某地鐵大直徑鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接質量控制研究

宋俊娜

（中鐵十七局集團有限公司 江蘇無錫 214000）

引言

在地鐵車站現澆混凝土工程施工中，鋼筋的連接方式已經成為影響工程結構質量、進度、操作便捷性及成本投入的重要因素之一。鋼筋焊接接頭由于受主觀和客觀因素的影響（尤其是天氣影響），焊接質量難以保證，而機械連接接頭因其高質量、易施工、操作簡單且價格低廉。鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接是目前應用最廣泛的一種機械連接形式。本文通過介紹某地鐵地下連續墻主筋采用剝肋滾軋直螺紋連接接頭的案例，旨為類似剝肋滾軋直螺紋連接接頭工程項目提供參考。

1 工程概況

無錫地鐵3號線一期土建工程06標包含兩車站（永樂東路站、金海里站），總工期39個月，合同總造價4.397億元。

永樂東路站位于永樂東路與長江北路交叉口東側500m，站長209.9m，標準段寬19.7m。金海里站位于長江北路和緹香路交叉口，站長261.4m，標準段寬19.7m。兩站均為現澆單柱雙跨箱型框架結構，地下兩層島式車站，主體圍護均采用800mm厚地下連續墻，支撐采用混凝土支撐+鋼支撐型式。

考慮鋼筋接頭連接質量及施工成本，本標段兩車站地下連續墻主筋連接接頭采用剝肋滾軋直螺紋連接接頭，兩車站地連墻設計情況見表1。主體結構底、中、頂板橫縱筋及側墻主筋鋼筋、分布筋鋼筋直徑主要有 18mm、20mm、22mm、25mm、28mm、以及 32mm，屬大直徑鋼筋。

表1 兩車站地下連續墻設計情況

2 鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接質量控制

2.1 剝肋滾壓直螺紋連接施工工藝

金海里站、永樂東路站地下連續墻接頭采用鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接接頭，此類接頭通過連貫于兩根鋼筋之間的套筒來實現鋼筋的傳力，是間接傳力的一種形式。其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，其構造如圖1所示。

圖1 鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接接頭構造圖

其施工工藝流程如下：

（1）絲頭加工：鋼筋端面平頭→剝肋滾壓螺紋→絲頭質量檢驗→帶帽保護→絲頭質量抽檢→存放待用。

（2）鋼筋連接：鋼筋就位→擰下鋼筋保護帽和套筒保護蓋→接頭擰緊→施工檢驗。

2.2 現場施工存在質量問題以及原因分析

（1）現場施工問題分析：施工前對直螺紋連接接頭共送檢兩次（每次3組，每組3根），結果均顯示全部合格。但第三方檢測單位在永樂東路站巡檢過程中對已連接好的直螺紋接頭進行現場取樣，結果顯示檢測2組中有一根直徑為25mm的接頭在抗拉檢測中鋼筋從套筒中滑脫，且對應的抗拉強度不符合《鋼筋機械連接通用技術規程》（JGJ107-2010）的相關要求。

（2）接頭檢測不合格原因分析

①套筒產品質量：每批套筒逐一對照生產廠家提供的滾軋直螺紋鋼筋接頭（型式檢驗）報告現場檢查套筒的長度、外徑、螺紋小徑與報告是否一致；

②鋼筋原材料切口：鋼筋接頭絲紋加工前，先采用直螺紋鋼筋套絲用平頭切斷機進行切口處理，并磨光機進行磨平，可保證切口圓滑、平坦；

③接頭連接時擰緊的扭力值：現場已使用數顯扭矩扳手對所有連接接頭進行檢測，扭矩值顯示均符合《鋼筋機械連接技術規程》（JGJ107-2010）規定值；

④直螺紋連接絲頭加工質量：使用對應型號的環通規和環止規對現場100根直徑為25mm的鋼筋絲頭進行檢測。

分別對以上5點進行檢測，僅發現直螺紋連接絲頭加工質量沒有達到設計要求。

2.3 此次接頭檢測不合格原因及預防措施

根據上述分析，導致鋼筋機械連接不合格的主要原因是人工絲頭加工質量差，進而導致加工出來的鋼筋螺絲的外徑小于套筒內徑。因此，使用環通規及環止規加強對鋼筋加工絲紋的質量檢測尤為重要，在后續的施工中，將金海里站及永樂東路站地下連續墻直螺紋連接接頭使用環通規及環止規進行鋼筋接頭檢測的頻率由10%提升至20%。

目前，兩車站一期可施工地連墻均已施工完成，施工過程采用以上所述質量控制措施，鋼筋直螺紋連接接頭質量穩定可靠，在后續施工中各項檢測均顯示合格。

3 鋼筋鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接經濟性分析

下面以永樂東路站主體結構鋼筋接頭施工為例進行鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接與傳統焊接的經濟性對比分析。

接頭經濟性分析：

（1）相關工程量計算

永樂東路站主體結構鋼筋直徑大于18mm的，均采用鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接接頭。

①鋼筋接頭數量計算

永樂東路站一個結構段長度設為26m，結構段寬度19.7m，負一層負二層總凈空取10.95m，底、中、頂板橫縱向鋼筋、梁主筋、側墻分布筋均為機械連接接頭，鋼筋間距均取150mm。計算一個結構段板及側墻分布筋的機械連接接頭數約為：2661個，同時考慮每個結構段底、中、頂板橫縱梁機械連接接頭為345個，按照8個結構段計算，則接頭總數約為：

（2661+345）×8=24048 個

②根據項目對主體工程量計算結果，永樂東路主體結構鋼筋直徑為18mm、22mm、25mm、28mm、以及 32mm 鋼筋總重約為 1795t。

（2）設備物資投入分析

永樂東路站主體結構鋼筋接頭施工，所使用的設備物資投入如表3所示。

通過上述比較可知，采用鋼筋滾軋直螺紋連接設備物資投入的費用比焊接設備投入的費用多24078元（11392元-89144元=24078元）。

（3）工作效率分析

①焊接需要兩三名焊接工人聯合作業，再配以10～15人運輸。而采用鋼筋滾軋直螺紋連接不需要焊工，操作人員只需持證參加培訓；

②焊接工作由于受天氣影響和場地等條件的限制，無法全天施工，且焊接時間需要單根10～12min。而鋼筋滾軋直螺紋連接操作簡單、易學，不受天氣影響，可全天施工，且施工速度快，只需要4～6min就可以完成；

③由于成品鋼筋運輸受車輛、道路場地等影響，焊接時需要將材料分段運輸到施工現場，同時施工現場還需要平整的操作場地和大功率發電機[1]；而鋼筋滾軋直螺紋連接只需要加工區套好絲，然后運輸到工作面連接、緊固。鋼筋滾軋直螺紋連接操作簡單、靈活性強，使用它不僅可以提高工作效率，還能降低運輸成本；

表3 設備物資投入表

由上可知，使用剝肋滾軋直螺紋連接，每個接頭所用的時間比焊接平均縮短6min。在主體結構施工中，共計24048個接頭，總共節省約2405h。除了工期節約，一個電焊工人每工日按260元計算，這樣使用剝肋滾軋直螺紋連接接頭可節省人工費26260元。

（4）材料節約分析

①焊接工程

以直徑為25mm的鋼筋為例，搭接長度按照0.25m計算，需要多耗費焊接頭 24048個，即 72144元〔24048×0.25m（單個接頭）×3.85kg/m×3元/kg=72144元〕。

②鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接

鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接鋼筋接頭無搭接，故接頭處無鋼筋消耗。

（5）鋼筋損耗率分析

經查找相關文獻[2]，若采用剝肋滾軋直螺紋連接，鋼筋的綜合損耗率為1.8%（鋼筋損耗率為鋼筋頭和廢棄處理品占鋼筋總量的百分比），而采用焊接，鋼筋的綜合損耗率為4.9%，鋼筋總重取1795t，故按照鋼筋損耗率計算，直螺紋連接相比焊接可節省費用約：1795t×（4.9%-1.8%）×2000元（鋼筋成品與殘值的差價）=111290元。

（6）節能和環境保護方面的分析

采用鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接技術，其工作效率明顯高于焊接技術，不僅大大縮短了施工時間，同時還節約了大量的能源，并且加工過程中不會有明火產生，減少了火災的發生率。另外，焊接經常灼傷人體皮膚，對工作人員的視力也會有很大的損害。因此，在節能和環境保護方面，鋼筋滾軋直螺紋連接比焊接有優越性。

4 結束語

本文通過對鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接接頭施工過程中遇到的質量問題進行分析，提出了相應的質量控制措施，可為類似工程施工問題提供參考；通過不同形式的鋼筋接頭在永樂東路站主體結構施工中應用的實際計算，鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接接頭比焊接接頭節省約185616元，與此同時，在質量、工期、安全、環保和節能等方面，鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接接頭的優點也是顯而易見的。因此，在類似工程施工中，更具有推廣價值。