鋼筋等強直螺紋連接技術(shù)在核電站土建工程中的應(yīng)用

鋼筋等強直螺紋連接技術(shù)在***核電站土建工程中的應(yīng)用摘要：以往工程施工中的鋼筋對接多采用焊接的形式，鋼筋的機械連接在很多場合下彌補了焊接的不足，通過對套筒冷擠壓、直螺紋、錐螺紋進行試驗，以及在工程中的應(yīng)用，證明了等強直螺紋連接優(yōu)于其它的連接形式。關(guān)鍵詞：鋼筋機械連接等強直螺紋連接套筒冷擠壓、直螺紋、錐螺紋***核電站2*1000MW為引進俄羅斯兩臺WWER-1000/428（AES-91）型核電機組，俄方進行核電站總體設(shè)計。各建筑物從基礎(chǔ)底板到上部結(jié)構(gòu)基本為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，采用的鋼筋規(guī)格較多（6.5～40），其中主筋規(guī)格較大(多為Ⅲ級鋼筋、其中Dmax為40mm)，較多為Ф28～Ф36且鋼筋布置密集，圖紙中明確Ф25及以上鋼筋采用機械連接。在工程施工中，根據(jù)實際施工現(xiàn)狀采用了套筒冷擠壓、直螺紋、錐螺紋等幾種機械連接技術(shù)。其中較大規(guī)格直徑的鋼筋以等強直螺紋連接形式最為廣泛。1鋼筋機械連接技術(shù)簡介鋼筋的機械連接在很多場合下彌補了焊接的不足，如鋼材材質(zhì)不穩(wěn)定或可焊性差的情況、電源不穩(wěn)或焊工水平較差的情況、工期緊、電容量不足無法多臺焊機操作的工況、以及風(fēng)雨寒冷氣候或防火要求高的場合，選用機械連接能避開上述困難，顯示出很大的優(yōu)越性。此外，大量水平鋼筋的現(xiàn)場連接，采用機械連接也是較為優(yōu)良的方案。近年來，我國鋼筋機械連接技術(shù)發(fā)展極為迅速，各類高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)、橋梁、水工結(jié)構(gòu)、核電站等重大工程中推廣應(yīng)用了數(shù)以萬計的鋼筋機械連接接頭，其中套筒擠壓連接和錐螺紋連接二種接頭形式應(yīng)用較為廣泛。國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機械連接通用技術(shù)規(guī)程》其中規(guī)定：1.對于A級接頭以接頭抗拉強度應(yīng)達到或超過鋼筋母材的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值，并具有高延性及反復(fù)拉壓性能；2.對于B級接頭以接頭強度達到或超過母材屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值fyk的1.35倍，并具有一定的延性及反復(fù)拉壓性能；C級接頭僅能承受壓力。上述分類說明，同為鋼筋機械連接，性能等級卻不同，應(yīng)用范圍也不同。一般來說，套筒擠壓接頭都能達到A級接頭性能指標(biāo)，性能較穩(wěn)定，盡管擠壓設(shè)備較重、施工速度較慢、價格略高，但因其接頭質(zhì)量的可靠性，應(yīng)用量仍居首位。錐螺紋接頭施工方便，價格便宜，很受施工單位歡迎，但因截面形狀不規(guī)則的影響，接頭強度及變形性能受測力扳手精度、工人素質(zhì)及操作水平的影響比較大，盡管這樣試件有時可取得A級證明，現(xiàn)場接頭施工質(zhì)量波動較大，現(xiàn)場抽樣合格率較低，多數(shù)接頭只能達到B級接頭標(biāo)準(zhǔn)。鋼筋等強直螺紋連接是我國近期開發(fā)成功并廣泛使用的新型鋼筋機械連接技術(shù)。其通過對鋼筋端部擴粗、切削螺紋、在進行連接套筒、對接鋼筋。此種方法綜合了套筒擠壓和錐螺紋連接技術(shù)的優(yōu)點，具有接頭強度高，質(zhì)量穩(wěn)定、施工方便、連接速度快、應(yīng)用范圍廣、綜合經(jīng)濟效益好等特點。2等強直螺紋接頭的制作工藝介紹2.1制作工藝等強直螺紋接頭制作工藝分下列三個步驟：①鋼筋端部鐓粗②切削直螺紋③用連接發(fā)套筒對接鋼筋。鋼筋鐓粗用的鐓頭機能自動實現(xiàn)對中、夾緊、鐓頭等工序，每次鐓頭所需時間為30～40S，每臺班約可鐓頭500～600個，鐓頭操作十分簡單。鐓頭機重量僅380kg，便于運至現(xiàn)場加工。直螺紋套絲采用專用機床，可用于不同直徑鋼筋的套絲加工，并嚴格保持絲頭直徑和螺紋精度的穩(wěn)定性，保證與套筒的良好配合和互換性。連接套筒則在工廠按設(shè)計規(guī)格及精度要求預(yù)制好后裝箱待用。第三步在現(xiàn)場用連接套筒對接鋼筋，利用普通扳手擰緊即可。2.2接頭性能與接頭類型接頭性能為充分發(fā)揮鋼筋母材強度，連接套筒的設(shè)計強度大于等于鋼筋抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值的1.2倍，直螺紋接頭標(biāo)準(zhǔn)套筒的規(guī)格，尺寸見表1。表1鋼筋直徑（mm）套筒外徑（mm）套筒長度（mm）螺紋規(guī)格（mm）203240M24×2.5223444M25×2.5253950M29×3.0284356M32×3.0324964M36×3.0365572M40×3.5406180M45×3.5對不同直徑規(guī)格的Ⅱ、Ⅲ級鋼筋進行了等強直螺紋接頭的型式檢驗，全部近百根試件的檢驗結(jié)果均超過了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機械連接通用技術(shù)規(guī)程》JGJ107-96中A級接頭質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。實際上試件均斷于鋼筋母材，達到了等強級標(biāo)準(zhǔn)。φ22至φ32的24根鋼筋接頭試件在高應(yīng)力反復(fù)拉壓和大變形反復(fù)拉壓，試驗中測得的殘余變形u20和u4、u8平均值分別為0.025和0.038、0.09遠小于"規(guī)程"中的限值0.3mm，說明接頭性能良好，破壞全部發(fā)生于鋼筋母材。接頭類型直螺紋接頭在應(yīng)用范圍上更加廣泛，一些帶彎筋的場合、鋼筋籠和鋼筋不能轉(zhuǎn)動的場合，可利用鋼筋一端制作加長螺紋，將連接套筒先全部擰入一端鋼筋，待另一端鋼筋端頭靠攏后將連接套筒反擰實現(xiàn)對接。必要時可增加鎖定螺帽（鎖母）。根據(jù)不同的應(yīng)用場合，接頭可分為表2所示的六種類型。表2序號型式使用場合1標(biāo)準(zhǔn)型正常情況下連接鋼鋼筋2加長型用于轉(zhuǎn)動鋼筋較困困難的場合，通通過轉(zhuǎn)動套筒筒連接鋼筋3擴口型用于鋼筋較難對中中的場合4異徑型用于連接不同直徑徑的鋼筋5正反絲扣型用于兩端鋼筋均不不能轉(zhuǎn)動而要要求調(diào)節(jié)軸向向長度的場合合6加鎖母型鋼筋完全不能轉(zhuǎn)動動，通過轉(zhuǎn)動動套筒連接鋼鋼筋，用鎖母母鎖定套筒1）標(biāo)準(zhǔn)型接頭是最常用的。套筒長度均為2倍鋼筋直徑，以φ25mm鋼筋為例套筒長度50mm，鋼筋絲頭長度25mm，套筒擰入一端鋼筋并用扳手擰緊后，絲頭端面即在套筒中央，再將另一端鋼筋絲頭擰入并用普通扳手擰緊，利用兩端絲頭相互對頂力鎖定套筒位置。2）擴口型接頭是在連接套筒的一端5~6mm長的45°角的擴口段，以利鋼筋對中入扣。套筒的檢驗、驗收套筒的外徑、長度按圖紙給定的尺寸檢驗，螺紋用精度為6H的螺紋塞規(guī)檢查。止端螺紋塞規(guī)不能通過螺孔，但允許部分旋合，旋合量不能超過3P（P為螺距）。套筒檢查基礎(chǔ)上及尺寸見下表3：表3序號型號外徑Φ長度I螺紋規(guī)格1HG·B2543+0.550±0.5M32×36HH2HG·B2849+0.556±0.5M36×36HH3HG·B3255+0.564±0.5M40×36HH4HG·B3661+0.572±0.5M45×36HH5HG·B4064+0.580±0.5M48×36HH螺紋塞規(guī)應(yīng)選用專業(yè)廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，并且使用中每三個月檢定一次，防止因塞規(guī)磨損造成超差。螺紋塞規(guī)規(guī)格精度見下表4：表4序號鋼筋規(guī)格螺紋規(guī)格螺紋規(guī)精度125M32×36H228M36×36H332M40×36H436M45×36H540M48×36H3等強直螺紋接頭的特點及與其他鋼筋連接接頭的技術(shù)經(jīng)濟比較表5對比內(nèi)容搭接閃興對焊套筒冷擠壓等強度錐螺紋等強度直螺紋施工天氣全天候施工刮風(fēng)下雨、低溫不不能施工全天氣施工全天氣施工全天氣施工操作工人一般培訓(xùn)專門培訓(xùn)，施工前前工藝評定，選選擇適當(dāng)?shù)墓すに噮?shù)專門培訓(xùn)，施工前前工藝評定，確確定擠壓參數(shù)數(shù)專門培訓(xùn)，施工前前工藝評定專門培訓(xùn)，施工前前工藝評定接頭與操作技術(shù)的的關(guān)系無關(guān)有關(guān)有關(guān)有關(guān)有關(guān)接頭操作人數(shù)2～3121～21～2一個接頭所需時間間3～4min3～4min5～8min4～5min4～5min相差一個直徑型號號的鋼筋連接接可以不可以可以，但鋼筋直徑徑相差不應(yīng)大大于5mm可以，一次連接鋼鋼筋直徑不宜宜超過2級可以，一次連接鋼鋼筋直徑不宜宜超過2級著火爆炸隱患無有無無無污染環(huán)境無有無無無對工期影響幾乎不占用主導(dǎo)工工期，現(xiàn)場和和后期無需加加工制作幾乎不占用主導(dǎo)工工期，后臺加加工工期較短短需占用現(xiàn)場主導(dǎo)工工期且影響；；較大，后臺臺先擠壓一端端套筒，較現(xiàn)現(xiàn)場擠壓時間間短質(zhì)量穩(wěn)定定幾乎不占用現(xiàn)場主主導(dǎo)工期，后后臺螺紋加工工工期較長幾乎不占用現(xiàn)場主主導(dǎo)工期，后后臺螺紋加工工工期較長接頭質(zhì)量差較小規(guī)格接頭的質(zhì)質(zhì)量可較好控控制，較大規(guī)規(guī)格的質(zhì)量易易產(chǎn)生波動質(zhì)量穩(wěn)定質(zhì)量穩(wěn)定質(zhì)量穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)型套筒長度((40mm)無無240mm120mm80mm1萬個鋼筋接頭耗能能無60000kW··h(約)2400kW·hh(約)2100kW··h(約)2200kW·hh(約)1個φ32鋼筋接頭用鋼量11.035kgg0.19kg1.94kg0.82kg0.78kgφ32鋼筋接頭單價28～32元10～14元32～34元28～32元21～32元優(yōu)點簡便易行，不需要要任何機械設(shè)設(shè)備能節(jié)約材料，工作作效率高能縮縮短工期，效效益較好機動靈活，可根據(jù)據(jù)現(xiàn)場施工需需要切斷再連連接連接快，易操作，特特別是鋼筋密密集區(qū)更優(yōu)越越連接快，易操作，鋼鋼筋密集區(qū)更更優(yōu)越，較錐錐螺紋省去扭扭力扳緊缺點不利于材料節(jié)約((特別是粗鋼鋼筋)，搭接區(qū)鋼鋼筋密集不易易澆筑砼適用φ32以下鋼筋(不含φφ32)，制作需要要的作業(yè)面較較大，長度超超過16m時運輸輸不便且需采采用專用吊具具由于在施工現(xiàn)場作作業(yè)，施工占占用主導(dǎo)工期期較多，施工工使用的設(shè)備備較重，鋼筋筋密集區(qū)擠壓壓操作困難加工精度要求較高高，加工工期期長且使用部部位受限(特別是異形形鋼筋)加工精度要求較高高，加工工期期長接頭要求各受力鋼筋之間的的綁扎接頭位位置應(yīng)相互錯錯開，從任一一綁扎接頭中中心至搭接長長度l1的1.3倍區(qū)段范圍圍內(nèi)，有綁扎扎接頭的受力力鋼筋截面面面積百分率為為受拉區(qū)不超超過25%，受壓區(qū)不不超過50%設(shè)置在同一構(gòu)件的的焊接接頭應(yīng)應(yīng)相互錯開，從從任一焊接接接頭中心至長長度為鋼筋直直徑d的35倍區(qū)段范圍圍內(nèi)，同一鋼鋼筋不得有2個接頭，在在該區(qū)段有接接頭的受力鋼鋼筋載截面面面積占受力鋼鋼筋總截面百百分率為非預(yù)預(yù)應(yīng)力鋼筋受受拉區(qū)不宜超超過50%受力鋼筋間的綁扎扎接頭位置應(yīng)應(yīng)相互錯開，從從任一焊接接接頭中心至長長度為鋼筋直直徑的35倍范圍內(nèi)有有接頭的受力力鋼筋截面面面積占受力鋼鋼筋總截面百百分率為受拉拉區(qū)不超過50%，但受力較較小的部位和和受壓區(qū)A級接頭不受受限制受力鋼筋間的綁扎扎接頭位置應(yīng)應(yīng)相互錯開，從從任一焊接接接頭中心至長長度為鋼筋直直徑的35倍范圍內(nèi)有有接頭的受力力鋼筋截面面面積占受力鋼鋼筋總截面百百分率為受拉拉區(qū)不超過50%，但受力較較小的部位和和受壓區(qū)A級接頭不受受限制，嚴禁禁在接頭處彎彎折，需彎折折時在10d以外受力鋼筋間的綁扎扎接頭位置應(yīng)應(yīng)相互錯開，從從任一焊接接接頭中心至長長度為鋼筋直直徑的35倍范圍內(nèi)有有接頭的受力力鋼筋截面面面積占受力鋼鋼筋總截面百百分率為受拉拉區(qū)不超過50%，但受力較較小的部位和和受壓區(qū)A級接頭不受受限制使用部位適用于φ32以下下鋼筋接頭，不不適用于粗直直徑鋼筋接頭頭適于φ32以下鋼筋接頭，在在面積較大的的底板中應(yīng)用用更優(yōu)越，不不適于大于φ32粗直徑鋼筋筋接頭適用于Ⅱ、Ⅲ級粗粗鋼筋接頭，不不適用于鋼筋筋特別密集區(qū)區(qū)適用于Ⅱ、Ⅲ級粗粗鋼筋接頭，特特別是密集區(qū)區(qū)，不適用于于異形鋼筋適用于Ⅱ、Ⅲ級粗粗鋼筋接頭，特特別是密集區(qū)區(qū)、鋼筋不能能轉(zhuǎn)動的部位位現(xiàn)場檢驗與驗收檢查鋼筋搭接長度度是否滿足要要求，接頭部部位是否錯開開對焊接頭隨機抽取取10%進行外觀檢檢查，300個為一驗收收批(不足也為一一批)進行力學(xué)試試驗，3個進行拉伸伸試驗，3個進行彎曲曲試驗對接頭隨機抽取110%進行外觀檢檢查和單向拉拉伸試驗，500個為一驗收收批(不足也為一一批)并在工程中中隨機抽取3個試件做單單向拉伸試驗驗隨機抽取10%進進行外觀檢查查，用力矩扳扳手抽檢連接接質(zhì)量，500個為一驗收收批(不足也為一一批)，并在工程程中隨機抽取取3個試件做單單向拉伸試驗驗對接頭隨機抽取110%進行外觀檢檢查和單向拉拉伸試驗，500個為一驗收收批(不足也為一一批)并在工程中中隨機抽取3個試件做單單向拉伸試驗驗4結(jié)束語從上表比較中其中鋼筋直螺紋連接，較適用于較大直徑鋼筋間、或變徑鋼筋間的連接，尤其在較粗直徑鋼筋布置密集區(qū)域及施工作業(yè)面狹小時其優(yōu)點更為突出。因此，相比之下等強直螺紋機械連接顯示了其強度既高質(zhì)量又穩(wěn)定、施工快捷方便、價格適中的優(yōu)越性。在***核電站一期工程其應(yīng)用取得較好的經(jīng)濟效益，并保證了工程質(zhì)量和工程進度。4.1直螺紋接頭的優(yōu)點強度高：鐓粗段鋼筋切削螺紋后所得截面僅大于鋼筋原截面面積，即螺紋不削弱截面，從而可確保接頭強度大于鋼筋母材強度。性能穩(wěn)定：接頭強度不受扭緊力矩影響，絲扣松動或少擰入2～3扣均不會明顯影響接頭強度，排除了工人素質(zhì)和測力工具對接頭性能的影響，比錐螺紋接頭穩(wěn)定得多。連接速度快：直螺紋套筒比錐螺紋套筒短40%左右。且絲扣螺距大，擰入扣數(shù)少，且不必用扭力扳手，加快連接速度。應(yīng)用范圍廣：對彎折鋼筋、固定鋼筋鋼筋籠等不能轉(zhuǎn)動鋼筋的場合也可方便地使用。經(jīng)濟：直螺紋接頭比擠壓連接省鋼70%，比錐螺紋接頭省鋼35%，綜合技術(shù)經(jīng)濟效益好。便于管理：錐螺紋接頭應(yīng)用中曾多次發(fā)現(xiàn)不同直徑鋼筋混用一種連接套的情況，尤其在夜間或昏暗環(huán)境下不易發(fā)現(xiàn)，直螺紋接頭能夠避免出現(xiàn)這種情況。4.2施工時須注意以下事項：鋼筋下料時，切口應(yīng)平滑且和鋼筋軸線垂直，端部不得有翹曲變形。墩粗頭如不符合要求時，應(yīng)切去重新墩粗，不可直接進行二次墩粗，以防止鋼筋由于硬化造成脆化。鋼筋直螺紋接頭加工好后，應(yīng)立即在絲頭安裝好保護套。在進行混凝土澆注時，應(yīng)加強對接頭的保護，防止水泥等污物進