公路橋梁工程樁基礎(chǔ)鋼筋機(jī)械連接技術(shù)的探討.doc

公路橋梁工程樁基礎(chǔ)鋼筋機(jī)械連接技術(shù)的探討摘要：鋼筋機(jī)械連接技術(shù)具有強(qiáng)度高、質(zhì)量好、速度快、范圍廣、成本低、全天候和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在各類建設(shè)工程中得到廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合某高速公路互通立交工程樁基礎(chǔ)中鋼筋機(jī)械連接技術(shù)的應(yīng)用，介紹滾軋直螺紋連接施工工藝、質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)收要點(diǎn)和特點(diǎn)，并進(jìn)行了成本分析，供類似工程參考。關(guān)鍵詞：公路橋梁；樁基礎(chǔ)鋼筋；機(jī)械連接；施工工藝1前言鋼筋機(jī)械連接技術(shù)是通過(guò)連接件的機(jī)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(jiǎn)便、工藝性能良好、接頭質(zhì)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(diǎn)。2結(jié)構(gòu)原理鋼筋等強(qiáng)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(dá)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(lái)，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(qiáng)金屬材料強(qiáng)度的特性，而僅在金屬表層發(fā)生塑變、冷作硬化，金屬內(nèi)部仍保持原金屬的性能，因而使鋼筋接頭與母材達(dá)到等強(qiáng)。3應(yīng)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(chǔ)440根，樁長(zhǎng)為2070m不等，樁徑為120cm、140cm和150cm三種，主筋采用25mm的ii級(jí)鋼筋。樁基礎(chǔ)鋼筋存在著數(shù)量多、接頭多等特點(diǎn)，為確保橋梁結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量，提高鋼筋連接施工工藝水平，合適選擇樁基礎(chǔ)主筋接頭連接方式尤為關(guān)鍵。鋼筋連接按施工方式可分為三類：在加工場(chǎng)預(yù)加工連接類、現(xiàn)場(chǎng)水平連接類和現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)預(yù)加工連接時(shí)，設(shè)備齊全操作空間大，焊接質(zhì)量容易保證需要，同時(shí)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(nèi)。2、對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)水平連接類鋼筋，若出現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)受模板、機(jī)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(jī)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(zhì)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(chǎng)豎向連接時(shí)受空間和時(shí)間限制，焊接困難，焊接質(zhì)量圾焊縫長(zhǎng)度較難保證，且焊接施工時(shí)間長(zhǎng)，監(jiān)理人員檢查不方便，這些均可能對(duì)工程質(zhì)量造成影響，故此類鋼筋必須采用機(jī)械連接。樁基礎(chǔ)主受力鋼筋采用第三類施工方式即現(xiàn)場(chǎng)豎向連接，應(yīng)采用機(jī)械連接方式，故選擇采用鋼筋等強(qiáng)滾軋直螺紋連接。該立交工程樁基礎(chǔ)主筋連接接頭數(shù)量統(tǒng)計(jì)表詳見(jiàn)下表：樁基礎(chǔ)鋼筋連接接頭數(shù)量統(tǒng)計(jì)表4施工工藝4、1材料要求1、鋼筋直徑為16mm40mm的hrb335（ii級(jí)）、hrb400（iii級(jí)）熱軋帶肋鋼筋，符合鋼筋混凝土熱軋帶肋鋼筋gb14991998標(biāo)準(zhǔn)的要求。鋼筋應(yīng)平直、無(wú)損傷；表面沒(méi)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(guò)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(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或其它經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)符合要求的鋼材。連接套筒表面沒(méi)有裂紋，表面及內(nèi)螺紋沒(méi)有嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)值的1.10倍。接頭的性能符合鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程jgj107-2003標(biāo)準(zhǔn)i級(jí)接頭性能的規(guī)定。4、2施工準(zhǔn)備1、主要機(jī)具鋼筋滾壓機(jī)、螺紋環(huán)規(guī)（通規(guī)、止規(guī)）、專用扳手及管鉗、砂輪切割機(jī)、鋼筋切斷機(jī)、直尺、卡具、鋼絲刷、鋼筋支架等。2、材料準(zhǔn)備a鋼筋、鋼套筒的材質(zhì)均經(jīng)過(guò)復(fù)驗(yàn)符合標(biāo)準(zhǔn)的材料要求。b鋼筋端面平整、與軸線垂直，沒(méi)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(guò)培訓(xùn)，并經(jīng)考核合格，做到持證上崗。b鋼筋滾壓機(jī)經(jīng)檢查和空車調(diào)試合格，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，其技術(shù)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(duì)應(yīng)的需滾壓鋼筋規(guī)格標(biāo)記。d技術(shù)提供單位已經(jīng)提交有效的型式檢驗(yàn)報(bào)告及基本技術(shù)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(jī)械加工（絲頭加工）套絲加保護(hù)套工地連接。1、所加工的鋼筋應(yīng)先調(diào)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(shí)，用砂輪切割機(jī)或?qū)Ｓ们懈钤O(shè)備下料，不得采用氣割下料。2、鋼筋絲頭要在鋼筋滾壓機(jī)上進(jìn)行，各類絲頭的螺紋加工長(zhǎng)度應(yīng)符合技術(shù)提供單位提供的基本技術(shù)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(nèi)的禿牙部分累計(jì)長(zhǎng)度小于一扣周長(zhǎng)的1/2。應(yīng)嚴(yán)格控制絲頭長(zhǎng)度，不能隨意過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，絲頭加工后護(hù)套防護(hù)，護(hù)套應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度，直徑32mm的鋼筋標(biāo)準(zhǔn)絲頭為323，加長(zhǎng)型絲頭長(zhǎng)度大于80mm。3、已加工完成并檢驗(yàn)合格的絲頭要加以保護(hù)，鋼筋一端絲頭戴上保護(hù)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(shí)，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(wú)損。連接接頭應(yīng)使用管鉗或?qū)Ｓ冒馐謹(jǐn)Q緊，使兩個(gè)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(zhǎng)型接頭的外露絲扣數(shù)不受限制，但應(yīng)有明顯標(biāo)記，以檢查進(jìn)入套筒的絲頭長(zhǎng)度是否滿足要求?，F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，要在安裝完畢后，擰開(kāi)螺母進(jìn)行檢查鋼筋實(shí)際間隙，兩鋼筋之間的間隙應(yīng)盡量小，最大不能大于6mm，否則應(yīng)重新安裝。4、4質(zhì)量要求與檢驗(yàn)1、質(zhì)量要求a絲頭：牙形飽滿，牙頂寬度超過(guò)0.6mm，禿牙部分累計(jì)長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)一個(gè)螺紋周長(zhǎng)。外形尺寸含螺紋直徑及絲頭長(zhǎng)度應(yīng)滿足圖紙要求。b套筒：套筒表面無(wú)裂紋和其它缺陷，外形尺寸包括套筒內(nèi)螺紋直徑及套筒長(zhǎng)度應(yīng)滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。c連接：連接是要確保絲頭和連接套的絲扣干凈、無(wú)損。被連接的兩鋼筋斷面應(yīng)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?jǐn)Q緊，使兩鋼筋端面頂緊。2、質(zhì)量檢驗(yàn)加工人員加工時(shí)逐個(gè)目測(cè)絲頭的加工質(zhì)量。檢查標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表2中的規(guī)定。每加工10絲頭應(yīng)用相應(yīng)的環(huán)規(guī)和絲頭卡板檢測(cè)1次，并剔除不合格產(chǎn)品。自檢合格的絲頭，再由質(zhì)檢人員對(duì)每種規(guī)格加工的絲頭隨機(jī)抽樣檢驗(yàn)，以一個(gè)工作班生產(chǎn)的絲頭為一個(gè)檢驗(yàn)批隨機(jī)抽樣10，且不得少于10個(gè)，按表2作鋼筋絲頭質(zhì)量檢查。如有一個(gè)絲頭不合格，應(yīng)加倍抽檢，復(fù)檢仍有不合格絲頭時(shí)，即應(yīng)對(duì)該批全數(shù)檢查，不合格的絲頭應(yīng)切去重新加工，經(jīng)再次檢驗(yàn)合格后方可使用。已檢驗(yàn)合格的絲頭應(yīng)戴上塑料帽或連接套和保護(hù)塞加以保護(hù)。4、5成品保護(hù)1、套筒在運(yùn)輸和儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)防止銹蝕和污染，套筒應(yīng)有保護(hù)蓋，保護(hù)蓋上應(yīng)注明套筒的規(guī)格?，F(xiàn)場(chǎng)分批驗(yàn)收，并按不同規(guī)格分別堆放。2、對(duì)加工好的絲頭，應(yīng)用專用的保護(hù)帽或連接套筒將鋼筋絲頭進(jìn)行保護(hù)，防止螺紋被磕碰或被污染。3、鋼筋應(yīng)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(shí)，要搭設(shè)臨時(shí)架子，不得隨意蹬踩接頭或連接鋼筋。4、6存在問(wèn)題及原因在施工過(guò)程中，部分鋼筋機(jī)械連接出現(xiàn)質(zhì)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(kāi)裂、組裝扭矩不夠等。4、7成本分析從經(jīng)濟(jì)性分析，手工電弧焊焊接鋼筋生產(chǎn)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(jī)，還要投入搭接的鋼筋和幫條，并且由于施工時(shí)間長(zhǎng)要占用汽車吊機(jī)臺(tái)班，生產(chǎn)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(xiàng)目名稱單位單價(jià)手工電弧焊焊接滾軋直螺紋連接備注數(shù)量合價(jià)數(shù)量合價(jià)電焊工工日800.032.4 0.0 手工焊一工日3035個(gè)接頭電焊條kg5.60.160.9 0.0鋼筋kg4.50.964.3 0.0電焊機(jī)臺(tái)班1200.033.6 0.0連接套筒元7.20.0 1.00 7.2連接頭加工費(fèi)元1.80.0 1.00 1.825t汽車吊機(jī)臺(tái)班11000.026 28.2 0.013 14.1 以手工焊8小時(shí)下3處接頭,每處接頭13個(gè)接頭計(jì),機(jī)械連接時(shí)間減半成本39.4 23.1從上表可以看出，在采用鋼筋等強(qiáng)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(gè)較大幅度地下降，該工程總共可節(jié)省成本約30萬(wàn)元。5應(yīng)用成果在該工程施工過(guò)程中，通過(guò)對(duì)滾軋直螺紋鋼筋連接抽樣做接頭試件拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：滾軋直螺紋鋼筋連接接頭安全可靠均符合鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程jgj1072003標(biāo)準(zhǔn)所列i級(jí)接頭的技術(shù)要求，其接頭強(qiáng)度均大于或等于鋼筋母材的實(shí)測(cè)強(qiáng)度。由于該工程在樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中采用鋼筋等強(qiáng)滾軋直螺紋連接工藝，加快了樁基礎(chǔ)鋼筋籠施工時(shí)間，從而縮短樁基礎(chǔ)成樁時(shí)間，在鋼筋籠施工過(guò)程、混凝土灌注過(guò)程均未出現(xiàn)任何事故，最終樁基礎(chǔ)檢測(cè)結(jié)果均為i、ii類樁。6工藝特點(diǎn)綜上，可以發(fā)現(xiàn)鋼筋等強(qiáng)直螺紋連接施工工藝具有如下特點(diǎn)：1、強(qiáng)度高：接頭強(qiáng)度大于母材強(qiáng)度，強(qiáng)度達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jgj107-2003中i級(jí)接頭性能要求；抗疲勞性能好。2、質(zhì)量好：接頭性能不受擰緊力矩影響，少擰12扣，均不會(huì)對(duì)接頭造成明顯損害。省去了用力矩扳手檢測(cè)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(dòng)強(qiáng)度，大幅提高施工速度，降低工程人工費(fèi)和汽車吊機(jī)等機(jī)械費(fèi)。4、范圍廣：適用于直徑16-50毫米的、級(jí)鋼筋任意方向和位置的同異徑連接；對(duì)彎折鋼筋、固定鋼筋、鋼筋籠等不能轉(zhuǎn)動(dòng)鋼筋的場(chǎng)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(jī)和人工等。6、全天候：不受天氣影響，在較差的天氣仍可進(jìn)行鋼筋安裝作業(yè)。7、無(wú)污染：無(wú)噪聲污染，無(wú)油污污染、無(wú)煙塵和弧光污染、有利于保護(hù)勞動(dòng)者身體健康和施工現(xiàn)場(chǎng)的文明整潔。7結(jié)語(yǔ)滾軋直螺紋鋼筋連接在該高速公路互通立交工程的應(yīng)用，以其