鋼筋直螺紋連接工藝在南水北調(diào)工程中的應(yīng)用

湛影超

（河北省水利工程局 石家莊 050021）

1 引言

南水北調(diào)工程中倒虹吸工程、渡槽工程、橋梁工程等眾多，在這些工程中鋼筋用量巨大。在滹沱河倒虹吸、古運(yùn)河倒虹吸、唐河倒虹吸、拒馬河倒虹吸、孟良河倒虹吸、漕河渡槽等工程，技術(shù)人員在鋼筋連接工藝上進(jìn)行了焊接工藝試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的手工電弧焊相比，鋼筋直螺紋連接工藝能夠?qū)崿F(xiàn)加工制作程序化，加快鋼筋制安速度，降低制作安裝成本。

2 手工電弧焊工藝

手工電弧焊是以焊條為一極，鋼筋為另一極，利用焊接電流通過產(chǎn)生的電弧熱進(jìn)行焊接的一種熔焊方法。其特點(diǎn)是，輕便、靈活，可用于平、立、橫、仰全位置焊接，適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣。適用于構(gòu)件廠內(nèi)焊接，也適用于施工現(xiàn)場?？捎糜阡摻钆c鋼筋，鋼筋與鋼板、型鋼的焊接。

搭接焊在焊接前須將鋼筋預(yù)彎，該種接頭由于預(yù)彎在接頭處產(chǎn)生扭矩，在混凝土構(gòu)件試驗(yàn)中該處混凝土有被提前壓碎的現(xiàn)象，在焊接接頭頸部熱影響區(qū)內(nèi)脆性增加，且焊接時(shí)易產(chǎn)生“咬邊”、“夾渣”、“焊縫不飽滿”等缺陷，在外力作用時(shí)容易脆斷，做破壞性試驗(yàn)時(shí)往往在接頭頸部脆斷，做疲勞試驗(yàn)時(shí)其疲勞性能只達(dá)到47.6萬次。疲勞破壞已成為工程建筑的一大災(zāi)害，許多工程失事都是接頭處產(chǎn)生疲勞破壞引起的。

3 滾軋直螺紋連接工藝

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16～40mm的鋼筋直螺紋連接套，連接套制作材料為45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或其他經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)符合要求的鋼材。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JGJ107—96A《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》級(jí)接頭性能的規(guī)定。

3.1 工藝特點(diǎn)及制作流程

鋼筋滾軋直螺紋連接的工藝的特點(diǎn)是：?接頭強(qiáng)度高：等強(qiáng)級(jí)接頭，100%發(fā)揮鋼筋強(qiáng)度，能達(dá)到JGJ107—96《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》中A級(jí)接頭標(biāo)準(zhǔn)；?連接速度快：套筒短，螺紋扣數(shù)少，使用方便；連接時(shí)將套筒套在鋼筋上用普通扳手?jǐn)Q緊即可，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約時(shí)間；?應(yīng)用范圍廣：適用鋼筋任何位置與方向的連接，也可用于彎曲鋼筋及鋼筋籠不能轉(zhuǎn)動(dòng)的場合；?適用性強(qiáng)：接頭質(zhì)量可靠，現(xiàn)場施工時(shí)，風(fēng)、雨、停電狀態(tài)，水下、超高環(huán)境均適用；?節(jié)材、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)：在同等級(jí)的鋼筋連接中，比傳統(tǒng)焊接節(jié)省連接用鋼材60%左右；?適應(yīng)環(huán)保要求：施工中無明火，在易燃、易爆、高處等施工條件下尤為安全可靠，可全天候施工。

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。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)，不得采用氣割下料。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)長度小于一扣周長的1/2。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。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、無損。

3.2 質(zhì)量要求和檢驗(yàn)

3.2.1 質(zhì)量要求

a.絲頭。牙形飽滿，牙頂寬度超過0.6mm，禿牙部分累計(jì)長度不應(yīng)超過一個(gè)螺紋周長。外形尺寸（包括螺紋直徑及絲頭長度）應(yīng)滿足圖紙要求。

b.套筒。套筒表面無裂紋和其他缺陷，外形尺寸（包括套筒內(nèi)螺紋直徑及套筒長度）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。

3.2.2 質(zhì)量檢驗(yàn)

加工人員加工時(shí)逐個(gè)目測絲頭的加工質(zhì)量。每加工10個(gè)絲頭應(yīng)用相應(yīng)的環(huán)規(guī)和絲頭卡板檢測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)，進(jìn)行鋼筋絲頭質(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)。

套筒材料選用45號(hào)鋼或其他低合金鋼。套筒入庫前按一定的比例抽樣，用肉眼和卡尺檢查外觀質(zhì)量，用塞規(guī)檢查螺紋直徑。套筒的質(zhì)量要求：當(dāng)其與鋼筋同時(shí)受力時(shí)要后于鋼筋本體破壞。因此在套筒斷面設(shè)計(jì)時(shí)，套筒抗拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值是按大于被接鋼筋的抗拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值的1.15倍考慮的，即

式中fsltk——套筒抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；

Asl——套筒的橫截面積；

ftk——鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；

As——鋼筋的橫截面積。

現(xiàn)場安裝利用普通管鉗扳手旋擰施工，接頭擰緊后，在套筒上用油漆作擰緊標(biāo)記，并檢查鋼筋絲頭無一扣以上完整絲扣外露即可。鋼筋連接的工藝檢查應(yīng)符合相應(yīng)要求：?每種規(guī)格鋼筋的接頭試件不少于3根；?對(duì)接頭試件的鋼筋母材應(yīng)進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)；?3根接頭試件的抗拉強(qiáng)度尚應(yīng)均不小于母材抗拉強(qiáng)度或1.05倍母材抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。接頭的現(xiàn)場檢驗(yàn)按驗(yàn)收批進(jìn)行，同一施工條件下采用同一批材料的同等級(jí)、同型式、同規(guī)格接頭，以500個(gè)為一個(gè)驗(yàn)收批進(jìn)行檢驗(yàn)與驗(yàn)收，不足500個(gè)也作為一個(gè)驗(yàn)收批。

4 手工電弧焊和直螺紋連接工藝經(jīng)濟(jì)性分析

從經(jīng)濟(jì)性分析，手工焊接生產(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，成本較高。手工電弧焊焊接鋼筋單個(gè)接頭成本見表1，直螺紋連接單個(gè)接頭成本見表2。

表1 手工電弧焊接單個(gè)接頭成本

表2 直螺紋連接單個(gè)鋼筋接頭成本

從表1、表2可以看出，在采用鋼筋直螺紋連接工藝 后，鋼筋制安的施工成本有了較大幅度下降，尤其在連接直徑25mm及其以上的鋼筋時(shí)經(jīng)濟(jì)效益更顯可觀。

5 結(jié)語

鋼筋直螺紋連接工藝在南水北調(diào)工程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。實(shí)踐證明：與傳統(tǒng)的鋼筋連接工藝相比較，采用鋼筋直螺紋連接技術(shù)取得了非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益，加快了工程進(jìn)度，保證了工程質(zhì)量，得到了工程各方面的認(rèn)可，達(dá)到了既節(jié)約能源又節(jié)省工期的目的。