn)行檢查。

（五）終擰后對(duì)高強(qiáng)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(cuò)動(dòng)的情況，就代表了有漏擰，需對(duì)其進(jìn)行及時(shí)地補(bǔ)擰。

2.終擰結(jié)束后檢查有無螺栓隨螺母轉(zhuǎn)動(dòng)的問題發(fā)生，如果表現(xiàn)為螺栓、螺母的劃線沒有錯(cuò)動(dòng)，就需要對(duì)其進(jìn)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(dòng)的問題發(fā)生，如果為螺母、墊圈的劃線沒有錯(cuò)動(dòng)，就需及時(shí)地對(duì)其進(jìn)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(cuò)動(dòng)，只有螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，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(duì)終擰后的高栓進(jìn)行抽檢，抽檢數(shù)量應(yīng)控制在每個(gè)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(jìn)行雙倍抽檢。抽檢每個(gè)節(jié)點(diǎn)中的螺栓時(shí)，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(duì)該檢查高栓進(jìn)行畫圈標(biāo)記通知現(xiàn)場技術(shù)人員，及時(shí)進(jìn)行更換工作。

四、高栓冬季施工注意事項(xiàng)

一般情況下，當(dāng)施工現(xiàn)場環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，不提倡進(jìn)行高強(qiáng)度螺栓施工。若工期緊迫，確需在這個(gè)溫度區(qū)間進(jìn)行高強(qiáng)度螺栓施工時(shí)，施工前必須做好以下幾項(xiàng)試驗(yàn)工作：

1.低溫施工下的高強(qiáng)螺栓扭矩系數(shù)試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果重新制定施擰扭矩，發(fā)現(xiàn)有扭矩系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差大于國標(biāo)規(guī)定者，該批螺栓不得使用。

進(jìn)行試驗(yàn)前，試驗(yàn)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(yàn)時(shí)，所使用的儀器設(shè)備、電動(dòng)扳手、高強(qiáng)度螺栓連接副樣品等必須在該環(huán)境條件中靜置2小時(shí)以上，否則試驗(yàn)數(shù)據(jù)無效。

2.低溫條件下電動(dòng)扳手標(biāo)定。

3.電動(dòng)扳手誤差的調(diào)整。

4.電動(dòng)扳手預(yù)熱時(shí)間。根據(jù)使用說明書，每把電動(dòng)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(shí)，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(dāng)溫度低于0℃時(shí)，高強(qiáng)度螺栓的扭矩系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差一般會(huì)增大，為了確保所施擰高強(qiáng)度螺栓的終擰預(yù)拉力滿足設(shè)計(jì)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(duì)金沙江特大橋鋼桁梁所用高強(qiáng)螺栓的施工過程監(jiān)理工作的梳理，我們對(duì)從高強(qiáng)螺栓的定義、分類、加工工藝、高強(qiáng)螺栓與普通螺栓的區(qū)別到高強(qiáng)螺栓連接的原理，再到試驗(yàn)檢測和現(xiàn)場實(shí)際對(duì)高栓質(zhì)量、施擰質(zhì)量控制，都等有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)知，相信在今后遇到相同或類似的施工工藝時(shí)，本文可為監(jiān)理質(zhì)量控制提供理論支持。