鋼梁高強螺栓施工質量控制要點

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。金沙江特大橋屬于山區特大跨徑懸索橋，其鋼加勁梁采用了桁架結構，由主桁架主橫桁架，以及上下平聯共同組成鋼桁架。其中主桁架的結構為帶豎腹桿的華倫式結構。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，節間長5.75m，節段標準長度為11.5cm，每節間處設置一道主橫桁架（圖1-1）。主橫桁架的構造為單層桁架，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。平聯為K 型連接的形式。全橋共分59個吊裝節段，最大吊裝長和橋面系度為12.5m，最大吊裝重量為103t。每節段在工地進行組拼，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，材質為20MnTiB。

二、高強螺栓施工質量控制

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

（二）高強螺栓的進場驗收與存放

監理要嚴格審查質保證書及三檢報告，主要為規格型號及數量、鋼材的化學成分、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格為準。存放的區域需進行防潮、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。可在倉庫安裝控溫、加除濕器，嚴格控制庫房內溫（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產生變化。需要用到高強度螺栓時，應根據實際的用量進行開箱，確保螺栓領取的數量能夠滿足當天實際需用規格。如果有剩余的螺栓，需及時地進行放箱封閉。領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進行控制，一般來說其長度應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）抗滑移系數試驗

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

試驗步驟：

1.在試件孔內打入沖釘進行定位，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，應確保螺栓的預拉力能夠達到標準值的百分之50。在結束終擰后，需檢測螺栓預拉力值是否符合要求。用電阻應變儀進行實測確保高強度螺栓預拉力值在0.05P～1.05P內（P為螺栓設計預拉值）。

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

（四）鋼構件摩擦面噴鋁層附著力檢測

按設計規定值和規范允許偏差，對現場鋼桁梁各構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）鋼構件摩擦面噴鋁層厚度檢測

噴鋁層厚度進行檢測，應按設計要求范圍進行控制，過厚過薄均會對安裝質量帶來影響，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的變化。臨時螺栓和沖釘的數量不能少于安裝螺栓總數量的三分之一。

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

（七）電動扳手標定

進行螺栓的擰緊處理，需用到施擰扳手。對扳手的標定次數應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，則需進行及時地調整至±3%。如果是下班后進行施擰扳手標定，則不得大于規定值的±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、現場高栓施擰檢查要點

（一）對高栓規格進行標注

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

（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、發放登記表并及時記錄。

（三）初擰檢查

現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，同時在敲擊時將相對的一側用手按住。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，螺母轉動后螺母上的白線應與墊片及螺桿上的白線錯開（存在一定的轉動角度）。終擰完后需在螺桿頂上畫紅點標出記號表示已經終擰完成，通過扭矩儀對終擰結果進行檢查。

（五）終擰后對高強度螺栓的檢查及處理措施

1.終擰結束后檢查有無漏擰。如若是出現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.終擰結束后檢查有無螺栓隨螺母轉動的問題發生，如果表現為螺栓、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.終擰結束后檢查有無墊圈隨螺母轉動的問題發生，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.終擰結束后檢查發現螺栓、墊圈之劃線未錯動，只有螺母轉動，即可判定為合格。

（六）高栓復檢

終擰完畢后按照規范在4-24h內，用扭矩儀對終擰后的高栓進行抽檢，抽檢數量應控制在每個螺栓群總數的10%以上。如若在檢查中發現有不合格的，則需進行雙倍抽檢。抽檢每個節點中的螺栓時，其不合格數應小于抽查總數20%，否則需繼續抽查直至合格。如復檢超過合格范圍內的要求，對該檢查高栓進行畫圈標記通知現場技術人員，及時進行更換工作。

四、高栓冬季施工注意事項

一般情況下，當施工現場環境溫度低于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試驗。根據試驗結果重新制定施擰扭矩，發現有扭矩系數標準偏差大于國標規定者，該批螺栓不得使用。

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

2.低溫條件下電動扳手標定。

3.電動扳手誤差的調整。

4.電動扳手預熱時間。根據使用說明書，每把電動扳手使用前應空轉預熱3～5分鐘，施工現場環境溫度低于0℃時，應空轉預熱10分鐘。

5.施擰質量合格范圍調整。TBJ214-92規定：終擰質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拉力滿足設計要求，可將終擰質量檢查合格范圍調整為檢查扭矩的±9%。

五、結語

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別到高強螺栓連接的原理，再到試驗檢測和現場實際對高栓質量、施擰質量控制，都等有了一個系統的認知，相信在今后遇到相同或類似的施工工藝時，本文可為監理質量控制提供理論支持。