公路橋梁工程樁基礎鋼筋機械連接技術的探討.doc

公路橋梁工程樁基礎鋼筋機械連接技術的探討摘要：鋼筋機械連接技術具有強度高、質量好、速度快、范圍廣、成本低、全天候和無污染等優(yōu)點，近年來在各類建設工程中得到廣泛的應用。本文結合某高速公路互通立交工程樁基礎中鋼筋機械連接技術的應用，介紹滾軋直螺紋連接施工工藝、質量檢驗驗收要點和特點，并進行了成本分析，供類似工程參考。關鍵詞：公路橋梁；樁基礎鋼筋；機械連接；施工工藝1前言鋼筋機械連接技術是通過連接件的機械咬合作用或鋼筋端面的承壓作用，將一根鋼筋中的力傳遞至另一根鋼筋的連接方法，具有施工簡便、工藝性能良好、接頭質量可靠、不受鋼筋焊接性的制約、可全天候施工、節(jié)約鋼材和能源等優(yōu)點。2結構原理鋼筋等強滾軋直螺紋連接，其工藝是將待連接鋼筋端部的縱肋和橫肋用切削的方法剝掉一部分，使鋼筋滾絲前的柱體直徑達到同一尺寸，然后直接滾軋成普通直螺紋，用特制的直螺紋套筒連接起來，形成鋼筋的連接。其基本原理是利用了金屬材料塑性變形后冷作硬化增強金屬材料強度的特性，而僅在金屬表層發(fā)生塑變、冷作硬化，金屬內部仍保持原金屬的性能，因而使鋼筋接頭與母材達到等強。3應用背景某高速公路互通立交工程共有主線橋1座，匝道橋6座，共有樁基礎440根，樁長為2070m不等，樁徑為120cm、140cm和150cm三種，主筋采用25mm的ii級鋼筋。樁基礎鋼筋存在著數(shù)量多、接頭多等特點，為確保橋梁結構工程質量，提高鋼筋連接施工工藝水平，合適選擇樁基礎主筋接頭連接方式尤為關鍵。鋼筋連接按施工方式可分為三類：在加工場預加工連接類、現(xiàn)場水平連接類和現(xiàn)場豎向連接類。三類不同連接方式采用不同的接頭形式：1、由于在加工場預加工連接時，設備齊全操作空間大，焊接質量容易保證需要，同時監(jiān)理人員檢查方便，因此允許此類鋼筋采用焊接連接，但焊接必須按照規(guī)范要求采用雙面焊接，被連接鋼筋必須保證在同一直線內。2、對于現(xiàn)場水平連接類鋼筋，若出現(xiàn)施工現(xiàn)場受模板、機具及操作空間等影響不能保證上述焊接要求，監(jiān)理人員不方便檢查的，需采用機械連接；若上述因素影響較小、作業(yè)面大、易滿足焊接要求，焊接質量易保證，并方便監(jiān)理人員檢查的，原則上允許采用焊接連接。3、因鋼筋采用現(xiàn)場豎向連接時受空間和時間限制，焊接困難，焊接質量圾焊縫長度較難保證，且焊接施工時間長，監(jiān)理人員檢查不方便，這些均可能對工程質量造成影響，故此類鋼筋必須采用機械連接。樁基礎主受力鋼筋采用第三類施工方式即現(xiàn)場豎向連接，應采用機械連接方式，故選擇采用鋼筋等強滾軋直螺紋連接。該立交工程樁基礎主筋連接接頭數(shù)量統(tǒng)計表詳見下表：樁基礎鋼筋連接接頭數(shù)量統(tǒng)計表4施工工藝4、1材料要求1、鋼筋直徑為16mm40mm的hrb335（ii級）、hrb400（iii級）熱軋帶肋鋼筋，符合鋼筋混凝土熱軋帶肋鋼筋gb14991998標準的要求。鋼筋應平直、無損傷；表面沒有裂紋、顆粒狀或片狀老銹。2、鋼套筒直螺紋套筒連接是通過鋼筋端頭特制的直螺紋和直螺紋套管咬合形成整體的一種連接方式?？筛鶕?jù)需要制作直徑為1640的鋼筋直螺紋連接套。連接套制作材料用45號優(yōu)質碳素結構鋼或其它經(jīng)試驗確認符合要求的鋼材。連接套筒表面沒有裂紋，表面及內螺紋沒有嚴重的銹蝕。連接套的屈服承載力和抗拉承載力不小于被連接鋼筋屈服承載力和抗拉承載力標準值的1.10倍。接頭的性能符合鋼筋機械連接通用技術規(guī)程jgj107-2003標準i級接頭性能的規(guī)定。4、2施工準備1、主要機具鋼筋滾壓機、螺紋環(huán)規(guī)（通規(guī)、止規(guī)）、專用扳手及管鉗、砂輪切割機、鋼筋切斷機、直尺、卡具、鋼絲刷、鋼筋支架等。2、材料準備a鋼筋、鋼套筒的材質均經(jīng)過復驗符合標準的材料要求。b鋼筋端面平整、與軸線垂直，沒有馬蹄形或撓曲現(xiàn)象。c鋼套筒與鋼筋端部清理干凈，鋼套筒與鋼筋規(guī)格一致。3、作業(yè)條件a參加作業(yè)人員已經(jīng)過培訓，并經(jīng)考核合格，做到持證上崗。b鋼筋滾壓機經(jīng)檢查和空車調試合格，運轉正常，其技術參數(shù)滿足使用要求。c滿足鋼筋滾壓要求的模具已備全，模具上有相對應的需滾壓鋼筋規(guī)格標記。d技術提供單位已經(jīng)提交有效的型式檢驗報告及基本技術參數(shù)。4、3工藝流程鋼筋滾軋直螺紋連接的工藝流程為：鋼筋原料切頭機械加工（絲頭加工）套絲加保護套工地連接。1、所加工的鋼筋應先調直后再下料，切口端面與鋼筋軸線垂直，不能有馬蹄形或撓曲。下料時，用砂輪切割機或專用切割設備下料，不得采用氣割下料。2、鋼筋絲頭要在鋼筋滾壓機上進行，各類絲頭的螺紋加工長度應符合技術提供單位提供的基本技術參數(shù)要求。加工絲扣的牙形，螺紋必須與連接套的牙形、螺距一致，有效絲扣內的禿牙部分累計長度小于一扣周長的1/2。應嚴格控制絲頭長度，不能隨意過長或過短，絲頭加工后護套防護，護套應有足夠的長度，直徑32mm的鋼筋標準絲頭為323，加長型絲頭長度大于80mm。3、已加工完成并檢驗合格的絲頭要加以保護，鋼筋一端絲頭戴上保護帽，另一端擰上連接套，并按規(guī)格分類堆放整齊待用。4、鋼筋連接時，鋼筋的規(guī)格和連接套的規(guī)格一致，并確保絲頭和連接套的絲扣干凈、無損。連接接頭應使用管鉗或專用扳手擰緊，使兩個鋼筋絲頭在套筒中間頂緊。拼接完成后，套筒每端不得有一扣以上的完整絲扣外露。加長型接頭的外露絲扣數(shù)不受限制，但應有明顯標記，以檢查進入套筒的絲頭長度是否滿足要求?，F(xiàn)場安裝時，要在安裝完畢后，擰開螺母進行檢查鋼筋實際間隙，兩鋼筋之間的間隙應盡量小，最大不能大于6mm，否則應重新安裝。4、4質量要求與檢驗1、質量要求a絲頭：牙形飽滿，牙頂寬度超過0.6mm，禿牙部分累計長度不應超過一個螺紋周長。外形尺寸含螺紋直徑及絲頭長度應滿足圖紙要求。b套筒：套筒表面無裂紋和其它缺陷，外形尺寸包括套筒內螺紋直徑及套筒長度應滿足產品設計要求。c連接：連接是要確保絲頭和連接套的絲扣干凈、無損。被連接的兩鋼筋斷面應處于連接套的中間位置，偏差不大于1p（p為螺距），并用工作扳手擰緊，使兩鋼筋端面頂緊。2、質量檢驗加工人員加工時逐個目測絲頭的加工質量。檢查標準應符合表2中的規(guī)定。每加工10絲頭應用相應的環(huán)規(guī)和絲頭卡板檢測1次，并剔除不合格產品。自檢合格的絲頭，再由質檢人員對每種規(guī)格加工的絲頭隨機抽樣檢驗，以一個工作班生產的絲頭為一個檢驗批隨機抽樣10，且不得少于10個，按表2作鋼筋絲頭質量檢查。如有一個絲頭不合格，應加倍抽檢，復檢仍有不合格絲頭時，即應對該批全數(shù)檢查，不合格的絲頭應切去重新加工，經(jīng)再次檢驗合格后方可使用。已檢驗合格的絲頭應戴上塑料帽或連接套和保護塞加以保護。4、5成品保護1、套筒在運輸和儲存時應防止銹蝕和污染，套筒應有保護蓋，保護蓋上應注明套筒的規(guī)格。現(xiàn)場分批驗收，并按不同規(guī)格分別堆放。2、對加工好的絲頭，應用專用的保護帽或連接套筒將鋼筋絲頭進行保護，防止螺紋被磕碰或被污染。3、鋼筋應按規(guī)格分別堆放，底部用方木墊好，在雨季要采取防銹措施。4、施工作業(yè)時，要搭設臨時架子，不得隨意蹬踩接頭或連接鋼筋。4、6存在問題及原因在施工過程中，部分鋼筋機械連接出現(xiàn)質量不穩(wěn)定現(xiàn)象，主要原因是工人不熟練、鋼筋端頭不平、軸線偏差、端頭間距較大、端頭和絲頭開裂、組裝扭矩不夠等。4、7成本分析從經(jīng)濟性分析，手工電弧焊焊接鋼筋生產效率低，成本投入大，尤其是在大直徑鋼筋的焊接上更為明顯，施工中不僅要投入電焊工、電焊條和電焊機，還要投入搭接的鋼筋和幫條，并且由于施工時間長要占用汽車吊機臺班，生產成本較高。下表為手工電弧焊接與滾軋直螺紋連接的成本比較：鋼筋手工電弧焊焊接與滾軋直螺紋連接成本比較項目名稱單位單價手工電弧焊焊接滾軋直螺紋連接備注數(shù)量合價數(shù)量合價電焊工工日800.032.4 0.0 手工焊一工日3035個接頭電焊條kg5.60.160.9 0.0鋼筋kg4.50.964.3 0.0電焊機臺班1200.033.6 0.0連接套筒元7.20.0 1.00 7.2連接頭加工費元1.80.0 1.00 1.825t汽車吊機臺班11000.026 28.2 0.013 14.1 以手工焊8小時下3處接頭,每處接頭13個接頭計,機械連接時間減半成本39.4 23.1從上表可以看出，在采用鋼筋等強滾軋直螺紋連接工藝后，鋼筋制作安裝的施工成本有了一個較大幅度地下降，該工程總共可節(jié)省成本約30萬元。5應用成果在該工程施工過程中，通過對滾軋直螺紋鋼筋連接抽樣做接頭試件拉伸試驗，試驗結果表明：滾軋直螺紋鋼筋連接接頭安全可靠均符合鋼筋機械連接通用技術規(guī)程jgj1072003標準所列i級接頭的技術要求，其接頭強度均大于或等于鋼筋母材的實測強度。由于該工程在樁基礎施工過程中采用鋼筋等強滾軋直螺紋連接工藝，加快了樁基礎鋼筋籠施工時間，從而縮短樁基礎成樁時間，在鋼筋籠施工過程、混凝土灌注過程均未出現(xiàn)任何事故，最終樁基礎檢測結果均為i、ii類樁。6工藝特點綜上，可以發(fā)現(xiàn)鋼筋等強直螺紋連接施工工藝具有如下特點：1、強度高：接頭強度大于母材強度，強度達到行業(yè)標準jgj107-2003中i級接頭性能要求；抗疲勞性能好。2、質量好：接頭性能不受擰緊力矩影響，少擰12扣，均不會對接頭造成明顯損害。省去了用力矩扳手檢測這一道工序。3、速度快：與電弧搭接焊、套筒冷擠壓、錐螺紋連接相比，直螺紋連接降低了鋼筋綁扎的勞動強度，大幅提高施工速度，降低工程人工費和汽車吊機等機械費。4、范圍廣：適用于直徑16-50毫米的、級鋼筋任意方向和位置的同異徑連接；對彎折鋼筋、固定鋼筋、鋼筋籠等不能轉動鋼筋的場合，可采用正反絲扣型接頭。5、成本低：可節(jié)約鋼筋、電焊條、電、汽車吊機和人工等。6、全天候：不受天氣影響，在較差的天氣仍可進行鋼筋安裝作業(yè)。7、無污染：無噪聲污染，無油污污染、無煙塵和弧光污染、有利于保護勞動者身體健康和施工現(xiàn)場的文明整潔。7結語滾軋直螺紋鋼筋連接在該高速公路互通立交工程的應用，以其