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镦粗直螺纹套筒连接施工工法 


一、前言  
      多节钢筋笼对接时钢筋接头以前多采用帮条焊形式,不仅浪费材料,而且焊接速
度慢,质量极不稳定,难以保证工程进度和质量,近期逐渐被机械连接所取代,相继开发出锥螺纹、镦粗直螺纹、挤压肋滚压直螺纹、剥肋滚压直螺纹等连接技术。尤其是镦粗直螺纹套筒连接方式,近期正逐步得到推广。 
二、特点  
镦粗直螺纹套筒连接具有以下特点: 

 

 1、强度高; 
镦粗段钢筋切削螺纹后所得截面积大于钢筋原截面积,即螺纹不削弱截面,从而确保接头强度大于钢筋母材强度,能达到(JGJ107—96)《钢筋机械连接通用技术规程》中A级接头标准。 
2、拼装速度快; 
直螺纹套筒短,螺纹丝扣数少,连接时将套筒套在钢筋上用普通扳手拧紧即可,大大降低劳动强度,节约时间。多节钢筋笼对接拼装速度大大加快,施工效率明显提高。 
3、应用范围广; 
可用于弯曲钢筋,钢筋笼等不能转动钢筋的场合,在狭小的场地施工或钢筋排列较密集处也能灵活操作。 
4、适应性强; 
施工连接时不用电、不用气,无明火作业,无漏油、空气污染,现场施工时,雨、雪、低温状态等均可施工,并适用于水下、易燃、超高等特殊施工环境。 
5、性能稳定。 
套筒的生产和钢筋镦粗套丝均在加工场进行,现场仅进行套筒和钢筋连接,排除了现场施工条件对接头性能的影响。 
三、适用范围  
适用于一切抗震与非抗震工业与民用建筑、构筑物的钢筋混凝土结构中带肋钢筋镦粗直螺纹连接施工,适用于φ16- 40mm的国产Ⅱ、Ⅲ级热轧带肋钢筋的连接。  
四、工艺原理  
镦粗直螺纹套筒连接是利用镦粗机先将钢筋端部镦粗,然后再用专用机床对镦粗段进行套丝,通过钢筋端头特制的直螺纹和直螺纹套筒咬合形成整体的一种连接方式。根据其镦粗方式又可分为热镦和冷镦两种形式。热镦是通过电磁波产生900℃以上高温使
钢筋端头加热,再用模具镦压而使接头变粗;冷镦是通过机械模具的挤压而使钢筋端头变粗。本工法适用于冷镦形式。

五、工艺流程及操作要点  

(一)工艺流程 
1、钢筋丝头加工工艺流程: 
钢筋端面平头→镦粗试验确定最佳参数→端头镦粗→钢筋套丝→丝头质量检查→戴帽保护→存放待用 
2、钢筋连接工艺流程: 
钢筋就位→拧下钢筋保护帽和套筒保护塞→接头拧紧→对已拧紧的接头作标记→施工检验→回收钢筋保护帽和套筒保护塞 
(二)镦粗直螺纹操作要点 
1、钢筋端部平头 
钢筋调直后用砂轮切割机或专用切割设备下料。要求钢筋端面垂直于钢筋轴线,端头不准挠曲,不得有马蹄形。钢筋端头不合格的,要用砂轮切割机将端头切除。 2、镦粗试验 
在每一批钢筋进场加工前,均应做镦粗试验,并以镦粗量合格来确定最佳的镦粗压力及缩短量的最终值。 
1)、初始镦粗 
镦粗前镦粗机应先退回零位,再把钢筋从前端插入、顶紧,然后给油泵上压。首先选择一个初始镦粗压力进行镦粗。 
表1 钢筋端头镦粗技术参数一览表 
钢筋规格 Ф16 
Ф18 
Ф20 
Ф22 
Ф25 
Ф28 
Ф32 
Ф36 
Ф40 
镦粗压力(Mpa)  12~14 15~17 17~19 21~23 22~24 24~26 29~31 26~28 28~30 镦粗基圆直径(mm) 
19.5~20.5 
21.5~22.5 
23.5~24.5 
24.5~25.5 28.5~29.5 31.5~32.5 35.5~36.5 39.5~40.5 44.5~45.5 镦粗缩短
尺寸(mm) 12±3 
12±3    12±3 
15±3 
15±3 
15±3 
15±3 
18±3 
18±3 
镦粗长度(mm) 
16~18 18~20    20~23 22~25 25~28 28~31  32~35 36~39 40~43 
2)确定最佳参数 
对镦粗试验加工出来的镦粗成品进行检查,主要检查镦粗基圆直径、镦粗长度、镦粗缩短尺寸等是否符合要求,并根据检查结果调整镦粗压力,直到镦粗出的成品合格率不小于95%,从而确定最佳参数。 
3、端头镦粗 

1)、作业条件 
a、参加作业人员须经过培训,并考核合格 
b、镦粗机、套丝机经检查和空车调试合格,运转正常,最佳技术参数已确定; c、满足钢筋镦粗要求的模具已备全,模具上有相对应的需镦粗钢筋规格标记。

 2)、操作平台 
根据机具数量、个人身高及操作习惯采用钢筋焊接成简易操作支架.

 3)、采用镦粗试验确定的镦粗压力进行镦粗,每根钢筋镦粗完成后都要进行检查,镦粗头不合格的应切掉重镦(钢筋夹持段及镦粗段均应切掉),严禁二次镦粗。

 4、钢筋套丝 

钢筋套丝要在钢筋螺纹套丝机上进行。各类丝头的螺纹加工长度应符合技术提供单位提供的基本技术参数要求。 
5、钢筋连接 
1)、应根据工程实际部位选用合适的连接方法。 
2)、当使用加锁母型钢筋丝头时(连接不便转动的钢筋),先将锁母和标准套筒按顺序全部拧入加长丝头钢筋一侧,然后将待连接钢筋的标准丝头靠紧,再将套筒拧到标准丝头一侧,用扳手拧紧,将锁母与套筒拧紧锁定,则钢筋连接完成。 
3)、连接接头应使用管钳或专用扳手拧紧,使两个钢筋丝头在套筒中间顶紧。拼接完成后,套筒每端不得有一扣以上的完整丝扣外露。加长型接头的外露丝扣数不受限制,但应有明显标记,以检查进入套筒的丝头长度是否满足要求。 
镦粗机
套丝机支架
钢筋一套设备支架布置图镦粗机套丝机
支架
钢筋二套设备支架布置图
钢筋镦粗机
套丝机
6、对已经检查拧紧的接头作出标记。 
7、成品保护: 
1)、套筒在运输和储存时应防止锈蚀和污染,套筒应有保护盖,保护盖上应注明套筒的规格。 
2)、现场分批验收,并按不同规格分别堆放。 
3)、 对加工好的丝头,应用专用的保护帽或连接套筒将钢筋丝头进行保护,防止螺纹被磕碰或被污染。 
4)、钢筋应按规格分别堆放,底部用木方垫好,在雨季要采取防锈措施。 
5)、施工作业时,要搭设临时架子,不得随意蹬踩接头或连接钢筋。 六、材料  
1、钢筋 
直径为16㎜~40㎜的HRB335(Ⅱ级)、HRB400(Ⅲ级)热轧带肋钢筋,符合《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499—1998 标准的要求。钢筋应平直、无损伤; 表面没有裂纹 、颗粒状或片状老锈。 
2、钢套筒 
原材料选用优质碳素结构钢,符合《优质碳素结构钢》GB/T699—1999 标准的要求。套筒表面没有裂纹,表面及内螺纹没有严重的锈蚀。 
套筒材料用45#钢或其它低合金钢。材料性能、质量应符合有关规范的规定。套筒抗拉承载力标准值应达到被连接钢筋的抗拉承载力标准值的 1.15倍,即: 
fsltk×Asl≥1.1.5fth×As 式中, 
fsltk——套筒抗拉强度标准值; ASl——套简横截面面积; fth——抗拉强度标准值; As——钢筋的横截面面积。 套筒的尺寸要求见表2。 
表2 套筒尺寸允许偏差 
型号 
外径(mm) 
长度(mm) 
尺寸 
允许偏差 
尺寸 
允许偏差 
HG40 61 ±0.61 80 ±0.5 HG36 55 ±0.55 72 ±0.5 HG32 49 ±0.5 64 ±0.5 HG28 43 ±0.5 56 ±0.5 HG25 
39 
±0.5 
50 
±0.5 
用于加工套筒的材料应有供货单位质量保证书,套筒应有产品合格证。按到货批量进行进场检查验收。套筒入库前抽取3%的套筒进行质量检验。套筒质量检验要求见表5。套筒表面应标注被连接钢筋的直径,分规格存放,储运时防止锈蚀和污染。 
3、钢套筒和钢筋端部清理干净,钢套筒和钢筋规格一致。 

七、机具设备  
每作业班组应配备的主要机具见表3: 
表3 每个作业班组应配备的机具设备一览表 序号 机具设备名称 规格型号 单位 数量 用途 1 钢筋镦粗机 LD1200~LD1800 台 1 钢筋镦粗 2 钢筋套丝机 QGL-40 台 1 钢筋套丝 3 油泵 

台 1 / 4 螺纹环规(通规、止规) 16-40mm 套 
1 丝头检测 5 钢筋切断机 / 台 1 钢筋下料 6 砂轮切割机 / 台 1 钢筋端面平头 7 专用扳手及管钳 / 套 1 钢筋连接 8 钢筋支架 / 
台 1 作业平台 9 
镦粗模具 
16-40mm 
套 1 钢筋镦粗工具 10 直尺、卡具、钢丝刷、 16-40mm 
套 

检测、清洁等 
八、劳动组织及安全  
1、劳动组织 
每台班应配操作工人4~5人, 其中操作油泵、钢筋镦粗1~2人,套丝机操作1人,丝头质检、盖保护帽及钢筋搬运2~3人。 
2、安全 
1)、未经过操作培训的人员绝对禁止操作设备; 
    2)、设备出现的电器故障,必须由专业电工进行处理;     3)、操作工人进入施工现场应佩带安全帽   
    4)、套丝机和滚丝机设备操作人员,不允许戴手套,衣袖袖口必须扎紧 , 衣扣必须扣牢; 
    5)、 遵守现场施工单位的安全管理规定和各项规章制度; 
    6)、施工负责人应经常对操作人员进行安全教育,提高安全意识,排查各种安全隐患。 
九、质量要求  

(一)质量控制 
1、操作人员必须经技术培训、考核合格后持证上岗。 
2、切断钢筋宜用砂轮切割机或其它专用切断设备(如钢筋切断机),严禁采用气

割方法。 
3、加工丝头时,应选用水溶性切削液,当气温低于0℃时,应掺入15%~20%亚硝酸钠,严禁用机油作切削液或不加切削液加工丝头。 
4、操作前应对设备进行试运行,一切正常后方可开始操作。 
5、镦粗头不得有与钢筋轴线相垂直的横向表面裂纹。不合格的镦粗头,应切去后重新镦粗。 
6、模具、套筒与钢筋应相互配套使用,不得串用,连接前钢筋与套筒应先试套,套筒和钢筋的丝扣应干净,完好无损。 
7、为了保证镦粗直螺纹加工设备正常运转和提高接头的合格率,遇到下列情况之一时,应对设备进行标定。 
1)、新设备使用前; 2)、旧设备大修后; 
3)、设备受损或强烈震动后; 
4)、螺纹及镦粗直径异常且查不出其它原因时; 5)、设备使用超过一年; 6)、接头数超过5000个。 
8、现场截取抽样试件后,原接头位置的钢筋允许采用同等规格的钢筋进行搭接连接,或采用焊接及机械连接方法补接。 
(二)质量标准 1、主控项目 1)、型式检验。 
工程中应用带肋钢筋镦粗直螺纹接头时,技术提供单位应提交有效的型式检验报告,其连接性能应符合《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107—2003 中Ⅰ级或Ⅱ级标准。 
2)、工艺检验。钢筋连接作业开始前及施工过程中,应对每批进场钢筋进行连接工艺检验,检验应符合下列要求: 
a、每种规格钢筋的接头试件不应少于三根; 
b、钢筋母材抗拉强度试件不应少于三根,且应取自接头试件的同一根钢筋;

 c、3根接头试件的抗拉强度均应符合规范的规定;对于Ⅰ级接头,试件的抗拉强度尚应大于或等于钢筋抗拉强度实测值的0.95倍;对于Ⅱ级接头,应大于0.90倍。 
检验方法:检查产品合格证和接头力学性能试验报告。 
3)、钢筋的品种和质量必须符合设计要求和《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002中有关标准的规定 。 
检验方法:检查产品合格证,出厂检验报告和进场复验报告。 
4)、套筒的材质应符合《优质碳素结构钢》GB/T699—1999 标准的规定。 
检验方法:检查产品合格证和出厂检验报告。 2、一般项目 
1)、钢筋的外观检查。 
钢筋应平直、无损伤,表面没有裂纹、颗粒状或片状老锈。 检验方法:使用前观察检查。 2)、套筒的检验 
套筒以500 个为一个检验批,每批按10%抽检,检验结果应符合表4的要求,其抽检合格率应大于或等于95%,否则应抽取双倍数量重新检验 ,若复检合格率仍小于95%,则该检验批应逐个检查 ,合格的方可使用 。 
表4 连接套筒质量检验要求 
序号 检验项目  检验工具  检验方法及要求  

外观质量 目测 
螺纹牙形饱滿,套筒表面无裂纹或其它肉眼可见缺陷。 

外形尺寸 
游标卡尺 
或专用量具 
长度及外径尺寸符合设计要求。 3 
螺纹小径 光面塞规 
通端量规应能通过螺纹的小径,而止端量规则不应通过
螺纹小径。 

螺纹中径 及大径 
通端螺纹塞规 能顺利旋入连接套筒两端并达到旋合长度。 
止端螺纹塞规 
塞规不能通过套筒内螺纹,但允许从套筒两端部分旋合,旋入量不应超过3P。 
注:P 表示螺距。 3)、镦粗检查 
每根钢筋镦粗完成后,都要对镦粗长度和镦粗直径进行检查,镦粗长度要不小于连接长度,镦粗直径要符合表5的要求。 
表5 镦粗段外形尺寸及允许偏差 
钢筋直径(mm) 25 28 32 36 40 允许偏差 镦粗段直径(mm) 28.6 32.6 36.6 40.6 45.6 ±0.2 普通型直径(mm) 28 31 35 39 43 ±0.5 加长型直径(mm) 
43 
46 
50 
54 
58 
±0.5 
4)、丝头检验 
经自检合格的丝头,由质检员随机抽样进行检验,以一个工作班内生产的丝头为一个验收批,随机抽检10%且不得少于10 个,检验结果应符合表6 的要求,其抽检合格率应大于95%。否则应抽取双倍数量重新检验 ,若复检合格率仍小于95%,则该验收批应逐个检查 ,并切除不合格丝头。 
表6 钢筋丝头质量检验的要求 
序号 检验项目  检验工具  检验方法及要求  

外观质量 目测 
牙形饱满,牙顶宽超过0.6mm 秃牙部分累计长度不超过
一个螺纹周长。 
2 外形尺寸 卡尺或专用量具 
丝头长度应满足设计要求,标准型接头的丝头长度公差为+1p。 
3 螺纹大径 光面轴用量规 通端量规应能通过螺纹的大径,而止端量规则不应通过螺纹大径。 

螺纹中径 及小径 
通端螺纹环规 
能顺利旋入螺纹并达到旋合长度。 
止端螺纹环规 
允许环规和端部螺纹部分呢旋合,旋入量不小应超过3P。 
注:P 表示螺距。 
经检验合格的丝头,应立即将一端旋上塑料保护套,另一端用板手拧上套筒,套筒另一端旋上保护塞。完成该工序后,应分批分类堆放,以便运送现场使用。丝头在运输过程中应妥善保护,避免污染和机械损伤。 
5)、接头位置 
受力钢筋的接头位置应相互错开,在任一接头中心至长度为钢筋直径35 倍,且不小于500 mm的区段范围内,有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率不宜超过50%。 
接头宜避开有抗震要求的框架结构梁、柱端的箍筋加密区;如无法避开时,同一截面接头百分率不应超过50%。 
检验方法:观察,钢尺检查。

 6)、接头检查 
钢筋接头处两根钢筋的丝头应在套筒中间位置相互顶紧,单边外露丝扣不得超过一个完整丝扣或三个半扣。 
检验方法:观测。 
接头的现场检验按验收批进行。在同一施工条件下采用同一批材料的同等级、同形式、同规格接头,以500 个为一个验收批,不足500 个也作为一个验收批。对接头的每一验收批,必须在工程结构中截取三个试件做抗拉强度试验,按设计要求的接头等级进行评定。 当三个接头试件的抗拉强度均符合《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107—2003中3.0.5中相应等级的要求时,该验收批评为合格。 
如有一个试件的强度不符合要求,应再截取六个试件进行复验,复验中如仍有一个试件的强度不符合要求,则该验收批评为不合格。 
7)、保护层厚度 
钢筋连接件的混凝土保护层厚度宜满足国家现行标准。《混凝土结构设计规范》GB50010--2002中受力钢筋混凝土保护层最小厚度的要求,且不得小于15mm 。 连接件之间的横向净距不宜小于25mm 。 
十、效益分析  
截止2007年12月10日,泉三高速SMA9合同段完成桩基596根,墩柱500多根,完成直螺纹套筒接头20余万个,合格率为百分之百,破坏试验大部份都断在母材。 
1、改善了施工环境。 
采用传统的焊接工艺施工会造成环境污染,对焊接作业人员的健康带来不利影响。采用镦粗直螺纹套筒连接改善了施工环境,很多工序可以在工厂内完成,减少了现场施工工作量。 
2、加快了施工进度。 
采用传统的焊接工艺施工现场工作量大,劳动强度高,完成的时间长,采用镦粗直螺纹套筒连接缩短了现场施工时间,大大加快了施工进度。采用直螺纹连接钢筋笼对接时间仅为帮条焊的四分之一左右; 
3、稳定了施工质量。 
由于镦粗直螺纹套筒连接的钢筋轴线能保持一致,钢筋受力均匀,等强连接的接头强度一般都比母材高。 
十一、应用实例  
泉三高速SMA9合同段位于福建省永安市,属于重丘地带,山体陡峻,地形波浪起伏,跨越山谷的桥梁普遍采用深桩高墩,钢筋笼均要分多次吊装对接。相对于其他钢筋接头型式,镦粗直螺纹套筒连接具有方便、快捷、高效、可靠等诸多优点,因此,泉三高速公路直径不小于25mm的钢筋均采用镦粗直螺纹套筒连接。 
钢筋接头镦粗直螺纹套筒连接技术先进,但必须首先经过生产性试验,并证实所采用的镦粗直螺纹套筒连接接头在质量上可靠,在实施过程中有严格的工序控制作保证方可推广使用。 

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