钢筋机械连接施工工法

'钢筋机械连接施工工法编制单位：山东省路桥集团有限公司编制时间：2008年7月17 钢筋机械连接施工工法1.前言随着建筑业的发展，高层建筑、大跨度、特种结构日益增多，建筑钢筋的应用向大直径、密集布置、高强度方向发展,单纯采用传统的钢筋连接工艺，如搭接绑扎、搭接电弧焊、闪光对焊、气压焊等方式已难以满足需要。80年代末，我国开始推广使用钢筋机械连接技术，并制定了相应的行业标准。常用的机械连接接头通常分为以下几种：挤压套筒接头、锥螺纹套筒接头、直螺纹套筒接头（镦粗直螺纹、滚轧直螺纹等）等。本工法着重于镦粗直螺纹、滚轧直螺纹的施工工艺的控制及注意事项。2.工法特点1）接头强度高：接头强度大于母材强度，强度达到行业标准JGJ107-96中A级接头性能要求；抗疲劳性能好。2）质量稳定：接头性能不受拧紧力矩影响，少拧1～2扣，均不会对接头造成明显损害。省去了用力矩扳手检测这一道工序，对劳动者素质及检测工具的依赖性明显减少。3）施工速度快：直螺纹连接套筒比锥螺纹短40%左右，且丝扣螺距大，不必使用力矩扳手，方便施工。与电弧搭接焊、套筒冷挤压、锥螺纹连接相比，直螺纹连接降低了钢筋绑扎的劳动强度，大幅提高施工速度，降低工程人工费；4）应用范围广：适用于直径16-50毫米的Ⅱ、Ⅲ级钢筋任意方向和位置的同异径连接；对弯折钢筋、固定钢筋、钢筋笼等不能转动钢筋的场合，正反丝扣型接头用途非常广。5）经济效益好：直螺纹接头比套筒挤压省钢70%左右，比锥螺纹接头省钢35%左右。与冷挤压连接相比，按连接10000只Φ28直螺纹接头计算，节约钢材8t； 6）节约能源：设备功率仅为3--4KW。与电弧搭接焊相比，按连接10000只Φ28直螺纹接头计算，节电30,000kwh。7）有利于环境保护：直螺纹连接无噪声污染，无油污污染、无烟尘和弧光污染、有利于保护劳动者身体健康和施工现场的文明整洁。17 综上所述：直螺纹连接技术以其技术先进、加工工序少、连接强度高、施工方便、连接质量可靠等诸多优点，在工程施工中通过严格的工序控制，必将得到进一步广泛、规范的应用。3.适用范围本工法适用于直径20mm以上的钢筋的接长施工，尤其适用于要求充分发挥钢筋强度和延性的重要结构。4.施工工艺原理及流程4.1.墩粗直螺纹工艺墩粗直螺纹是将需要连接钢筋，先用墩粗机将端头墩粗，再用套丝机将墩粗的端头套出螺纹，然后将两端用套筒螺旋紧固，利用螺纹的机械咬合力传递拉力将两根钢筋结合为一体的钢筋连接技术。施工控制重点是钢筋镦头长度、套丝及现场连接质量。4.1.1.主要机械设备（或工具）现场使用主要机械设备有：无。现场使用的主要工具是普通活口扳手。工地加工厂使用的主要机械设备有：墩粗机，套丝机等。连接螺母由厂家直接供货。4.1.2.加工工艺直螺纹套筒连接工程流程为：钢筋原料→切头→镦粗→套丝加保护套→机械加工→套筒加保护套→工地连接。丝头的加工（包括切头、镦粗和套丝）和套筒的的制作均在加工场制作完成，施工现场仅需用套筒将丝头连接。1)钢筋下料切头。冷镦粗钢筋采用Ⅱ级或Ⅲ级热轧带肋钢筋，其材料性能应符合(GB1499—98)《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》要求。下料时，必须保证钢筋端头切口与钢筋轴线垂直，不允许有马蹄形或挠曲，端头部分不直应调直后下料。  2)钢筋接头的镦粗套丝及技术工艺要求。采用钢筋镦粗机将钢筋端头镦粗，镦粗段与钢筋轴线同心度≤4°，且镦粗后外观不得有明显的裂纹、凹陷和影响钢筋强度的其他缺陷。镦粗头的基圆直径D大于丝头螺纹外径，长度L大于1／2套筒长度，过渡段坡度≤1∶317 （见下表），镦粗外形尺寸见下图，钢筋镦粗套丝后加塑料保护套防止损坏丝口。不合格的镦粗头，应切去后重新镦粗，不得对镦粗头作二次镦粗；加工钢筋丝头时应采用水溶性切削润滑液，当气温低于0℃时应有防冻措施，不得在无润滑液的情况下套丝。钢筋丝头的螺纹应与连接套筒的螺纹相匹配，公差应符合GB／T197的要求，精度为6f。   要求套筒内螺纹的公差应符合GB／T197，可选用6H；其表面应进行防锈处理；套筒材料、尺寸、螺纹规格、公差带精度等级应符合产品设计图纸的要求。4.1.3.施工工艺对于被连接的两根钢筋都不能转动的情况，镦粗直螺纹有着它的优越性，如钢筋笼连接，在加工的时，需要至少要一根钢筋的套丝长度不能小于套筒长度，在连接时先把套筒旋到和钢筋顶端面平齐，再把需要连接的钢筋和被连接钢筋顶紧，保持轴线顺直，然后用扳手把连接套筒旋回即可。需要强调的是，对于钢筋笼对接连接这种施工工艺，因为被连接的两根钢筋都不能转动，为了保证对接面上的接头质量，我们采取了两种措施来保证，一是在后场加工钢筋笼节段的时候，通过加工平台来保证同一个断面接头都在垂直于钢筋笼轴线的平面上；二是在施工现场，如发现个别接缝宽度超过规范要求，就换用加长的套管。对于被连接钢筋有一端可以转动的情况，如墩柱或箱梁钢筋的连接，钢筋的套丝长度只要满足大于二分之一的套筒长度就可以了，连接时套筒固定，转动被连接钢筋到位即可。4.2.滚轧直螺纹17 滚轧直螺纹钢筋接头是一种等强型接头，其强度高于连接的钢筋母材强度，是集高强、快速于一身的新型钢筋接头，是继冷挤压、锥螺纹、镦粗直螺纹之后的又一新的钢筋连接方法。该技术在桥梁及高层建筑应用中很受欢迎，通过施工实践看到，它具有其它方法无法比拟的优势，给施工带来了很大方便，创造了很好的经济效益和社会效益。该技术是用直螺纹滚压机把钢筋端部滚压成直螺纹，然后用直螺纹套筒将两根待对接的钢筋连在一起。由于钢筋端部经滚压成形，钢筋材质经冷作处理，螺纹及钢筋强度都有所提高，弥补了螺纹底径小于钢筋母材基圆直径对强度削弱带来的影响，实现了钢筋等强度连接。该项技术的特点是加工工序少、连接强度高、施工方便。该工艺的使用，大大提高了工效，节约了投入，保证了钢筋连接的质量。滚轧直螺纹和镦粗直螺纹的加工工艺相比，主要是省略了镦粗这一工序，节省了人力物力，提高了加工速度。滚轧直螺纹和镦粗直螺纹的施工工艺基本相同。在本工程中主要运用于墩柱主筋的接长，该技术的采用，大大加快了墩柱钢筋连接速度，保证了连接质量。5.机具设备序号名称单位数量备注1套丝机套1　2滚丝机套1　3砂轮切割机台2钢筋端面加工　4切断机台1钢筋加工5弯曲机台1钢筋加工6丝头检验工具套2加工质量检验6本表只列出来加工机械，现场施工机具主要是管钳6.质量标准及质量控制6.1.质量标准依据建设部颁布的钢筋机械连接的行业标准，其中包括建标JGJ107－96《钢筋机械连接通用技术规程》和JG163－2004《滚轧直螺纹钢筋连接接头》。6.2.质量检验6.2.1.入库检验1)检查出厂合格证件是否齐全、有效。2)中心实验室以500个作为一个验收批。现场连续检验10个验收批，全部单向拉伸试验一次抽样均合格，验收批接头数量可扩大一倍。17 3)拉伸强度试验时，对接头的每一验收批，必须在工程结构中随机截取3个试件进行。4)所有的套筒和套丝都必须经过塞规和环规的检验。用螺纹通止规检查丝头，通规能旋入，止规不能旋入或不能完全旋入为合格或用连接套筒直接检测。环通规检验通过，环止规不能超过3P。环塞规检验示意图6.2.2.现场抽检1)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。   2)套筒。套筒表面无裂纹和其他缺陷。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。套筒两端应加塑料保护塞。3)经目测检验合格：连接螺母在两条标记线中间；连接钢筋顺直；无遗漏。在现场实际操作中，我们为了严格控制施工质量，通常是只要发现没有油漆标记的钢筋接头，就视为不合格。4)以一个工作面的数量多少为据，随机截取1-3组（每组3根）进行力学性能试验。工程实践表明送样或在车间抽样和在工程中随机抽样两种方法的接头抗拉试验结果和合格率还有差异。机械连接接头的质量在很大程度上有赖于现场的管理及操作水平，特别是在钻孔灌注桩中，墩粗直螺纹连接接头的质量更是依赖于现场操作人员。因此必须制定严格可行的现场操作规程和检查检验制度，并坚持在工程中随机抽样检查。以期可以大大促进施工人员操作的责任心，提高接头质量。7.安全措施17 对于钢筋机械连接来说，在加工现场主要是要防止加工机械的物理伤害，正确使用机械；在钢筋连接现场，主要是注意吊装作业的安全。8.环保措施该工法直螺纹连接无噪声污染，无油污污染、无烟尘和弧光污染、有利于保护劳动者身体健康和施工现场的文明整洁。9.资源节约使用该工法施工所用设备功率仅为3--4KW。与电弧搭接焊相比，按连接10000只Φ28直螺纹接头计算，节电30,000kwh。10.效益分析镦粗直螺纹和滚轧直螺纹施工工艺和其它施工工艺的简要对比如下表所示：项目类别墩粗直螺纹工艺挤压套筒工艺焊接或搭接工艺备注工效高高一般机械连接工艺优点多，可操作性强。挤压套筒的成本要比墩粗直螺纹稍高一点。所需设备后台设备稍多前台设备少前台设备稍多后台设备少设备少适用性好好差工艺成本稍高稍高低工艺质量高高低从上表可以看出，机械连接工艺优点多，可操作性强。但机械连接的成本相对还是高，主要是目前生产厂家比较少，工艺还没有推广开的原因。11.工程实例青银高速济南黄河大桥B合同工程和济宁梁济运河大桥工程中，桩基、承台钢筋均为需要做大量连接工作。以钻孔灌注桩为例，对于本工程这种120米的深桩，如采用传统的焊接工艺，至少需要10多个小时的时间才能完成1根桩的钢筋笼的连接下放工作，且由于各方面的影响因素，焊缝的合格率很难保证能达到100%。况且按计划每天要完成2根桩，因此必须要选用施工方便、快捷、成功率高的施工方法和工艺。根据工程特点，我们在钻孔灌注桩施工中，采用了镦粗直螺纹连接工艺（因为滚轧直螺纹不能把套筒完全旋到和套丝顶面平齐，不适宜于被连接的两根钢筋都不能转动的情况，所以没有采用），在墩柱施工中，采用了滚轧直螺纹连接工艺，这两种直螺纹连接工艺的运用，提高了作业效率，保证了施工质量。17 直螺纹连接无论从技术上，质量上或经济效益上考虑，均具有一定的优势，它把接头的可靠性，经济性和施工便捷性三者很好地结合在一起，是很实用的一套新技术新工艺，随着该技术工艺的不断发展，完善、提高，在桥梁施工或民用建筑等方面将会越来越得到广泛的应用。17'