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钢筋连接新工艺新技术在芦家洞闸坝工程的运用

admin   2014/7/17 22:12:52      
随着科学的发展,钢筋的连接方法越来越多,质量越来越好,工效也越来越高。为了节约工期又不失质量,我们在芦家洞水电站闸坝施工中采用了一种新型的钢筋连接方法——滚压式直螺纹连接。下面是对这种新工艺、新技术的施工原理、施工方法、质量检测等方面的一些介绍。
    1 .滚压式直螺纹连接施工原理及其与其它连接方式的比较  
    1.1直螺纹连接施工原理及主要技术性能指标
    滚压式直螺纹接头是利用轧制设备直接在两根同规格、同直径的钢筋端部轧制出螺纹,然后用一个与之相应规格的套筒(内含螺纹),将两根钢筋的丝口分别拧入套筒,用扳手旋紧。钢筋无须切割、墩粗,该法加工工效比墩粗式接头高,且加工设备少(仅1台,重约300㎏,耗电4KW),适宜于在施工现场加工。滚压式直螺纹接头根据静力单向拉伸及高应力和大变形条件下反复拉压性能,分为两个等级,即S*和*。S*接头抗拉强度超过钢筋母材实际抗拉强度或达到钢筋抗拉强度标准值的1.1倍,并具有高延性及反复拉压性能,*接头抗拉强度达到或超过钢筋母材抗拉强度标准值,并具有高延性及反复拉压性能。由于套筒母材的强度一般高于钢筋原材料强度,通过现场随机取样试验,接头抗拉强度均超过母材抗拉强度标准值,并具有高延性及反复拉压性能(接头性能检验指标如表1所示),其连接后的接头强度在一般情况下均远高于设计要求。而且,不同直径(仅限相差一个等级)的钢筋可以采用大小套筒连接,适用范围极广。
    1.2与其它钢筋连接方式的比较
    1.2.1绑扎搭接连接:仅限于细钢筋和不重要部位的施工,特点是施工简单,不需特殊技工。但要耗用大量钢材,接头的传力效果差,且《混凝土结构设计规范》(GBJ 10—89)明确规定:直径大于22mm的粗钢筋不宜采用搭接连接。
    1.2.2电渣压力焊技术:可采用全自动电渣压力焊机操作,连接Φ18以上的钢筋较经济。但仅限于竖向钢筋连接,对处于水平或倾斜工况的钢筋连接,其施工质量难以保持稳定,同时需要配备专业人员方可施工,受现场电压、电流条件和操作人员操作水平的影响极大,焊渣污染作业面难以清扫,对于Φ28以上的钢筋连接难度更大,质量不能有效保证,而且雨、雪天不能施工。
    1.2.3闪光对焊技术:采用对焊机加工,施工速度较快,成形长度易于控制。缺点是对于Φ32以上的钢筋连接要求电压稳定,且受人为因素影响较大,易出现焊接偏心和弯曲。
    1.2.4套筒冷挤压连接技术:采用液压挤压机械冷挤压连接,接头强度高,质量稳定可靠,不受气候影响,安全无明火,适用于各种情况(垂直、水平、倾斜、水下)的连接。缺点是机械设备笨重,施工速度慢,且粗钢筋密集构件无法施工。
    1.2.5锥螺纹连接技术:与直螺纹连接相似,操作工序跟直螺纹基本相同,施工速度快。但钢筋母材的端头丝口成锥形,削弱母材截面且易导致接头松动,对接头连接强度和抵抗变形的性能有较大的不利影响。
    相对上述连接技术,滚压式直螺纹连接不受钢筋材质可焊性的影响,不受钢筋规格限制,不仅适用于竖向钢筋的连接,还适用于梁板等水平方向钢筋的连接,也适用于超长密集排列层次多、量大、面宽的通长粗直径及不允许断开的各种不同类型构件钢筋的连接,其技术性能优势极为明显。
    2.施工过程管理和施工工艺要求
    2.1要充分发挥钢筋滚压式直螺纹连接速度快、施工简易的特点,必须做好以下几个准备工作。
    2.1.1技术准备。钢筋等强滚压式直螺纹连接技术是一种全新的钢筋连接技术,尚无施工方面的经验可借鉴。施工前要对现场施工人员进行培训,实行持证上岗制度。
    2.1.2资料准备。由于该项技术尚处于推广阶段,根据学习和掌握的有关技术标准以及类似工程技术实践的信息,编写好工艺过程控制文件,以确保施工和检验工作的有序和规范。
    2.1.3材料准备。对运入现场的连接材料进行检查,产品应有合格证,套筒表面不得有影响性能的裂缝、巴痕等缺陷,尺寸应符合要求,应清除连接套筒表面的油圬、铁锈等杂物。根据螺纹相关技术参数的要求,调整螺纹轧制机的设置,检查螺纹轧制机的运转是否正常,轧制出的螺纹是否符合尺寸要求。
    2.2螺纹加工工艺和施工步骤
    2.2.1其具体的加工工艺流程如下:
    将待轧制钢筋平放在支架上→端头对准螺纹轧制机的轧制孔→开动轧制机并用水润滑轧制头→缓慢向钢筋端头方向移动轧制头使钢筋端头伸入轧制头内并轧出螺纹→慢慢移开轧制头→逐个检查钢筋端头螺纹的外观质量→用手将套筒拧进钢筋端头看是否过松或过紧→检查螺纹的深度是否符合要求→将检验合格的端头螺纹戴上保护套或拧上连接套筒→按规格分类堆放整齐待用。
    2.2.2认真研究图纸,对每根钢筋的规格、长度、形状翻样下料,包括端部的弯头长度等均应仔细复核。在翻样时注意使接头位置布置在受力较小的区段,邻近钢筋的接头宜适当错开,以方便操作,防止在钢筋密集区段造成套筒与钢筋间横向的净距难以满足大于25mm的要求。
    2.2.3按翻样的计划下料,采用钢筋剪断机、弯曲机下出单件长度,使其通过直螺纹套筒连接后等于所需要的长度。
    2.2.4通过螺纹丝口加工机械,将成料的各个单件车丝,如下图所示。
    其中:车出的丝长LO=套筒长度/2+两圈丝口长度(即:外漏两丝),原料备齐以后,就可以着手进行钢筋连接施工了。
    2.2.4根据设计图纸和钢筋翻样,画出每个构件的“钢筋拼装顺序图”,以确定先安哪一根钢筋,后连那一根钢筋。
    2.2.5定线标识,使每一根钢筋能在其需要的位置安放到位。
    2.2.6使用大扳手,将钢筋与套筒逐个拧紧,完成连接,然后摆放好,再绑扎成形。
    2.3滚压式直螺纹连接施工工艺流程如下:
    材料检验→加工机具定位→切割下料→加工螺纹→安装套筒→调头→加工螺纹→安装保护套→做标识→分类堆放→现场安装→质量检验。
    2.4根据施工部位的具体情况,直螺纹套筒可分为正丝套筒和反丝套筒两种:
    2.4.1正丝套筒(旋转钢筋拧合的方法):取相应规格的螺纹套筒,套在钢筋端头,用扳手顺时针旋转套筒定位,然后取另一根带螺纹的钢筋对准套筒,顺时针旋转钢筋拧紧为止。
    2.4.2反丝套筒(旋转套筒拧合的方法):适用于弯曲钢筋及其他钢筋不能旋转钢筋的相互连接。把待连接的2根钢筋的端头分别制成右螺旋纹和左螺旋纹,同时将连接用的套筒的内部一半加工为右旋内螺纹的双向螺套。安装时把有右旋螺纹的螺套一端对准有右旋外螺纹的钢筋端头,并旋进1~2牙,把有左旋外螺纹的钢筋对准双向螺套的另一端,用钢钳转动螺套到既定位置,两端钢筋就会自然拧紧。
    2.5 质量检验
    (1) 试验方法
    在对钢筋接头进行检验前,应对钢筋母材进行力学性能检验,试验方法按《金属拉伸试验方法》GB/T228标准中有关条款执行。
    (2) 检验类别
    钢筋接头的性能检验分为两类:型式检验和施工现场检验。
    施工现场检验分为两种:钢筋丝头检验和钢筋接头检验。
    套筒检验为出厂检验。
    (3) 型式检验
    ① 在下列情况下应进行钢筋接头的型式检验:
    a. 接头进行产品或生产鉴定;
    b. 材料、工艺、规格进行改动;
    c. 质量监督部门提出专门要求。
    ② 对每种型式、级别、规格、材料、工艺的接头,型式检验试件不应少于12个;其中单向拉伸试件不应少于6个,高应力反复拉压试件不得少于3个,大变形反复拉压试件不得少于3个,同时,尚应取3根同批、同规格钢筋母材试件做力学性能试验。
    ③ 型式检验的加载方法按JGJ107规程附录A的要求进行(见表8-3-8),接头的性能必须全部符合规程中“*接头性能指标要求。
    ④ 型式检验应由国家、省部级主管部门认可的质量检验部门进行,并出具试验报告和评定结论。
    (4) 套筒的出厂检验
    ① 检验项目
    a. 外观质量检验
    套筒的外径、长度及相关尺寸应符合设计要求,套筒表面应无裂纹和其他肉眼可见的缺陷。
    b. 螺纹检验
    用专用的螺纹塞规进行检验。通规应能顺利旋入,止规允许旋入长度不得超过3P。
    ② 检验方法及结果评定
    a. 对套筒的外观质量检验应逐个进行。
    b. 螺纹尺寸的检验按连续生产的同规格套筒每1000个为一个检验批,每批按10%随机抽检,不足1000个时也按10%随机抽检,且不得少于20个。
    c. 检验方法采用螺纹塞规的通规和止规,满足要求者为合格品,否则为不合格品。
    d. 抽检合格率应不小于97%。当抽检合格率小于97%时,应加倍抽检,复检的合 格率不小于97%时,应判该验收批合格。若合格率仍小于97%时,则应对该检验批套筒进行逐个检验,合格者方可使用。
    (5) 丝头的施工现场检验
    ① 检验项目
    a. 外观检验
    不完整齿(螺纹齿顶宽度超过0.3P)的累计长度不超过2个螺纹周长。
    b. 螺纹检验
    用专用的螺纹环规进行检验。通规应能顺利旋入,并能达到钢筋丝头的有效长度;止规旋入长度不得超过3P。
    ② 检验结果评定
    a. 丝头应逐个进行自检,出现不合格丝头时,应切去重新加工;
    b. 自检合格的丝头,应由质检员随机抽样进行检验。以一个工作班加工的丝头为一个验收批,随机抽检10%,且不得少于20个。当合格率小于95%时,应加倍抽检。复检中合格率仍小于95%时,应对全部丝头逐个进行检验,合格者方可。
    (6) 钢筋接头的现场检验
    ① 施工现场检验前,技术和设备提供单位应向使用单位提交有效的型式检验报告。
    ② 钢筋接头的现场检验按验收批进行。同一施工条件下采用同一批材料的同等级、同型式、同规格接头,应以500个为一个验收批进行检验,不足500个的也应作为一个验收批。
    ③ 对每一个验收批接头,必须于正在施工的工程结构中,随机截取3个试件进行试验,并按JGJ107规程中单向拉伸强度的检验指标判定。
当每个试件的单向拉伸试验均符合强度要求时,该验收批为合格。如有1个试件的强度不合格时,应再取6个试件进行复检,复检中有1个试件试验结果不合格,则该验收批为不合格。
    ④ 在现场连续检验10个验收批,当其全部单向拉伸试件均一次抽样合格时,该验收批的接头数量可扩大为1000个。 
    3.  施工中遇到的一些常见问题以及处理办法
    1. 芦家洞水电站只在闸墩中使用到了套筒连接,一般的仓面中,竖向钢筋都升出仓面,在下料时,难免将混凝土倾倒在钢筋螺纹处,混凝土凝结后难以清理,造成套筒无法扭紧或进入,给施工带来了极大的不便。针对这一现象,项目部决定对升出仓面的螺纹接头戴上帽子,对应的螺纹戴上对应的塑料帽套,既可以防止螺纹粘上混凝土,还可以防止过久没使用的螺纹生锈,打完混凝土后再换下塑料帽套,以备下仓使用。
    2.在检查仓面时,经常会或多或少发现有的螺纹还有丝头露在外面,这就要求我们的钢筋制安人员要严格按照钢筋机械连接的施工规范,严格施工。对露丝接头重新扭紧直至无丝头露出为准。还有一少数现象,丝头没露出来,但是用手都可以旋动相连的钢筋,一般出现这种现象的原因是钢筋丝头加工时,螺纹的圈数不够,导致施工人员认为无丝头外露就拧到位了。上面这两种现象充分说明,混凝土浇筑前,套筒的检查是尤为重要的。