公路桥梁工程桩基础钢筋机械连接技术的探讨

2011-12-31黄庶君

城市建设理论研究 2011年28期

黄庶君

摘要：钢筋机械连接技术具有强度高、质量好、速度快、范围广、成本低、全天候和无污染等优点，近年来在各类建设工程中得到广泛的应用。本文结合某高速公路互通立交工程桩基础中钢筋机械连接技术的应用，介绍滚轧直螺纹连接施工工艺、质量检验验收要点和特点，并进行了成本分析，供类似工程参考。

关键词：公路桥梁；桩基础钢筋；机械连接；施工工艺

1前言

钢筋机械连接技术是通过连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用，将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法，具有施工简便、工艺性能良好、接头质量可靠、不受钢筋焊接性的制约、可全天候施工、节约钢材和能源等优点。

2结构原理

钢筋等强滚轧直螺纹连接，其工艺是将待连接钢筋端部的纵肋和横肋用切削的方法剥掉一部分，使钢筋滚丝前的柱体直径达到同一尺寸，然后直接滚轧成普通直螺纹，用特制的直螺纹套筒连接起来，形成钢筋的连接。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。

3应用背景

某高速公路互通立交工程共有主线桥1座，匝道桥6座，共有桩基础440根，桩长为20～70m不等，桩径为∮120cm、∮140cm和∮150cm三种，主筋采用Φ25mm的II级钢筋。桩基础钢筋存在着数量多、接头多等特点，为确保桥梁结构工程质量，提高钢筋连接施工工艺水平，合适选择桩基础主筋接头连接方式尤为关键。

钢筋连接按施工方式可分为三类：在加工场预加工连接类、现场水平连接类和现场竖向连接类。三类不同连接方式采用不同的接头形式：

1、由于在加工场预加工连接时，设备齐全操作空间大，焊接质量容易保证需要，同时监理人员检查方便，因此允许此类钢筋采用焊接连接，但焊接必须按照规范要求采用双面焊接，被连接钢筋必须保证在同一直线内。

2、对于现场水平连接类钢筋，若出现施工现场受模板、机具及操作空间等影响不能保证上述焊接要求，监理人员不方便检查的，需采用机械连接；若上述因素影响较小、作业面大、易满足焊接要求，焊接质量易保证，并方便监理人员检查的，原则上允许采用焊接连接。

3、因钢筋采用现场竖向连接时受空间和时间限制，焊接困难，焊接质量圾焊缝长度较难保证，且焊接施工时间长，监理人员检查不方便，这些均可能对工程质量造成影响，故此类钢筋必须采用机械连接。

桩基础主受力钢筋采用第三类施工方式即现场竖向连接，应采用机械连接方式，故选择采用钢筋等强滚轧直螺纹连接。

该立交工程桩基础主筋连接接头数量统计表详见下表：

桩基础钢筋连接接头数量统计表

4施工工艺

4、1材料要求

1、钢筋直径为16mm~40mm的HRB335（II级）、HRB400（III级）热轧带肋钢筋，符合《钢筋混凝土热轧带肋钢筋》GB1499—1998标准的要求。钢筋应平直、无损伤；表面没有裂纹、颗粒状或片状老锈。

2、钢套筒直螺纹套筒连接是通过钢筋端头特制的直螺纹和直螺纹套管咬合形成整体的一种连接方式。可根据需要制作直径为Φ16～Φ40的钢筋直螺纹连接套。

连接套制作材料用45号优质碳素结构钢或其它经试验确认符合要求的钢材。连接套筒表面没有裂纹，表面及内螺纹没有严重的锈蚀。连接套的屈服承载力和抗拉承载力不小于被连接钢筋屈服承载力和抗拉承载力标准值的1.10倍。接头的性能符合《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003标准I级接头性能的规定。

4、2施工准备

1、主要机具

钢筋滚压机、螺纹环规（通规、止规）、专用扳手及管钳、砂轮切割机、钢筋切断机、直尺、卡具、钢丝刷、钢筋支架等。

2、材料准备

a钢筋、钢套筒的材质均经过复验符合标准的材料要求。

b钢筋端面平整、与轴线垂直，没有马蹄形或挠曲现象。

c钢套筒与钢筋端部清理干净，钢套筒与钢筋规格一致。

3、作业条件

a参加作业人员已经过培训，并经考核合格，做到持证上岗。

b钢筋滚压机经检查和空车调试合格，运转正常，其技术参数满足使用要求。

c满足钢筋滚压要求的模具已备全，模具上有相对应的需滚压钢筋规格标记。

d技术提供单位已经提交有效的型式检验报告及基本技术参数。

4、3工艺流程

钢筋滚轧直螺纹连接的工艺流程为：钢筋原料→切头→机械加工（丝头加工）→套丝加保护套→工地连接。

1、所加工的钢筋应先调直后再下料，切口端面与钢筋轴线垂直，不能有马蹄形或挠曲。下料时，用砂轮切割机或专用切割设备下料，不得采用气割下料。

2、钢筋丝头要在钢筋滚压机上进行，各类丝头的螺纹加工长度应符合技术提供单位提供的基本技术参数要求。加工丝扣的牙形，螺纹必须与连接套的牙形、螺距一致，有效丝扣内的秃牙部分累计长度小于一扣周长的1/2。应严格控制丝头长度，不能随意过长或过短，丝头加工后护套防护，护套应有足够的长度，直径32mm的钢筋标准丝头为32±3，加长型丝头长度大于80mm。

3、已加工完成并检验合格的丝头要加以保护，钢筋一端丝头戴上保护帽，另一端拧上连接套，并按规格分类堆放整齐待用。

4、钢筋连接时，钢筋的规格和连接套的规格一致，并确保丝头和连接套的丝扣干净、无损。连接接头应使用管钳或专用扳手拧紧，使两个钢筋丝头在套筒中间顶紧。拼接完成后，套筒每端不得有一扣以上的完整丝扣外露。加长型接头的外露丝扣数不受限制，但应有明显标记，以检查进入套筒的丝头长度是否满足要求。现场安装时，要在安装完毕后，拧开螺母进行检查钢筋实际间隙，两钢筋之间的间隙应尽量小，最大不能大于6mm，否则应重新安装。

4、4质量要求与检验

1、质量要求

a丝头：牙形饱满，牙顶宽度超过0.6mm，秃牙部分累计长度不应超过一个螺纹周长。外形尺寸含螺纹直径及丝头长度应满足图纸要求。

b套筒：套筒表面无裂纹和其它缺陷，外形尺寸包括套筒内螺纹直径及套筒长度应满足产品设计要求。

c连接：连接是要确保丝头和连接套的丝扣干净、无损。被连接的两钢筋断面应处于连接套的中间位置，偏差不大于1p（p为螺距），并用工作扳手拧紧，使两钢筋端面顶紧。

2、质量检验

加工人员加工时逐个目测丝头的加工质量。检查标准应符合表2中的规定。每加工10丝头应用相应的环规和丝头卡板检测1次，并剔除不合格产品。自检合格的丝头，再由质检人员对每种规格加工的丝头随机抽样检验，以一个工作班生产的丝头为一个检验批随机抽样10％，且不得少于10个，按表2作钢筋丝头质量检查。如有一个丝头不合格，应加倍抽检，复检仍有不合格丝头时，即应对该批全数检查，不合格的丝头应切去重新加工，经再次检验合格后方可使用。已检验合格的丝头应戴上塑料帽或连接套和保护塞加以保护。

4、5成品保护

1、套筒在运输和储存时应防止锈蚀和污染，套筒应有保护盖，保护盖上应注明套筒的规格。现场分批验收，并按不同规格分别堆放。

2、对加工好的丝头，应用专用的保护帽或连接套筒将钢筋丝头进行保护，防止螺纹被磕碰或被污染。

3、钢筋应按规格分别堆放，底部用方木垫好，在雨季要采取防锈措施。

4、施工作业时，要搭设临时架子，不得随意蹬踩接头或连接钢筋。

4、6存在问题及原因

在施工过程中，部分钢筋机械连接出现质量不稳定现象，主要原因是工人不熟练、钢筋端头不平、轴线偏差、端头间距较大、端头和丝头开裂、组装扭矩不够等。

4、7成本分析

从经济性分析，手工电弧焊焊接钢筋生产效率低，成本投入大，尤其是在大直径钢筋的焊接上更为明显，施工中不仅要投入电焊工、电焊条和电焊机，还要投入搭接的钢筋和帮条，并且由于施工时间长要占用汽车吊机台班，生产成本较高。下表为手工电弧焊接与滚轧直螺纹连接的成本比较：`

钢筋手工电弧焊焊接与滚轧直螺纹连接成本比较

项目名称单位单价手工电弧焊焊接滚轧直螺纹连接备注

数量合价数量合价