鋼筋直螺紋連接工藝在南水北調工程中的應用

湛影超

（河北省水利工程局 石家莊 050021）

1 引言

南水北調工程中倒虹吸工程、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，技術人員在鋼筋連接工藝上進行了焊接工藝試驗，發現與傳統的手工電弧焊相比，鋼筋直螺紋連接工藝能夠實現加工制作程序化，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生的電弧熱進行焊接的一種熔焊方法。其特點是，輕便、靈活，可用于平、立、橫、仰全位置焊接，適應性強、應用范圍廣。適用于構件廠內焊接，也適用于施工現場。可用于鋼筋與鋼筋，鋼筋與鋼板、型鋼的焊接。

搭接焊在焊接前須將鋼筋預彎，該種接頭由于預彎在接頭處產生扭矩，在混凝土構件試驗中該處混凝土有被提前壓碎的現象，在焊接接頭頸部熱影響區內脆性增加，且焊接時易產生“咬邊”、“夾渣”、“焊縫不飽滿”等缺陷，在外力作用時容易脆斷，做破壞性試驗時往往在接頭頸部脆斷，做疲勞試驗時其疲勞性能只達到47.6萬次。疲勞破壞已成為工程建筑的一大災害，許多工程失事都是接頭處產生疲勞破壞引起的。

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。可根據需要制作直徑為16～40mm的鋼筋直螺紋連接套，連接套制作材料為45號優質碳素結構鋼或其他經試驗確認符合要求的鋼材。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準值的1.10倍。接頭的性能符合JGJ107—96A《鋼筋機械連接通用技術規程》級接頭性能的規定。

3.1 工藝特點及制作流程

鋼筋滾軋直螺紋連接的工藝的特點是：?接頭強度高：等強級接頭，100%發揮鋼筋強度，能達到JGJ107—96《鋼筋機械連接通用技術規程》中A級接頭標準；?連接速度快：套筒短，螺紋扣數少，使用方便；連接時將套筒套在鋼筋上用普通扳手擰緊即可，大大降低勞動強度，節約時間；?應用范圍廣：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動的場合；?適用性強：接頭質量可靠，現場施工時，風、雨、停電狀態，水下、超高環境均適用；?節材、節能、經濟：在同等級的鋼筋連接中，比傳統焊接節省連接用鋼材60%左右；?適應環保要求：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→機械加工（絲頭加工）→套絲加保護套→工地連接。所加工的鋼筋應先調直后再下料，切口端面與鋼筋軸線垂直，不能有馬蹄形或撓曲。下料時，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，有效絲扣內的禿牙部分累計長度小于一扣周長的1/2。已加工完成并檢驗合格的絲頭要加以保護，鋼筋一端絲頭戴上保護帽，另一端擰上連接套，并按規格分類堆放整齊待用。鋼筋連接時，鋼筋的規格和連接套的規格一致，并確保絲頭和連接套的絲扣干凈、無損。

3.2 質量要求和檢驗

3.2.1 質量要求

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

b.套筒。套筒表面無裂紋和其他缺陷，外形尺寸（包括套筒內螺紋直徑及套筒長度）應滿足產品設計要求。

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），并用工作扳手擰緊，使兩鋼筋端面頂緊。

3.2.2 質量檢驗

加工人員加工時逐個目測絲頭的加工質量。每加工10個絲頭應用相應的環規和絲頭卡板檢測1次，并剔除不合格產品。自檢合格的絲頭，再由質檢人員對每種規格加工的絲頭隨機抽樣檢驗，以一個工作班生產的絲頭為一個檢驗批隨機抽樣10%，且不得少于10個，進行鋼筋絲頭質量檢查。如有一個絲頭不合格，應加倍抽檢，復檢仍有不合格絲頭時，即應對該批全數檢查，不合格的絲頭應切去重新加工，經再次檢驗合格后方可使用。已檢驗合格的絲頭應戴上塑料帽或連接套和保護塞加以保護。

套筒材料選用45號鋼或其他低合金鋼。套筒入庫前按一定的比例抽樣，用肉眼和卡尺檢查外觀質量，用塞規檢查螺紋直徑。套筒的質量要求：當其與鋼筋同時受力時要后于鋼筋本體破壞。因此在套筒斷面設計時，套筒抗拉承載力標準值是按大于被接鋼筋的抗拉承載力標準值的1.15倍考慮的，即

式中fsltk——套筒抗拉強度標準值；

Asl——套筒的橫截面積；

ftk——鋼筋抗拉強度標準值；

As——鋼筋的橫截面積。

現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符合相應要求：?每種規格鋼筋的接頭試件不少于3根；?對接頭試件的鋼筋母材應進行抗拉強度試驗；?3根接頭試件的抗拉強度尚應均不小于母材抗拉強度或1.05倍母材抗拉強度標準值。接頭的現場檢驗按驗收批進行，同一施工條件下采用同一批材料的同等級、同型式、同規格接頭，以500個為一個驗收批進行檢驗與驗收，不足500個也作為一個驗收批。

4 手工電弧焊和直螺紋連接工藝經濟性分析

從經濟性分析，手工焊接生產效率低，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，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接頭成本見表1，直螺紋連接單個接頭成本見表2。

表1 手工電弧焊接單個接頭成本

表2 直螺紋連接單個鋼筋接頭成本

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及其以上的鋼筋時經濟效益更顯可觀。

5 結語

鋼筋直螺紋連接工藝在南水北調工程中得到了越來越廣泛的應用。實踐證明：與傳統的鋼筋連接工藝相比較，采用鋼筋直螺紋連接技術取得了非常可觀的經濟效益，加快了工程進度，保證了工程質量，得到了工程各方面的認可，達到了既節約能源又節省工期的目的。