鲁班奖钢筋直螺纹套筒连接接头质量控制.docx
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鲁班奖钢筋直螺纹套筒连接接头质量控制
中铁xx集团公司
第25次QC成果发布会材料
提高钢筋直螺纹连接接头质量
发表人：
指导人：
中铁xx中段1标项目经理部
xx大桥直螺纹机械连接QC小组
2009年12月15日
一、工程概况……………………………………………………………2
二、小组概况……………………………………………………………..2
三、选题理由…………………………………………………………….3
四、现状调查分析…………………………………………….……….4
五、确定活动目标……………………………………………………….5
六、要因分析…….……………………………………………………….5
七、实施阶段………………………………………………………………8
八、效果检查…………………………………………………………….10
九、标准化及总结推广…………………………………………………11
十、下一步打算……………………………………………………….12
提高钢筋直螺纹连接接头质量
中铁十五局XX大桥直螺纹机械连接QC小组
一、工程概况
XX大桥效果图
XX大桥全长2030m，主桥全长500m，桥跨布置46+3×48+310，主桥为独塔双索面斜拉桥，主塔为“钻石”型双肢薄壁空心结构，塔高164.798m，由塔靴、下塔柱、中塔柱、上塔柱、下横梁及上横梁组成，设计结构钢筋1200多吨，受力主筋接头29500多个，浇筑C50高性能混凝土7980立方。
主塔钢筋工程量大，接头多，接头质量的好坏和施工效率的高低，直接影响工程质量和工程进度，是决定工程能否创优的关键。
二、小组概况
小组概况一览表（表1）
小组名称：
中铁十五局XX大桥直螺纹机械连接QC小组
注册日期：
2009.3.6
小组类型：
技术攻关型
注册号：
15JJSG-01
活动日期：
2009.9.1---2009.9.25
课题名称：
提高钢筋直螺纹连接接头质量
姓名
组内职务
性别
年龄
文化程度
考核成绩
TQC学习
备注
组长
男
57
硕士
优
260
QC小组由现场管理人员、技术人员和作业人员三结合组成，年龄结构轻，知识全面，富有攻关经验，热情高，信心足，领导支持。
副组长
男
43
大学
优
220
副组长
男
37
大学
优
220
组员
男
33
大学
优
200
组员
男
32
大学
优
200
组员
男
28
大学
优
110
组员
男
32
大学
优
200
组员
男
26
大专
优
90
组员
男
33
大专
优
90
组员
男
32
大专
优
90
组员
男
28
大专
优
60
三、选题理由
选题理由示意图（图1）
四、现状调查分析
2009年9月1日QC小组开始开展活动，根据调查分析钢筋常用的三种接头连接方式：
钢筋绑扎接头、焊接接头和机械连接接头。
绑扎接头常用于盘条等小直径构造钢筋的连接，技术要求低；焊接接头是传统的钢筋连接方式，焊接质量受施工环境和操作者技术水平影响较大；机械连接是新型的钢筋连接技术，常用于中大直径（16-40mm）受力主筋的连接，尤其是剥肋滚压直螺纹连接技术先进，质量可靠。
但由于是新型技术，施工经验不足，接头质量不够稳定，现状调查统计Ⅰ级合格率仅80%。
调查分析如下。
钢筋连接接头方式分析（表2）
序号
接头方式
特征
1
绑扎接头
最基本的钢筋连接方式，技术要求低，易操作。
但连接主筋钢筋搭接长度长，浪费钢筋，大直径竖向钢筋不易固定，不稳固，常用于小直径构造钢筋与主筋的连接，钢筋交叉点固定。
2
焊接接头
传统常用的钢筋连接方式，技术较成熟，中小直径钢筋连接效果较好，但受作业环境、操作者经验水平影响较大。
连接主筋钢筋搭接长度较长，较浪费钢筋，施工效率较低，
3
机械连接
新型的钢筋接头连接技术，技术较复杂，连接效果好，质量易控制，主要在工厂加工，现场工作量小，基本不受环境影响。
钢筋对接连接，不浪费钢筋。
尤其适宜中大直径（16-40mm）受力（竖向）钢筋连接。
机械连接接头方式分析（表3）
序号
接头方式
特征
1
锥螺纹连接
锥螺纹丝头提前预制，现场连接操作简单。
由于加工螺纹的小径削弱了母材的横截面积，从而降低了接头强度，一般只能达到母材实际抗拉强度的85～95%，连接接头质量不够稳定。
2
挤压套筒连接
连接作业简单，但质量不稳定，受作业环境、钢筋间距限制较大。
3
直螺纹套筒连接
环境要求低，接头质量稳定可靠，连接强度高，接头施工方便、速度快，经济效益好。
直螺纹剥肋滚压接头施工要点（表4）
序号
项目
主要内容
1
概念
通过钢筋端头剥肋后滚压制作的直螺纹和连接套筒螺纹咬合形成的接头。
其基本原理是利用了金属材料塑性变形后冷作硬化增强金属材料强度的特性，而仅在金属表层发生塑变、冷作硬化，金属内部仍保持原金属的性能，因而使钢筋接头与母材达到等强。
2
施工流程
下料、平头→剥肋滚压螺纹→丝头检验→利用套筒连接→接头检验→完成
3
质量标准
分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级质量标准：
Ⅰ级接头抗拉强度不小于被连接钢筋实际抗拉强度或1.10倍钢筋抗拉强度标准值，并具有高延性及反复拉伸性能；
Ⅱ级接头抗拉强度不小于被连接钢筋实际抗拉强度，并具有高延性及反复拉伸性能；
Ⅲ级接头抗拉强度不小于被连接钢筋屈服强度的1.35倍，并具有高延性及反复拉伸性能；
4
现场检验方法
同一施工条件下的同一批材料的同等级、同规格接头，以500个为一个验收批进行，不足500个也应作为一个验收批，每一批中随机截取3个试件，按设计要求的接头性能做单向拉伸试验。
当连续10个验收批均一次抽样合格时，表明其施工质量处于优良且稳定的状态，检验批接头数量可扩大一倍，按不大于1000个接头为一批，以减少检验工作量。
直螺纹剥肋滚压接头质量现状调查统计表（表5）
序号
质量级别
合格数量
取样数量（组）
所占比例（%）
合格率（%）
备注
1
Ⅰ级
12
15
80
80
2
Ⅱ级
2
13.3
3
Ⅲ级
1
6.7
附注
现状调查抽取15组试件，合格率80%。
本工程设计达到Ⅰ级质量标准为合格，质量要求高。
活动目标柱状图（图2）
五、确定活动目标
（一）制定目标依据：
根据《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ-2003和《公路桥涵施工技术规范》标准规定，以及XX大桥设计要求和QC小组技术攻关能力制定活动目标。
（二）确定活动目标：
钢筋直螺纹连接接头质量合格率由现状80%提高到100%，全部达到Ⅰ级质量标准，满足设计规定质量标准要求。
（三）、可行性分析
1、小组组成合理，知识全面，富有攻关经验，有信心，热情高；
2、有相关技术规程、质量标准可以参考；
3、有类似施工经验可以借鉴。
六、要因分析
（一）、原因分析
根据现状调查接头质量偏低,小组成员对15组连接接头试件进行了质量统计分析，从连接丝头加工、材料、现场检验等方面统计分析影响因素。
钢筋接头质量影响因素统计表（表6）
序号
影响因素
频数
频率（%）
累计频率（%）
1
丝头质量
7
46.7
46.7
2
现场连接质量
4
26.7
73.4
3
钢筋、套筒质量
2
13.3
86.7
4
检验验收
1
6.7
93.4
5
其他因素
1
6.6
100
合计
15
100
根据钢筋接头质量影响因素统计表，绘出影响因素排列图。
影响因素排列图（图3）
从图中可以看出，影响钢筋连接接头质量的主要因素是丝头质量和现场连接质量；次要因素是钢筋、套筒质量；一般问题是检验验收和其它因素。
根据TQC活动的要求，我们从人员、机械设备、施工材料、施工方法和施工环境五个方面对影响接头连接质量的主要因素作了原因分析，影响问题如下关联图。
影响因素关联图（图4）
（二）、确定要因
根据关联图分析出的末端原因，验证和确认影响直螺纹连接质量的主要原因，经验证确认存在四大要因如下表。
要因确认表（表7）
序号
因 素
验证方法
确 认 情 况
结论
1
丝头长度不统一
现场检查量测
有些短1-2丝，有些长1-2丝
是
2
丝扣完整性差
现场检查察看
个别丝扣不饱满、中断
否
3
丝头端头不平整
现场检查察看
部分断面不垂直钢筋轴线、斜面
是
4
丝头直径不统一
现场检查量测
部分直径大小不一致
是
5
丝头锈蚀
现场检查察看
个别丝头锈蚀
否
6
滚压刀具磨损过大
检查查看
在规定允许范围内
否
7
连接钢筋不同轴
现场检查察看
逐根连接，对位较准
否
8
扳手不配套
现场查看
普通管卡扳手
是
9
连接钢筋不合格
取样检验
极少
否
10
套筒质量不合格
取样检验
极少
否
11
人员责任心不强
现场查看
作业较认真、负责
否
（三）、制定对策
要因对策表（表8）
序号
要因
对策
目标
措施
地点
负责人
完成日期
1
丝头长度不统一
严格控制，加强检验
统一标准
制定统一标准
钢筋加工场
张庆欣
全过程控制
2
丝头端头不平整
去掉破损端头后再加工丝头
对接严紧
切去弯曲、马蹄形端头
钢筋加工场
刘乐
全过程控制
3
丝头直径不统一
严格控制，加强检查
统一配套
环规检查、消除机械、钢筋锈蚀等其它影响
钢筋加工场
时鹏飞
全过程控制
7
扳手不配套
更换扳手
配套适用
购置专用扳手
扳手厂家
谢春勇
2009.9.10
七、对策实施
由于接头质量目标高，影响因素较多，我们不仅对主要原因采取了重点控制措施，而且对影响连接质量的其它因素一并实施了控制措施。
实施一：
丝头长度由质检工程师张庆欣在2009年9月8日现场检查控制，长丝端长度控制为套筒长度+1P（螺距），短丝端长度控制为1/2套通长度度+1P（螺距），相当于外置0.5-1圈有效丝扣，不合格的返工或报废，不得使用。
效果确认，经抽查100个丝头长度均符合标准要求，克服了丝头短，连接长度不足，丝头过长有损钢筋强度的缺陷。
实施二：
丝头端头不平整由技术员刘乐在2009年9月8日检查控制，钢筋下料时端部先调直，有马蹄形缺口先切去端头2-3cm缺陷段，断面与钢筋轴线垂直，有毛刺的应先打磨掉，两个丝头在套筒中部能顶紧。
效果确认，经抽查50对丝头，端头均平整，对顶严密。
实施三：
丝头直径由质检工程师时鹏飞在2009年9月8日现场检查控制，采用环规或直接旋套套筒检查，直径超标或滑丝的不准使用。
丝扣牙形饱满，有效丝扣内秃牙部分累计长度不超过一扣周长的一半。
每种规格的丝头随机抽查10%，且不少于10个，如果有一个不合格，应整批检查，不合格的不准使用。
作业工人黎兵负责丝头加工好后立即戴上塑料保护帽，并垫高储存在料库内，防止雨淋受潮，丝头锈蚀。
作业工人黎兵负责定期检查滚压刀具，磨损超过规定后及时更换，作业时加水溶性切削液润滑，减少刀具磨损，保证丝头加工质量。
效果确认，抽查100个丝头，丝头直径均符合要求，丝头牙形饱满，与套筒连接紧密。
丝头检查、滚丝机润滑、戴防护帽
实施四：
扳手不配套由采购师谢春勇负责在2009年9月10日前采购厂家配套扳手，采用机械扳手和力矩扳手配套施工作业，力矩扳手达到设定力矩发出告警音。
根据试验Φ32钢筋接头力矩达320N.m连接效果较好。
效果确认，配套使用，从定性到定量，使用效果好，经检查50对接头均连接紧密。
实施五：
由相关人员2009年9月5日对其它影响因素钢筋、套筒质量严把进货关，加大抽检频率，不合格的材料清退出场，不准使用。
严格钢筋间距、位置，钢筋同轴。
对作业人员进行教育培训，强化质量责任意识，提高责任心。
搭设作业平台，对作业环境进行改善。
效果确认，经现场检查统计，一般影响因素均消除，施工顺利正常。
八、效果检查
（一）、质量技术效益
根据制定的计划对策实施后接头质量大幅度提高，抽检4组HRB335型Φ32钢筋接头12个试件，检验全部达到了Ⅰ级质量标准，合格率100%，实现了活动质量目标，掌握了钢筋直螺纹连接技术，克服了塔柱钢筋密度大、间距小、并列钢筋搭接电弧焊钢筋不同轴，保护层不易控制，难于施做的缺点，对接焊设备不易靠近的缺点，工程质量得到了保证，受到了业主和监理的充分肯定，同时经济效益大幅提升，社会效益显著。
接头抽检质量统计表（表9）
钢筋种类
检测项目
HRB335Φ32钢筋接头（MPa）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
实测抗拉强度
535
540
547
539
550
540
538
542
545
550
550
547
Ⅰ级抗拉强度
500.5（其中f0mst≥1.10fuk=1.10×455=500.5MPa）
备注
全部达到Ⅰ级抗拉强度标准，合格率100%。
（二）、经济效益
与传统焊接钢筋接头比较，以HRB335Φ32钢筋为例，每个接头节约钢筋10×0.032m×6.31Kg/m×4.2元/Kg=8.5元，一个Φ32钢筋直螺纹连接套筒7.2元，一个接头材料节约1.3元，焊条节约0.3元，每个接头材料费直接节约1.6元。
根据经验安装100个直螺纹接头比传统焊接约节约1个人工（台班）。
主塔工程钢筋接头29500多个，预计节约费用：
29500×1.6元/个+29500个/100个/台班×100元/台班=76700元，效益比较显著。
（三）、社会效益
通过本次QC小组活动，我们掌握了钢筋直螺纹连接技术，保证了钢筋接头质量，达到了Ⅰ级接头既定目标，并且施工安全环保，现场工作量小，有效缩短了钢筋连接工序作业时间，加快了工程进度，为工程创优奠定了坚实基础，在交通部质量督查中得到了领导与专家的肯定好评，许多兄弟单位前来观摩学习，提高了单位的知名度，为公司赢得了良好的声誉。
九、标准化及总结推广
标准化成果文件（表10）
序号
成果
编制单位
推广情况
1
《钢筋直螺纹机械连接作业指导书》
工程部
由于直螺纹机械连接技术较先进，质量可靠，安全环保，经济效益好，我们在全标段内推广使用，统一标准，规范作业广泛应用在桩基钢筋笼、承台、墩柱主筋施工中，取得了良好的质量经济效果。
2
《直螺纹机械连接质量内控标准》
安质部
3
《直螺纹机械连接检查验收管理办法》
试验室
推广运用（承台、墩柱、桩基）
十、下一步打算
通过本次QC活动，我们掌握了直螺纹连接技术，攻克了Ⅰ级接头施工质量难题，学会了QC管理方法，增强了小组解决实际问题的能力和信心，同时取得了良好的经济和社会效益。
XX大桥主塔明年将进行中上塔柱施工，主塔斜拉索立体空间分布，测量放样难度大，定位精度要求高，施工控制困难，我们计划以“斜拉索主塔施工定位精度控制”为课题继续进行QC攻关活动。
谢谢大家！
欢迎指导！
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