钢梁高强螺栓施工质量控制要点

文 / 张勇兵

一、 工程实例

云南虎跳峡金沙江特大桥全长1017m，桥跨布置为766m悬索桥+6×41.5m钢混组合梁+5m桥台。金沙江特大桥属于山区特大跨径悬索桥，其钢加劲梁采用了桁架结构，由主桁架主横桁架，以及上下平联共同组成钢桁架。其中主桁架的结构为带竖腹杆的华伦式结构。桁架的组成包括了上弦杆、腹杆、下弦杆，其中，上、下弦杆以及部分的竖腹杆采用的是箱型断面外，剩下的部分都是采用了H型截面；桁高6.0m，宽26m，节间长5.75m，节段标准长度为11.5cm，每节间处设置一道主横桁架（图1-1）。主横桁架的构造为单层桁架，其中包括了上下横梁、腹杆（竖杆及斜腹杆）。腹杆为H型截面，上下横梁则为箱型截面。平联为K 型连接的形式。全桥共分59个吊装节段，最大吊装长和桥面系度为12.5m，最大吊装重量为103t。每节段在工地进行组拼，使用缆索吊进行吊装。（如图1）

全桥钢桁梁共计M10×25螺钉1964套（封板用），M22高强螺栓60672套，M24高强螺栓273724套，共计高强螺栓334396套。每套高强螺栓包括一个螺栓，一个螺母及两个垫圈；性能等级10.9S级，材质为20MnTiB。

二、高强螺栓施工质量控制

（一）施工单位应编制高强螺栓专项施工方案，完成内部审批后报监理审查批准方可实施

（二）高强螺栓的进场验收与存放

监理要严格审查质保证书及三检报告，主要为规格型号及数量、钢材的化学成分、冶炼及成型。

高栓进场验收合格后需对其进行分类存放，以包装箱上标注的批号以及规格为准。存放的区域需进行防潮、防尘处理。另外，箱子的底部需用木板垫高通风且堆放不得超过6层。可在仓库安装控温、加除湿器，严格控制库房内温（湿）度。高强度螺栓不得过长时间裸露放置在外，否则会使螺栓扭矩系数产生变化。需要用到高强度螺栓时，应根据实际的用量进行开箱，确保螺栓领取的数量能够满足当天实际需用规格。如果有剩余的螺栓，需及时地进行放箱封闭。领用高强度螺栓要注意须满足长度的要求，不能够以短代长，以及以长代短。同时，当螺栓拧紧后，对高强度螺栓的露出长度也应进行控制，一般来说其长度应控制在至少一个螺距但小于或是等于4个螺距之间。高栓在工地存放时间不得超过6个月，超过时必须按要求重新进行扭矩系数或紧固轴力试验，检验合格后方可使用；不合格严禁使用，可报废或返厂处理。

（三）抗滑移系数试验

安装前，采用由钢梁制造厂家派发现场所用摩擦板进行抗滑仪系数试验，以2000t为一批，不足2000t的可视为一批做一次抗滑仪系数试验。

试验步骤：

1.在试件孔内打入冲钉进行定位，定位完成后将高强度螺栓逐个换上，高强度螺栓应是带有压力传感器的；。

2.对高强度螺栓进行拧紧处理时，需进行初拧以及终拧两个步骤。在初拧时，应确保螺栓的预拉力能够达到标准值的百分之50。在结束终拧后，需检测螺栓预拉力值是否符合要求。用电阻应变仪进行实测确保高强度螺栓预拉力值在0.05P～1.05P内（P为螺栓设计预拉值）。

3.将组装好的试件置入压力试验机上（压力机为100t），根据滑移荷载和螺栓预拉力实测值，计算出抗滑仪系数，板面滑动摩擦系数f应大于0.45。

（四）钢构件摩擦面喷铝层附着力检测

按设计规定值和规范允许偏差，对现场钢桁梁各构件摩擦面喷铝后的附着力检测，采用涂层附着力检测仪测试铝层粘附力。测试件底部涂抹胶水粘结至铝层表面，用拉拔仪进行测试出附着力（分为0～5级，0级附着性能最好，5级附着性能最差）。

（五）钢构件摩擦面喷铝层厚度检测

喷铝层厚度进行检测，应按设计要求范围进行控制，过厚过薄均会对安装质量带来影响，过厚需进行打磨工作，厚度不够需进行补喷。

（六）冲钉及临时工作螺栓的安装

上述各项检测指标合格方可进行钢梁正式拼装和高栓施工。对每一个连接接头，都应先用临时螺栓、冲钉进行定位，不得将高强度螺栓作为临时螺栓使用，以免破坏损伤螺纹引起扭矩系数的变化。临时螺栓和冲钉的数量不能少于安装螺栓总数量的三分之一。

同时，每个节点的临时螺栓数量应控制在2个或2个以上，穿入的冲钉其数量要小于临时螺栓数量的百分之三十。

（七）电动扳手标定

进行螺栓的拧紧处理，需用到施拧扳手。对扳手的标定次数应是每班的上班前一次，下班后一次。在进行标定之前，对电动扳手需要进行预热，然后再用当日使用的5颗螺栓来标定并得出其扭矩平均值。在上班之前进行扳手标定。如若大于，则需进行及时地调整至±3%。如果是下班后进行施拧扳手标定，则不得大于规定值的±5%，如若大于，则需进行及时地校正，并对当日用该扳手拧紧的螺栓进行全部地紧扣检查。

三、现场高栓施拧检查要点

（一）对高栓规格进行标注

全桥M22高强螺栓有70、75、80、100（mm）四个规格；M24高强螺栓有70、75、80、85、90、95、100、110、120、130（mm）十个规格。要求现场技术管理人员根据设计图纸对每个杆件连接点所用不同规格型号的高栓在板面上进行注明，便于作业人员施拧高栓。

（二）做好记录资料备查

试验室人员每日施拧前要在现场试验室对初、终拧扳手进行标定，做好扳手标定、出入库台账。材料管理人员对高强度螺栓每次出入库时要清点检查，建立明细库存表、发放登记表并及时记录。

（三）初拧检查

现场对高栓初拧后需及时进行标记画白线：垫片、螺杆、螺母一条直线。在检查时可以使用一个重量为0.3kg的小锤来敲击螺母的一侧，同时在敲击时将相对的一侧用手按住。如果敲击时有较大的颤动，那就说明初拧不合格，需再次进行初拧。

（四）终拧检查

用终拧扳手进行终拧后，螺母转动后螺母上的白线应与垫片及螺杆上的白线错开（存在一定的转动角度）。终拧完后需在螺杆顶上画红点标出记号表示已经终拧完成，通过扭矩仪对终拧结果进行检查。

（五）终拧后对高强度螺栓的检查及处理措施

1.终拧结束后检查有无漏拧。如若是出现螺栓螺母以及垫圈都没有错动的情况，就代表了有漏拧，需对其进行及时地补拧。

2.终拧结束后检查有无螺栓随螺母转动的问题发生，如果表现为螺栓、螺母的划线没有错动，就需要对其进行全部更换后施拧到位。

3.终拧结束后检查有无垫圈随螺母转动的问题发生，如果为螺母、垫圈的划线没有错动，就需及时地对其进行全部更换并再次施拧。

4.终拧结束后检查发现螺栓、垫圈之划线未错动，只有螺母转动，即可判定为合格。

（六）高栓复检

终拧完毕后按照规范在4-24h内，用扭矩仪对终拧后的高栓进行抽检，抽检数量应控制在每个螺栓群总数的10%以上。如若在检查中发现有不合格的，则需进行双倍抽检。抽检每个节点中的螺栓时，其不合格数应小于抽查总数20%，否则需继续抽查直至合格。如复检超过合格范围内的要求，对该检查高栓进行画圈标记通知现场技术人员，及时进行更换工作。

四、高栓冬季施工注意事项

一般情况下，当施工现场环境温度低于0℃时，不提倡进行高强度螺栓施工。若工期紧迫，确需在这个温度区间进行高强度螺栓施工时，施工前必须做好以下几项试验工作：

1.低温施工下的高强螺栓扭矩系数试验。根据试验结果重新制定施拧扭矩，发现有扭矩系数标准偏差大于国标规定者，该批螺栓不得使用。

进行试验前，试验室门窗全部打开，不得使用制热设备，保持室内外环境温度一致。试验时，所使用的仪器设备、电动扳手、高强度螺栓连接副样品等必须在该环境条件中静置2小时以上，否则试验数据无效。

2.低温条件下电动扳手标定。

3.电动扳手误差的调整。

4.电动扳手预热时间。根据使用说明书，每把电动扳手使用前应空转预热3～5分钟，施工现场环境温度低于0℃时，应空转预热10分钟。

5.施拧质量合格范围调整。TBJ214-92规定：终拧质量检查合格范围为检查扭矩的±10%；当温度低于0℃时，高强度螺栓的扭矩系数标准偏差一般会增大，为了确保所施拧高强度螺栓的终拧预拉力满足设计要求，可将终拧质量检查合格范围调整为检查扭矩的±9%。

五、结语

通过对金沙江特大桥钢桁梁所用高强螺栓的施工过程监理工作的梳理，我们对从高强螺栓的定义、分类、加工工艺、高强螺栓与普通螺栓的区别到高强螺栓连接的原理，再到试验检测和现场实际对高栓质量、施拧质量控制，都等有了一个系统的认知，相信在今后遇到相同或类似的施工工艺时，本文可为监理质量控制提供理论支持。