淺談滾壓直螺紋鋼筋連接質量控制

　　臨離高速公路工程大中橋梁設計數量較多、結構形式復雜，其中安家溝大橋、陶家莊1號大橋、郝家溝大橋和棗林互通2號大橋、三川河大橋的大部分橋墩形式為薄壁墩，墩高在12～45 m之間，屬高墩柱范疇。施工采用滑模施工，豎向主筋采取9 m，平分兩節，分段、分層接長。臨離高速公路橋梁墩柱鋼筋的主筋連接主要采用電渣壓力焊和剝肋滾壓直螺紋連接兩種方式。后者具有質量穩定可靠、連接強度高、節省材料、施工方便，速度快等突出優點，目前在橋梁施工中得到廣泛使用，在國內外也是鋼筋籠連接的發展方向。

　　1 剝肋滾壓直螺紋連接與電渣壓力焊工藝、經濟性比較分析

　　電渣壓力焊與剝肋滾壓直螺紋連接在施工工藝和經濟性方面存在如下不利因素。

　　1.1 連接工藝比較分析

　　a)電渣壓力焊施工工藝要求較高，施工現場電壓經常不穩或偏低，極容易造成軸線偏移、彎折、燒傷、焊接不飽滿等質量缺陷，影響鋼筋受力。

　　b)在環境溫度低于-20℃的冬季或雨雪天施焊后冷卻快易發脆，電渣壓力焊不宜施工，但實際的施工進度部署要求是不能避免冬季施工的;而剝肋滾壓直螺紋連接避免了電渣壓力焊的上述不足，可以保證鋼筋施工質量和加快施工進度，更有利于冬季施工。

　　1.2 經濟性比較分析

　　a)對于高墩柱鋼筋密集、傾斜度不在4∶1范圍內的斜向連接等，電渣壓力焊操作困難，施工速度較慢。

　　b)電渣壓力焊施工完成前不能進行水平向鋼筋施工(帶電作業)，無法像套筒施工可同時進行接頭以下部分水平筋、箍筋和豎向鋼筋接長，影響其他工序進展。直螺紋套筒連接單價4.8元/個，采用電渣壓力焊接頭2元/個，主筋每4.5 m連接一次，套筒加工每噸500元左右，但電渣壓力焊與剝肋滾壓直螺紋連接相比，突出問題是：因施工難度增加，施工降效嚴重，施工進度緩慢，對工期影響較大，以致直接增加了大量的工程費用和時間成本。臨離高速公路工程施工中期，由于鋼筋滾軋直螺紋連接簡單、方便、快捷的優點，大多數施工單位在墩柱滑模施工過程中采用了這種鋼筋機械連接方式，薄壁墩主筋的連接全部采用了剝肋滾壓直螺紋連接，大部分實體墩的主筋也采用了這種連接方式。

　　2 剝肋滾壓直螺紋鋼筋連接設計圖及相關參數

　　剝肋滾壓直螺紋連接技術適用于φ12～50 mm的HRB335、HRB400級鋼筋在任意方向和位置的同、異徑連接，還廣泛應用于要求充分發揮鋼筋強度、對接頭延性要求高以及對疲勞性能要求高的混凝土結構中。剝肋滾壓直螺紋連接技術參數按照《鋼筋機械連接技術規程》JGJ 107—2010和《滾軋直螺紋鋼筋連接接頭》JG163—2004，設計圖及相關參數如下。

　　2.1 剝肋滾壓直螺紋鋼筋連接設計圖

　　根據待接鋼筋所在部位及轉動難易情況，選用不同的套筒類型，采取不同的安裝方法，見圖1和圖2。

　　圖1 標準型接頭安裝

　　圖2 正反絲扣型接頭安裝

　　2.2 滾壓直螺紋鋼筋加工參數表

　　臨離高速公路的墩柱主筋采用滾壓直螺紋鋼筋連接的主要規格為直徑25～32 mm范圍，其加工參數如表1、表2、表3。

　　表1 剝肋滾絲頭加工尺寸

　　表2 標準型套筒的幾何尺寸 mm

　　表3 直螺紋接頭安裝時的小擰緊扭矩值

　　3 施工前工藝預檢驗質量控制

　　嚴格控制剝肋滾壓直螺紋連接工藝是確保鋼筋機械連接質量的重心。施工前工藝檢驗質量控制包括工藝預檢驗抽查—工藝現狀調查—不合格原因分析—工藝糾偏—預拼裝檢驗等一系列過程。

　　3.1 工藝預檢驗抽查

　　鋼筋機械連接大面積施工前，在加工場地抽查剝肋滾壓直螺紋鋼筋接頭連接件3根(相應截取母材3根)，試驗結果顯示：該3根接頭均從套筒里拉脫。具體數據見表4，機械連接件母材產地是首鋼長鋼有限公司，規格為HRB335 φ28(本文母材均為同一廠家、同一牌號、同一規格)。

　　表4 HRB335 φ28滾壓直螺紋連接接頭試驗(工藝預檢驗)

　　分析表4檢測數據，鋼筋機械連接施工實測值與規范規定值存在較大差異，3根連接件均從套筒拉脫，連接接頭工藝預檢不合格，存在質量缺陷。

　　3.2 工藝現狀調查

　　對鋼筋加工場機械連接接頭樣品，采取兩周連續抽樣的方法，共抽樣10組，每組樣品母材取樣3、連接件3根，進行拉伸試驗;未檢測殘余變形，殘余變形指標通過檢查鋼筋接頭型式檢驗報告確定。具體數據見表5。

　　表5 HRB335 φ28滾壓直螺紋連接接頭試驗(工藝現狀調查)

　　本次抽樣拉伸試驗結果顯示，合格2組，不合格8組，合格率20%。采集數據結果表明需要進行詳細的質量原因分析。

　　3.3 機械連接不合格主要原因分析

　　a)套筒質量不合格，套筒內絲扣加工不過關;

　　b)人工操作剝肋滾絲機技術不到位，未進行技術培訓;

　　c)半成品加工不過關，鋼筋絲扣加工長度不足，絲扣螺距不符合要求;

　　d)安裝過程中對接不緊密、持力不均勻;

　　e)接未用扭力扳手校核擰緊力矩值。

　　上述一系列不規范操作的累積效應，造成質量波動過大、工藝檢驗不合格。

　　3.4 工藝糾偏

　　3.4.1 控制原材料質量

　　a)母材各項力學性能要符合相關國標要求，并有出廠合格證、材質單等質量證明材料。

　　b)套筒原材料應為45號優良炭素鋼，規格應與鋼筋一致，并附出廠合格證、材質單、型式檢驗報告等有效質量證明材料。套筒長度、外徑、螺紋規格、牙型角狀態是否符合相關要求;套筒外觀應整齊無氧化、牙型飽滿、光潔。

　　3.4.2 控制鋼筋絲頭加工質量

　　a)鋼筋絲頭加工過程從鋼筋下料和HGS-40e剝肋滾絲機加工設置參數是否合理加以控制，例如切口端面形狀是否與鋼筋軸線垂直，滾絲輪與鋼筋加工直徑要相適應，墊圈安裝與滾絲輪螺距相適宜，剝肋行程擋塊的位置要調整至剝肋長度達到要求等。

　　b)鋼筋絲頭加工質量從外觀、外形、尺寸三方面加以控制。絲頭表面無損壞、無銹蝕;絲頭螺紋尺寸、有效螺紋長度要滿足要求;絲頭的有效保護措施等。

　　3.4.3 控制鋼筋連接質量

　　a)絲扣加工后要和套筒進行預拼裝，先檢查套筒和鋼筋規格是否一致、內螺紋牙型和尺寸、表面完好情況。

　　b)連接鋼筋時，要對正軸線將鋼筋擰入連接套筒，鋼筋絲頭要在套筒中央位置頂緊，深入套筒的兩根鋼筋長度要相等，對接緊密。

　　c)按規定的力矩值擰緊鋼筋，安裝完成后用扭力扳手校核擰緊扭矩，不得超擰，擰緊后的接頭應做上標記，防止接頭漏擰。

　　d)檢查校核用扭力矩扳手的檢定證書，力矩扳手的精度為±5%，要求每半年用扭力儀檢定一次。

　　3.4.4 檢查操作工人技能培訓情況

　　加工鋼筋接頭前，操作工人要經培訓持證上崗，不得頻繁更換;對操作班組要進行詳細的技術交底。

　　3.5 預拼裝檢驗

　　3.5.1 外觀檢驗

　　a)檢查絲扣外觀，無破損、無毛茬，絲頭加工尺寸，剝肋直徑、長度、絲頭外徑均滿足規定要求。

　　b)是否能夠順利拼裝，進退自由。

　　3.5.2 力學性能檢驗

　　從預拼裝好的套筒成品中取樣，對每種規格鋼筋的接頭試件取樣不少于3根，進行單向拉伸試驗，檢驗每根鋼筋的抗拉強度;同時對應截取接頭試件的鋼筋母材，進行抗拉強度試驗。檢驗結果如表6，單向拉伸試驗結果合格，且3根機械連接件均短于鋼筋。說明采取前述質量控制措施后，機械連接質量得到預控制。

　　表6 HRB335 φ28滾壓直螺紋連接接頭試驗(預拼裝工藝再檢驗)

　　4 現場施工質量控制及檢驗

　　質量控制要點：在墩柱鋼筋施工過程中，主要通過前述工藝檢驗的一系列技術檢查和有關作業活動，將質量檢測貫穿于施工過程中。將測量的實際數據結果與標準進行對比，并對其差異采取措施進行調節管理，糾正不規范操作，使鋼筋機械連接質量達到《鋼筋機械連接技術規程》JGJ 107—2010技術要求。施工過程中，為了強化機械連接質量，制定了下述質量鞏固措施。

　　4.1 檢查現場技術交底

　　確保作業工人能夠按統一標準規范操作，消除人為因素，避免系統誤差。

　　4.2 鋼筋絲頭現場檢驗和保護

　　鋼筋剝肋直徑、剝肋長度、絲頭外徑、成型的螺紋精度要滿足規定要求。首先加工的絲頭應逐個自檢，不合格的絲頭切去重新加工;自檢合格后隨機抽樣檢驗，按照規定的組批原則，每個檢驗批抽檢10%，且不少于10個，現場絲頭的抽檢合格率不小于95%;合格的絲頭成品，要套上絲頭保護帽或擰上連接套筒，運輸或儲存過程中要采取措施防止機械損傷、防污染等。

　　4.3 鋼筋接頭的現場安裝檢驗

　　按照規程規定的組批原則，檢查接頭外觀質量和擰緊力矩校驗兩項。安裝后的絲頭外露不超過兩扣，鋼筋與連接套筒之間無縫隙;每個驗收批(不超過500個)抽10%進行擰緊扭矩校核，擰緊扭矩值不合格數超過被校核接頭數的5%的返工處理，重新擰緊全部接頭并檢驗擰緊扭矩值。

　　4.4 接頭拉伸試驗

　　按照規程規定的組批原則，每個檢驗批(不超過500個)均在正在施工的結構部位隨機抽查取樣，截取3個試件做單向拉伸試驗及母材抗拉強度試驗;3個接頭抗拉強度均符合規程要求時，該批合格。如有一個試件抗拉強度不符合要求，應取6個試件進行復檢，復檢中仍有一個不符合要求時，該驗收批判定為不合格。

　　在墩柱鋼筋施工過程中，主要通過一系列技術檢查和有關作業活動，將質量檢測貫穿于施工過程中。將測量的實際數據結果與標準進行對比，并對其差異采取措施進行調節管理，糾正鋼筋機械連接的不規范操作，使鋼筋機械連接質量達到《鋼筋機械連接技術規程》JGJ 107—2010技術要求。通過采取上述質量鞏固措施，鋼筋機械連接質量得到很大提高。抽查AK0+137跨線橋實體墩現場鋼筋機械接頭，進行拉伸試驗。抽查采取簡單隨機抽樣，共抽樣12組，接頭拉伸試驗合格率達到100%，抽樣結果如表7。

　　表7 HRB335 φ28鋼筋機械連接接頭試驗(工藝檢驗)

　　5 結語

　　剝肋滾壓直螺紋連接工藝是先將鋼筋端部的橫肋和縱肋進行剝切處理后，使鋼筋滾絲前的柱體直徑達到同一尺寸，然后再進行螺紋滾壓成型，這種工藝制作方便、成本較低，機械接頭操作方便，不受氣候影響，容易保證接頭質量。實際施工過程證明，采用鋼筋套筒機械連接施工效果顯著：

　　a)加快了施工速度，對于變截面外部尺寸為2.5 m×5.0 m薄壁空心墩，豎向主筋連接，采用電渣壓力焊時，墩柱滑升速度為4～5 m/臺班，改用鋼筋套筒連接方式后，滑升速度提升為6 m/臺班，天氣狀況良好時，快達到7 m/臺班。加快了本項目墩柱的施工速度，為在冬季來臨前完成大部分高墩滑模施工奠定了基礎。

　　b)改善了施工質量，使用電渣壓力焊時，經常出現燒傷、軸線偏位，焊包不達標，甚至因趕工期出現過主筋數量短缺的嚴重質量問題;改用鋼筋套筒連接方式后，鋼筋連接質量有了穩固的保證。

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