中级工程师论文粗直径钢筋机械连接技术在工程中的应用.docx

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中级工程师论文粗直径钢筋机械连接技术在工程中的应用

参评论文

粗直径钢筋机械连接技术在工程中的应用

摘要:

粗直径钢筋机械连接技术在我经历的重点工程：

东方广场工程、首都博物馆新馆工程中主要采用了钢筋冷挤压连接技术、钢筋锥螺纹连接技术及剥肋滚轧直螺纹钢筋连接技术。

三种机械连接方式施工工艺不同，有各自的检测方式，其中冷挤压连接技术更适用于水平方向钢筋的连接，锥螺纹连接技术适用于竖直方向钢筋的连接，剥肋滚轧直螺纹钢筋连接技术是建设部推广的新技术，用途更为广泛。

在东方广场结构施工中工期紧是东方广场施工的主要难点。

工期仅14个月，并且是在地处北京市中心的王府井繁华地区，交通非常不便的情况下完成了约94万平方米的结构工程。

在具体现场结构施工中，钢筋工程的快慢直接影响混凝土的浇筑时间，直接影响工期。

因此，钢筋连接的速度快慢是施工中的关健。

在保证快速钢筋连接过程中，如何保证接头性能可靠、成本经济合理成为选择钢筋连接方式的重要依据。

最终，在东方广场结构施工中，平面钢筋连接采用冷挤压接头连接，竖向钢筋连接采用锥螺纹接头连接。

并且，在约14万吨钢筋的绑扎过程中，采用了冷挤压接头共约50万，锥螺纹接头共约110万。

1、钢筋冷挤压连接

1、冷挤压连接技术的特点、优点

（1）、接头性能可靠，适用于Φ18~Φ40钢筋的连接。

（2）、操作简便，控制直观，连接工艺稳定，一般人员稍加培训即可上岗操作，无需熟练的技工，受环境和人为操作因素影响小。

（3）、挤压连接速度快、工效高，比焊接连接提高工效3~5倍，连接一个Φ32接头仅需3分钟左右。

（4）、全机耗电量只有普通焊机的1/30~1/50。

（5）、施工无需加热，不受气候条件影响，在风雨中可照常施工，对钢筋的化学成份无要求。

（6）、接头检查方便可靠。

2、冷挤压连接施工工艺

（1）、清除钢套筒及钢筋端部连接位置的锈皮、油污、砂浆等附着物。

（2）、钢筋端部的弯折应予矫直，对于端头影响钢套筒安装的马蹄、飞边应修磨。

（3）、标明钢筋端部的定位标志和检查标志。

（4）、将钢筋插入钢套筒内，其插入深度应按钢筋定位标志确定，当钢筋纵肋过高影响插入时允许进行打磨，但钢筋横肋严禁打磨。

（5）、调整压钳，将压模对准钢套筒的压痕标志，使压模压接与钢套筒的压痕标志，并使压模压接方向与钢套筒轴线垂直。

（6）、操作超高压泵站，达到预应压力并使压痕压至规定深度后，即可卸压痕模。

压接过程中应始终注意接头两端钢筋轴线一致，防止偏心和弯折。

（7）、钢筋挤压连接可先在地面完成一侧压接，在工作面上完成另一侧压接。

每一侧挤压连接操作必须从接头中间压痕标志开始，依次向端部进行。

3、冷挤压连接施工主要质量环节

（1）、钢套筒质量：

材质符合要求。

（2）、现场检查：

标志线是否正确。

压痕深度是否符合要求。

4、现场钢筋冷挤压接头中出现的问题

（1）、钢套筒尺寸的偏差

钢套筒是挤压连接接头的重要组成部分。

当钢套筒内径与钢筋最大外径间隙在0.5~2.0mm时，操作者从钢套筒插入方便程度和保证接头同轴度质量方面均可感到较为合适。

但钢套筒和钢筋外形尺寸存在一定的允许偏差。

一般情况下，钢套筒内径偏差正负机率相当，而钢筋外径为正偏差的占大多数。

因此，施工中会遇到钢筋外径大于钢套筒内径（钢筋插不进钢套筒）或钢筋外径远小于钢套筒内径（钢筋在钢套筒内间隙太大）的情况。

当钢筋外径大于钢套筒内径时，可以采取修磨钢筋纵肋（不能损伤钢筋横肋）等措施；而当钢筋外径远小于钢套筒内径时，如果是钢套筒壁厚过小，钢套筒横截面积低于设计要求，不能确保接头强度，因而不适用；如果钢套筒壁厚符合规定要求，那么挤压操作时应特别注意，保证钢套筒和两根钢筋的同轴关系，避免接头弯折角过大。

（2）、接头弯折角大于4°

在施工中由于钢筋位置的限制以及施工人员的操作问题，往往出现钢筋接头弯折角大于4°，一般采用调直机调直，若采用调直机调直后，出现钢筋弯折变形较大，则需切断重接。

（3）、挤压压痕深度的偏差

施工中挤压压痕深度是重要的工艺参数，其允许值在一个较小的范围内。

如低于此挤压工艺参数下限，可能会出现挤压变形处钢套筒的横截面积过小，接头强度不足，或钢套筒过度变形而产生裂纹的现象，应切掉此接头重新施工。

如高于此挤压工艺参数上限，则不能确保钢套筒与钢筋的连接，接头质量得不到保证。

2、钢筋锥螺纹连接

1、钢筋锥螺纹连接的特点、优点

（1）、钢筋的连接套丝能预制，不占工期。

锥螺纹连接套由专业工厂提供各种规格标准件，实现了标准化文明施工。

（2）、连接钢筋是用达到调定力矩时便能发出‘咔嗒’响声的力矩扳手，它不用电、乙炔气、氧气、焊药、焊机和液压挤压机，工艺简便，安全可靠，无明火作业，不污染环境，无爆破、着火隐患，实现了全天候施工。

操作工人只需经短时间专业培训，很快就能掌握这种连接技术，经考核合格后，即可持证上岗。

（3）、能在施工现场连接Ⅱ~Ⅲ级Φ16~Φ40同径或异径竖向或水平钢筋，它不受钢筋有无花纹及含碳量的限制，有明显的技术经济和社会效益。

（4）、钢筋接头的自锁性能好，能很好地传递轴向力与水平力。

2、锥螺纹钢筋接头的施工程序

（1）、在现场取样作若干个接头试件，送实验室作拉伸试验，合格后进行钢筋连接施工。

（2）、回收保护帽和密封盖，检查螺纹质量，并清除杂物、锈。

（3）、将力矩扳手刻度调到钢筋直径值，用力矩扳手拧紧钢筋直到扳手发出‘咔嗒’响声，作油漆标志。

（4）、质检员抽查接头连接质量，并作出抽查记录，发现有不合格接头，现场操作工人必须逐个复拧到规定的力矩值，再复检接头质量。

3、钢筋锥螺纹连接施工的主要质量环节

（1）、连接套质量：

材质符合要求。

锥螺纹加工符合要求。

（2）、钢筋套丝质量：

锥螺纹牙型加工符合要求。

钢筋纵肋上有牙型。

锥螺纹小端直径符合要求。

（3）、钢筋连接质量：

力矩扳手精度达到要求。

力矩扳手的刻度值与钢筋规格尺寸一致。

扭紧力达到规定的拧紧值。

无一接头漏拧。

4、现场钢筋锥螺纹连接方式中出现的问题

（1）、竖向钢筋变径连接，可用连接不同规格的套筒（上下差别不大于两级），解决了设计要求变直径的连接，变径接头试件通过实验室试验符合要求，并且现场见证取样全部符合要求。

（2）、接头连接完成后，套管边缘附近的钢筋上还存有车削钢筋时留下的划痕。

这种划痕是在套丝机上削钢筋锥螺纹时留下的，它主要出现在钢筋的横肋和纵肋上，而钢筋的基圆表面划痕很浅且很短，因此，它并不影响接头强度，所有的试件抽验已证明了这一点。

按照正确的工艺规定，这种外露划痕是必须有的，如果一点划痕也没有，容易在施工时产生假拧紧现象。

但不能有完整丝扣外露，那说明有丝扣损坏或有脏物进入接头，或丝头小端直径超差，或用了小规格的连接套，应查明原因，进行改正。

（3）、力矩扳手损坏及失灵问题力矩扳手是连接钢筋和检验接头质量的定量工具，可确保钢筋连接质量。

为保证质量，力矩扳手应朋产品出厂合格证。

按照国家行业标准JGJ109—96中规定，力矩扳手的精度为+5%，要求每半年用扭力仪检定一次，但由于东方广场工程浩大，施工工期紧，力矩扳手使用频率极大，超出正常范围，因此力矩扳手损坏及失灵的现象较容易发生。

考虑到东方广场情况特殊，为保证施工质量，采取适当缩短力矩扳手复检周期，将原来的半年一检缩短为三个月一检，且在三个月内发现力矩扳手有偶然损坏时提前进行更换，并加强使用管理，不准用力矩扳手当锤子或撬棍使用，要轻拿轻放，不准坐、踏，不用时，将力矩扳手调到0刻度等措施，以保护力矩扳手精度。

（4）、由于钢筋几何形状不规范而造成的钢筋丝头有局部牙尖缺损的现象。

钢筋存在端部微弯，横截面椭圆，以及截面两半圆错位等现象，导致加工完成后的钢筋丝头存在局部牙尖缺损的现象，经与北京市建筑工程研究所的同志研究认为这种现象从外观上看确实不够雅观，但对接头整体强度没有影响。

因为在其它参数不变的情况下，锥螺纹接头的连接强度决定于相互咬合螺纹的累积长度，只要这个累积长度达到一个保证下限值，多出来的咬合长度是没有用的。

锥螺纹接头如果按理想化设计，其长度只相当于现有长度的60%，富裕出来的长度就是用来弥补由于钢筋外形不规则而可能造成的丝头螺纹的缺损，而接头强度才是锥螺纹接头最本质的指标，这就是为什么工地中存在丝头螺纹牙缺损而接头强度却都合格的根本原因。

我们在实际操作中严把质量关，接每种规格钢筋的加工批量10%抽验，决不使用牙形撕裂、掉牙、牙瘦、小端直径过小，钢筋纵肋上无齿形等不合格丝头连接钢筋。

对不合格丝头切掉，再重新加工出合格丝头。

（5）、套丝机、螺纹锥度、牙形、螺矩、检查加工质量用的牙形规、卡规或环形规、锥螺纹塞规均应由提供钢筋连接技术的单位配套提供。

（6）工人操作易出现为省力而接头未拧紧现象。

如出现此现象，则进行逐个复拧，并对工人加强教育，增强其责任心。

3、等强剥肋钢筋滚轧直锥螺纹接头连接

首都博物馆新馆工程地处西长安街延长线，白云路北口西侧，总建筑面积61680m，建筑高度40m，地上五层，地下两层（不含设备层）。

该建筑是建国以来北京市投资规模最大的文化公益设施，建成后将成为首都的标志性建筑之一。

按照设计要求，φ18以上（含）钢筋连接应采用机械连接，机械连接接头总数达到32100个，工程量大，工期紧，质量要求高，采用先进的钢筋连接技术成为了工期顺利进行的首要条件。

经过多方考查，工程经理部最终选定由北京市建筑工程研究院提供的剥肋滚轧直螺纹钢筋连接技术和成套设备，该技术作为建设部10项新技术之一，在首都博物馆新馆基础工程的应用中取得了显著的效益。

经试验证明，其钢筋直螺纹接头部位的强度达到并超过了该钢筋母材的实测极限强度（即试件都断于钢筋母材，接头不破坏），取得了良好的效果。

滚轧直螺纹钢筋接头的基本原理是：

将钢筋待连接的端头用滚轧加工工艺滚轧成规整的直螺纹，再用相配套的直螺纹钢套筒将两钢筋相对拧紧。

根据钢材冷作硬化的原理，钢筋滚轧出的直螺纹强度大幅度提高，从而使直螺纹接头的抗拉强度高于原材的抗拉强度。

直螺纹钢筋接头是利用米制螺纹能承受轴向力和水平力及密封性好的原理，靠机械力把钢筋连接在一起的。

其工艺是先在施工现场用直螺纹钢筋接头专用滚丝机，把钢筋的连接端头加工成直螺纹。

然后通过直螺纹连接按套用扳手按规定把钢筋与连接套拧紧在一起。

按照接头剥肋的方法，本工程选用用车削的方法将钢筋表面横纵肋消除，即剥肋滚轧直螺纹钢筋连接技术。

1、剥肋滚轧直螺纹钢筋连接的特点、优点：

滚轧直螺纹钢筋接头是一种等强型接头，其强度高于被连接的钢筋母材的强度，是集高强、快速于一身的新型钢筋接头。

（1）安全可靠：

接头强度高，全部达到A级接头要求。

同时也满足A级接头各项性能指标。

接头力学性能优于国家行业标准（JGJ107-96）。

由于丝头的加工是先将钢筋横肋剥掉，使滚压螺纹前钢筋柱体尺寸一致，因此滚压出的螺纹精度高，直径大小一致，接头质量稳定性好，安全可靠。

比电渣压力焊钢筋接头提高功效6倍；比气焊提高工效10倍；比10d电孤焊提高工效30倍。

（2）钢筋接头加工速度快：

由于剥肋、滚压螺纹两道工序使用一台设备，一次装卡即可完成钢筋丝头的加工，加工速度快，一个丝头只需30-50秒，设备资金投入量小。

（3）现场施工速度快：

由于钢筋丝头提前制作，现场施工装配作业，与焊接及挤压连接相比，现场施工速度大大提高。

同时因为便于连接，一人一分钟就可连接一个接头，极大提高了现场施工速度。

（4）节约能源，卫生环保。

2、接头性能

剥肋滚轧直螺纹钢筋接头性能符合《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-96中“A”级的要求。

根据北京市建筑工程研究院提供的由国家建筑工程质量监督检验中心出具的型式检验报告，用于本工程的18，20，22，32钢筋接头的单向拉伸性能高功能反复拉压性能，大变形反复拉压性能等指标均达到A级标准。