橋梁工程建設中的鋼筋直螺紋機械連接技術

呂先明

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

鋼筋機械連接是隨著工程建設水平逐步提升而衍生出的新型技術，其兼具套筒擠壓和錐螺紋連接的各項應用優勢，具有接頭強度高、施工便捷、安全可靠等特性，在現代工程中取得廣泛的應用。

1 工程概況

某橋梁工程總長2856 m，主橋采取74.6 m+6×120 m+74.6 m預應力混凝土變截面剛構連續組合箱型梁橋，并設有南岸引橋和北岸引橋。橋梁工程建設中，各類粗鋼筋均采取直螺紋接頭連接的方式。主橋施工中，基礎部分采用鉆孔灌注樁高樁承臺結構，承臺主筋材料為Φ32 mmⅡ級螺紋鋼，為直螺紋連接形式。引橋基礎結構形式為Φ1.8 m 鉆孔灌注樁，以Φ25 mmⅡ級螺紋鋼為基礎材料，直螺紋接頭總量約25 000 個。

2 鋼筋直螺紋機械連接技術的應用優勢

（1）強度高。連接接頭通常具有較高的強度，在具備此特點后，能夠給連接作業創設良好條件，從而提高連接精度。

（2）施工便捷。直螺紋機械連接的方式對現場作業條件未提出特定的要求，在鋼筋堆放密集區或是狹窄區域均能夠快速完成連接作業，且各類配件及鋼絲頭均根據施工需求提前預制成型，給鋼筋機械連接創設了良好條件。

（3）使用范圍廣。無論鋼筋連接的方向如何，或是各鋼筋的直徑存在何種變化，均可快速將鋼筋連接到位。

（4）環保效益顯著。鋼筋連接期間無明顯的環境污染問題，材料得到充分的利用。

（5）穩定性強。自然因素以及人為因素對鋼筋直螺紋機械連接作業的干擾相對較小。

直螺紋機械連接是現階段工程建設領域較為主流的螺紋連接方式[1]，其工作思路在于先將鋼筋端部墩粗，經切削處理后使其呈直螺紋狀，若無誤則通過套筒實行鋼筋對接。相比于鋼筋原截面的面積，經墩粗、切削處理后，所得鋼筋的凈截面的面積相對較大，接頭強度顯著高于母材強度。通過應用鋼筋直螺紋的方式，可有效保證接頭質量，同時施工較為便捷，適用范圍較廣，綜合應用效果良好[2-3]。

3 鋼筋直螺紋機械連接技術的應用要點

3.1 準備工作

配套1 臺墩粗機和1 臺套絲機，規劃鋼筋加工場地，于該處完成各鋼筋絲頭的加工作業。墩粗機安裝時應檢測其夾具中心線的位置，該部分必須與套絲機主軸中心線維持相同的高度，且必須與待加工鋼筋的中心線重合。各連接套筒的各項指標均要滿足要求，需附帶出廠合格證等相關具有質量證明性質的資料。

墩粗直螺紋的技術細節較多，對工藝水平提出較高的要求，因此參與作業的人員必須經過技術培訓，落實持證上崗制度。根據經驗，每班操作人員以6～8 名為宜，油泵及鋼筋墩粗由1～2人完成，套絲機由1 人操作，剩余人員負責現場鋼筋搬運、質檢等相關工作。

3.2 鋼筋下料

以砂輪切割機為主要設備，根據設計要求合理下料，嚴格控制鋼筋切割端面的位置，切割面與鋼筋軸線垂直，端面偏角應≤4°，若不滿足要求則需及時調整切割機工作狀態。

3.3 鋼筋端部墩粗

鋼筋墩粗所用設備為墩頭機，具體涉及到對中、夾緊、墩頭等工序，操作前應保證墩粗機退回零位，將待處理的鋼筋從前端插入。各批次鋼筋均需要經過墩粗試驗，以所得的墩粗量為基本依據，合理調整墩粗壓力和縮短量的最終值，保證施工工藝的合理性。

3.4 切削直螺紋

以鋼筋螺紋套絲機為主要設備，合理切斜直螺紋，正常工況下單臺設備每班加工的絲頭總量可達到400～600 個。按照要求合理加工直螺紋接頭后，需隨即配套保護套。鋼筋籠主筋的兩端分別設置標準型絲頭和加長型絲頭，以便后續施工中能夠根據需求及時接長鋼筋籠。嚴格控制螺紋加工長度，具體要求見表1。

表1 螺紋加工長度mm

3.5 鋼筋連接

鋼筋連接前需做好準備工作，全面檢查鋼筋的規格，分析其是否與套筒形成相配套的關系；檢查螺紋絲扣，不可存在缺陷、附著雜物等異常狀況。根據接頭的類型采取相適應的連接方式。

（1）標準型絲頭接頭。設置好連接套筒后，將其中的一端鋼筋擰至被連接鋼筋上，利用小管鉗擰緊，以保證穩定性；通過2根鋼筋對頂緊固，嚴格控制好套筒兩端絲扣的外露量，不宜超過1 個完整扣。此方法主要被應用于承臺鋼筋連接中。

（2）加長型絲頭接頭。根據要求選擇合適規格的套筒，將其擰至加長絲頭鋼筋的一側，再將套筒擰回至標準絲頭一側，利用管鉗緊固。此方法主要被應用于鋼筋籠主筋連接中。

3.6 質量檢驗

（1）端頭墩粗。鋼筋端頭經過墩粗處理后，需全面檢查其外觀質量，允許存在少量的縱向裂縫，但存在任何橫向裂紋時均被視為不合格。

（2）絲頭。直螺紋連接全流程中，絲頭加工質量的控制為重點環節，必須保證絲頭的質量達到設計要求，具體的檢查項目、方法及標準見表2。

表2 絲頭質量檢驗控制

（3）刀具。裝刀或調刀時均要詳細檢查前5 個絲頭，后續按照10%自檢，施工完成后質檢人員按5%抽檢，期間的各項數據均要得到完整的記錄。絲頭滿足要求后，在其一端戴上塑料保護帽，再選擇同規格的套筒，將其穩定在另一端。若絲頭質量不滿足要求，需及時標記，將該部分切除后再重新制作。

（4）接頭抽檢。按照每500 個一批的方式依次組織抽檢作業，各批次檢測數量以3 個為宜。以檢驗結果為依據，若接頭存在質量問題，需及時處理到位。

（5）工藝性檢驗。以JGJ 107—2016《鋼筋機械連接通用技術規程》為主要依據，在加工連接前組織檢驗，根據需求配備相應設備、量具等相關工具，在各類規格的鋼筋中分別選取3 根試件，經靜力拉伸試驗后分析結果，若滿足要求即可投入使用。

（6）經濟效益分析。在施工速度及人工消耗方面：與搭接焊相比直螺紋連接速度提高3～5 倍，人工消耗降低40%～50%。在材料消耗方面：直螺紋連接更加節約鋼材，成本降低率達10%～30%。鋼筋連接接頭產生的綜合效益計算（均按信息價定額價與實際施工成本價計算）：本工程應用直螺紋連接技術與傳統的鋼筋搭接相比，經測平均每個接頭節約成本約4 元，共節約成本10 萬元（2.5 萬個接頭，4 元/個）。

4 直螺紋鋼筋機械連接作業注意事項

4.1 施工方案

以現場情況為準，編制科學的施工方案，保證接頭性能等級、材料品質、接頭截面面積、質量驗收標準等方面均符合規范。

4.2 保護措施

鋼筋直螺紋機械連接時需采取接地保護措施，以便給作業人員的安全提供保障。若施工期間存在異常狀況，需及時暫停作業，關閉總電源開關，明確具體故障類型及成因，采取針對性的處理措施。

4.3 拐筋和防護

絲頭加工過程中若遇到拐筋，則必須優先加工絲頭，在此基礎上進行鋼筋彎曲。若未按照該流程有序操作，則容易損壞設備。鋼筋搬運期間需加強防護，不可出現碰壞絲頭等異常狀況；若絲頭不滿足質量要求，則必須重新切斷滾絲。

4.4 混凝土保護層

鋼筋連接套施工中應充分考慮到混凝土保護層的厚度情況，具體可參照GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》的相關規定，應滿足保護層最小厚度的相關要求，且理論上至少需達到15 mm，否則難以發揮出有效的防護作用。連接套筒安裝時，要求橫向凈距至少達到25 mm。

4.5 力矩扳手

鋼筋連接時，鋼筋規格與連接套筒規格應一致，并檢查絲頭和套筒的絲扣是否潔凈、無損。現場連接時使用力矩扳手安裝擰緊。連接前，應檢查力矩扳手顯示力矩值和鋼筋型號是否與現場實際相對應，連接時鋼筋應對正軸線。兩把力矩扳手配合使用，一把力矩扳手固定一端，另一把扳手旋進，直至力矩扳手達到調定的力矩值并發出響聲。

4.6 驗收

連接完畢后隨手畫上油漆標記，以防有的鋼筋接頭漏擰。擰緊后套筒兩側外露的完整絲扣不得超過1 絲。施工時注意安裝的接頭百分率不得超過規范規定要求，對已擰緊的接頭要做好標記。力學性能檢驗按JGJ 107—2016《鋼筋機械連接通用技術規程》的規定，同一批材料的同等級、同型式、同規格接頭，以500 個接頭為一個驗收批，不足500 個也作為一個驗收批，現場隨機截取不少于3 個接頭試件進行抗拉強度試驗。Ⅰ級接頭抗拉強度應大于鋼筋實際抗拉強度或1.1倍鋼筋抗拉強度標準值，Ⅱ級接頭抗拉強度應大于鋼筋抗拉強度標準值。

5 結束語

鋼筋直螺紋機械連接技術在現代化的橋梁工程建設領域取得廣泛應用，作為一種新型形式，其具有強度高、施工便捷、適用范圍廣等優點。相較于搭接焊，通過應用鋼筋直螺紋機械連接技術不僅能提升施工效率3～5 倍，人工消耗降低40%～50%，而且節約鋼材。該工藝能有效保證鋼筋接頭的質量，構建穩定的結構框架體系，給橋梁其它環節的施工奠定良好基礎。但鋼筋直螺紋機械連接技術的應用要點較多，施工單位必須依據規范將各項工作落實到位，充分發揮出該項技術的優勢。