曹太然

(中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司 山西太原 030024)

1 引言

當前，建筑用鋼筋正逐步向大直徑選材、高密度布設、高強度應用的方向轉(zhuǎn)變，鋼筋工程中涉及鋼筋連接的工程量隨之增長。而在樁基礎施工實踐中，大體量鋼筋骨架機械連接作業(yè)用時基本占據(jù)了施工總工期的一半以上，甚至關系到最終的成樁質(zhì)量[1-2]。

目前，國內(nèi)眾多學者和工程技術人員已就鋼筋機械連接工藝進行了深入廣泛的研究，并取得了一系列重要成果。黃晟霖[3]通過拉拔試驗，提出了HRB500級熱軋螺紋鋼筋直螺套連接的成套設計施工方法，并在高層建筑樁基礎工程中得到成功應用；李智斌等[4]通過總結(jié)常用的鋼筋機械連接工藝特點，提出應重點加強連接套筒高溫力學強度和推廣標準化連接套筒的具體建議；李振武[5]以超大噸位鋼筋籠機械連接施工項目為背景，解決了大噸位鋼筋籠分節(jié)連接的工藝難題，論證了機械連接工藝在軟土地質(zhì)條件下針對大噸位鋼筋籠現(xiàn)場對接施工的可行性；胡曉依[6]通過單向拉伸和反復拉壓試驗，論證了600 MPa級鋼筋采用直螺套機械連接的可行性。

綜上，鋼筋機械連接工藝已成為大體量鋼筋骨架對接作業(yè)的首選方法。為進一步明確不同影響因素對鋼筋雙螺套連接質(zhì)量的影響程度，本文以某高鐵站房樁基礎施工項目為背景，使用熵權法對其連接質(zhì)量影響因素進行了量化研究，并基于分析結(jié)果提出了具有針對性和傾向性的連接質(zhì)量控制措施。

2 鋼筋雙螺套連接原理及工藝要點

鋼筋雙螺套連接工藝是經(jīng)傳統(tǒng)直螺套連接工藝改進后的一種更高效的鋼筋機械連接工藝。工程實踐表明，該連接工藝能夠適應多種工程結(jié)構(gòu)的鋼筋連接施工需求，尤其適用于大體量鋼筋籠的現(xiàn)場對接。

2.1 鋼筋雙螺套連接原理

先將待連接的兩根主筋加工成帶正反螺紋的絲頭，再將兩個帶有正反絲頭的螺套分別與主筋絲頭端連接，兩個裝有內(nèi)螺套的主筋再通過一個外螺套連接并通過鎖母緊固。該連接工藝依靠多組螺套彌補了鋼筋絲頭加工造成的母材截面積缺損；此外，鋼筋絲頭經(jīng)冷處理后，其力學強度較母材有了大幅度提升。雙螺套鋼筋連接端示意見圖1。

圖1 雙螺套鋼筋連接端示意

2.2 鋼筋雙螺套連接工藝要點

雙螺套連接施工過程中有以下要點[7-8]:

(1)鋼筋絲頭加工。絲頭加工應通過專用的滾軋機完成，絲頭扣數(shù)及絲頭長度應根據(jù)鋼筋母材公稱直徑確定。鋼筋絲頭螺紋參數(shù)選取標準見表1。

表1 鋼筋絲頭螺紋參數(shù)選取標準

(2)鋼筋連接。為了確保鋼筋螺套的連接強度和可靠性，應給出準確的螺套緊固扭矩值。直螺紋接頭緊固扭矩取值標準見表2。

表2 直螺紋接頭緊固扭矩取值標準

為了保證連接效率和質(zhì)量，施工前應明確連接工序并編制具備標準化施工要求的操作手冊，操作手冊應涵蓋內(nèi)外螺套緊固方式、內(nèi)螺套與鋼筋緊固方式、雙螺套與鋼筋緊固方式及鎖母緊固方式等關鍵內(nèi)容。

(3)質(zhì)量檢測。質(zhì)檢應包括螺套裸露螺紋數(shù)、螺套及鎖母實際緊固扭矩等項目，其中，內(nèi)螺套裸露螺紋不能大于3扣，扭力扳手復測后未達到扭矩規(guī)范下限的，應及時補扭至設計扭矩值。通過質(zhì)檢的鋼筋雙螺套連接體系示意見圖2。

圖2 通過質(zhì)檢的鋼筋雙螺套連接體系示意

3 鋼筋雙螺套連接質(zhì)量影響因素量化研究——以某站房基礎施工項目為例

3.1 項目概況

某高鐵站房按綜合交通樞紐標準設計，總建筑面積超過47萬m2，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為1級，其中，地基基礎設計等級為甲級，基礎形式為樁基礎；經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計，樁基礎共計3 089根，樁基直徑介于1 000～1 250 mm，樁長介于50～60 m，樁端持力層深度介于2.5～3.0 m。為了提升樁基礎鋼筋籠的對接施工效率和質(zhì)量，鋼筋籠擬采用新型雙螺套連接工藝進行對接施工。

3.2 熵權法概述

熵權法作為一項常用的指標權重客觀計算方法，能夠最大限度避免主觀因素對目標評價結(jié)果的干擾，目前已被廣泛應用在多目標決策案例中。

熵權法基于多指標綜合評價結(jié)果構(gòu)造對應評價指標的數(shù)據(jù)矩陣X，進而建立評價對象與評價指標間的映射關系；為了解決數(shù)據(jù)矩陣間量綱不同導致的運算障礙，需使用極值法對數(shù)據(jù)矩陣進行歸一化處理，以得到標準化的數(shù)據(jù)矩陣Y[9-12]。

假設某一決策案例共有i(i＝1…m)項評價、j(j＝1…n)項指標，數(shù)據(jù)矩陣Xij與標準化矩陣Yij之間的數(shù)量關系見式(1):

計算標準化矩陣Yij對應的信息熵，信息熵計算公式見式(2)。

根據(jù)式(2)、(3)計算得出評價指標的信息熵，進而得到各指標的權重值，具體計算公式見式(4):

3.3 基于熵權法的鋼筋雙螺套連接質(zhì)量影響因素量化分析

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，影響樁基礎鋼筋籠鋼筋雙螺套連接質(zhì)量的因素主要包括:鋼筋偏位、鋼筋絲頭長度誤差、緊固不足與扭矩不達標、螺套尺寸偏差、鋼筋缺陷5項。

現(xiàn)場隨機邀請5名行業(yè)專家對上述5項因素按百分制標準進行量化打分，分值越高表明專家認為該因素對鋼筋連接質(zhì)量的影響越顯著；為避免主觀因素影響，專家間全程相互獨立，不允許討論，打分結(jié)果采用不記名形式提交。本項目現(xiàn)場專家打分結(jié)果見表3。

表3 5項影響因素專家打分結(jié)果

經(jīng)歸一化處理的打分結(jié)果見表4。

表4 經(jīng)歸一化處理的專家打分結(jié)果

據(jù)式(3)處理表4數(shù)據(jù)，可得出各專家對某一評價指標的權重分布情況，結(jié)果見表5。

表5 各專家對某一評價指標的權重分布情況

據(jù)式(2)計算指標的信息熵E，結(jié)果見表6。

表6 評價指標信息熵E

據(jù)式(4)計算指標的權重值，結(jié)果見表7。

表7 評價指標權重值ω

據(jù)表7權重計算結(jié)果可知，緊固不足與扭矩不達標對鋼筋籠機械連接質(zhì)量的影響程度最大，權重值為0.58；螺套尺寸偏差及鋼筋缺陷對其連接質(zhì)量的影響權重分列第2、3位，分別為0.18、0.14；鋼筋偏位及鋼筋絲頭長度對其影響較弱，權重值分別為0.03、0.07。

3.4 基于量化分析結(jié)果的雙螺套連接質(zhì)量控制措施分析

在編制鋼筋籠雙螺套連接質(zhì)量控制方案的實踐中，應基于評價指標權重大小，合理分配質(zhì)量控制資源，以實現(xiàn)質(zhì)量控制的精準化，進而發(fā)揮質(zhì)量控制“補短板”、“強重點”的作用。具體的施工質(zhì)量控制措施如下[13-14]:

(1)精準控制內(nèi)外螺套、鎖母的緊固扭矩。開工前項目部應組織召開技術交底會，要求一線操作人員學習掌握扭力扳手的正確使用方法，操作人員上崗前應通過項目部組織的技能鑒定考核；各螺套及鎖母的緊固扭矩必須嚴格按照設計及規(guī)范要求給定，緊固后應由旁站監(jiān)理人員復測并做好記錄。

(2)嚴格控制螺套及鋼筋絲頭的加工精度。建議采用工廠預制生產(chǎn)代替現(xiàn)場加工的形式，同一標段內(nèi)使用的絲頭及螺套應委托同一廠商加工生產(chǎn)；生產(chǎn)廠商應定期保養(yǎng)或更換加工設備刀具，保證加工質(zhì)量，存放和運輸螺套及絲頭成品時，應采取必要的保護措施。

(3)落實進場檢測流程，杜絕母材缺陷。鋼筋自身缺陷直接關系到絲頭的加工質(zhì)量及母材強度，進場前應校核鋼筋母材的各項參數(shù)是否滿足施工要求，重點檢查鋼筋是否存在表面銹蝕缺損、公稱直徑誤差超限、鋼筋塑性變形明顯等缺陷；加強施工現(xiàn)場的鋼筋進場檢驗及存放管理工作，杜絕不合格鋼筋進場施工，避免鋼筋在存放過程中受力、受潮。

4 結(jié)束語

本文利用熵權法，定量研究了不同影響因素對鋼筋雙螺套連接質(zhì)量的影響，得到以下基本結(jié)論:

(1)鋼筋雙螺套連接工藝在某站房樁基礎施工項目中的成功應用，論證了該工藝的可行性和有效性，且該工藝在連接效率上具有更加明顯的優(yōu)勢。

(2)本文將熵權法應用到了鋼筋雙螺套連接質(zhì)量影響因素的量化評價中，權重計算結(jié)果表明，緊固不足與扭矩不達標對鋼筋籠機械連接質(zhì)量的影響程度最大，權重值為0.58；螺套尺寸偏差及鋼筋缺陷對其連接質(zhì)量的影響權重分列第2、3位，權重值分別為0.18、0.14。

(3)本文基于權重計算結(jié)果，從內(nèi)外螺套、鎖母的緊固扭矩精準控制、螺套及鋼筋絲頭的加工精度控制、加強進場檢測三方面提出了針對性的質(zhì)量控制措施，實現(xiàn)了現(xiàn)場質(zhì)量控制資源的優(yōu)化配置。