镦粗直螺纹钢筋接头和滚焊机在桥梁施工中的应用

1魏泽文中铁十局三建公司摘要:研究目的：直螺纹纲筋接头是对钢筋端部冷镦扩粗、切削螺纹,再用连接套筒对接。工程实践表明,这种接头具有接头强度高、质量稳定、施工方便、连接速度快、应用广泛等优点。结合工程实际,介绍直螺纹接头的特点、施工工艺及应用。研究结果：镦粗连接的应用科学地优化了施工工艺，在确保质量满足设计及规范要求的前提下，既提高了施工速度，又减少了制作成本的投入。关键词:滚焊机；钢筋;直螺纹;连接;应用UpsettingstraightthreadfittingsandrollsteelweldersusedinbridgeconstructionWeiseManChinaRailway10BureauoftheThirdConstructionCompanyAbstract:Objective:Classribsstraightthreadconnectorisextendedcoldheadingsteeltiprough,cuttingthread,andthenconnectdockingsleeve.Engineeringpracticeshowsthatthejointhasajoint,highstrength,stablequality,easyconstruction,connectionspeed,widerangeofapplicationsandsoon.Combinationofengineeringpractice,describesthecharacteristicsofstraightthreadjoint,constructiontechniquesandapplications.2Theresults:upsettingtheconnectionofAppliedScienceoptimizetheconstructionprocesstoensurequalityandtomeetthedesignandspecificationsunderthepremiseofnotonlyincreasedtheconstructionspeed,andreducetheproductioncostinputs.Keywords:rollingweldingmachine;reinforcement;straightthread;connection;Application1、新工艺应用背景及相关情况概述汕揭高速公路部分标段穿越繁荣的潮汕经济特区，此处施工用地征拆颇为困难，为满足线形要求故在设计过程中采用了大量的桥梁施工。在桥梁施工过程中笔者切身体会到因为桥梁桩基设计数量繁多及该地特有的复杂地质而给施工作业带来极大不便，以致严重影响了施工进度，例如因为地质的复杂多变无法确定长度的桩基需要设计单位确认后方可终孔从而导致桩基钢筋笼不能提前制作，那么如何优化施工工艺加快桩基钢筋笼制作速度便给我们提出了一个新的课题。新的时代，锐意进取的国人应该图强、谋变同时将科学发展的观念融汇我们的意识当中，以先进的生产力指引我们的事业复兴和繁荣。将传统的钢筋焊接连接方式改进或者替代无疑是一个新的命题，而滚焊机和镦粗套丝这种发展创新的施工工艺的应用本就是对科学发展观的又一例证。现我们以龙坑梅林湖特大桥设计及施工为一个引契点，将笔者对此新工艺的设想、连接性能及施工作业的前景作一个简单介绍。龙坑梅林湖特大桥全长2717.7m，起讫里程K9+882.3～３K12+600，其中该桥桥头桥尾位处山脚，此处桩基长度较短、该桥花岗岩的走向从18m～55m孤石过多、花岗岩的裂隙发育复杂导致桩基的长度无法提前预判，桩基终孔后才进行钢筋笼制作，严重影响下道工序的衔接。2、桩基钢筋笼施工中运用滚焊机和镦粗套丝的结合2.1滚焊机施工的工艺及优点2.1.1滚焊机加工钢筋笼三步骤①钢筋安放将镦粗套丝的钢筋摆放在主料架上，随转驱动机构主筋转动。②固定主筋钢筋笼的主筋进入转驱动机构后将钢筋根据设计的间距及位置进行摆放进入固定机构。③钢筋笼的制作钢筋在旋转中向前移动，机械控制中心输入每分钟的转速控制箍筋的间距，一旁的机械手对箍筋和主筋进行焊接。2.1.2优点①效率高取代了传统的人工操作加工钢筋，减少劳动力，机械作业、一次焊接成型。满足现场的施工进度需要，工日平均生产钢筋笼200m～300m。②质量稳定电子系统进行中央控制，钢筋笼的横向、纵向钢筋质量100%符合设计，焊接饱满匀称，此工艺在本标段施工过程中得到监理及业主的一致好评。分节制作的钢筋笼接头处的明显标记，更是有效的保障了套筒连接接头的精确度。③经济效益节省了大量的劳动力，新工艺应用前后相同工程量比较制作投入成本下降30%，同时施工进度却提高了60%。2.2镦粗套丝施工的工艺及优点以智峰ZFD-32/40型镦粗型直螺纹连接设备(冷镦机)为例，镦粗设备结构简单，操作方便，采用单阀单缸和自动夹紧的结构，全部镦粗动作一步完成，生产效率高。油缸采用优质密封件，使用寿命长，更换模具及维护保养方便。４镦粗型等强直螺纹连接是用专用的镦头机预先将钢筋端部待加工纹段镦粗,使该加工段钢筋直径增粗,然后用专用套丝机对镦粗部分进行套丝加工.套丝直径无极可调，连接时用普通施工扳手将直螺纹套筒连接在钢筋端头螺纹上,即可完成钢筋的对接.镦粗型等强直螺纹连接技术具有性稳定，接头强度大于钢筋母材强度等优点。2.2.1钢筋的制作及连接直螺纹钢筋接头是对钢筋端部冷镦扩粗、切削螺纹,再用连接套筒对接1）直螺纹接头制作工艺三步骤①钢筋端部镦粗钢筋镦粗用的镦头机能自动实现对中、夹紧、镦头等工序,每次镦头所需时间为30s～40s。②切削直螺纹直螺纹套丝也有专用机床可用于不同直径钢筋的套丝加工,并严格保持丝头直径和螺纹精度的稳定性,保证与套筒的良好配合性。连接套筒则在工厂按设计规格和精度制作。③用连接套筒对接钢筋。在现场用连接套筒对接钢筋,利用普通水管钳或扳手拧紧即可。2.2.2接头性能与接头类型①接头类型参照表1可知直螺纹钢筋接头按使用要求分类可分为所示6种类型,可以满足不同情况下的使用要求。标准型接头是最常用的,套筒长度均为2倍钢筋直径,钢筋丝头长度为1倍钢筋直径,套筒拧入一端钢筋并用扳手拧紧后,丝头端面即在套筒中央,再将另一端钢筋丝头拧入并序号形式使用均等1标准型正常情况下连接钢筋2加长型用于转动钢筋较困难场合,通过转动套筒连接钢筋3扩口型用于钢筋较难对中的场合4异径型用于连接不同直径的钢筋5正反丝扣型用于两端钢筋均不能转动而要求调节轴向长度的场合6加锁母型钢筋完全不能转动,通过转动套筒连接钢筋,用锁母锁定套筒５拧紧,利用两端丝头相互对顶力锁定套筒位置。其它类型根据各自使用相应采用。加长型接头长度大于套筒长度,以满足只转动套筒进行连接的要求。在工地上,在墩、桩中均采用标准型接头,盖梁中采用加长型接头②性能镦粗直螺纹钢筋接头的性能应满足强度和变形两方面的要求。其检验指标见中华人民共和国建筑工业行业标准《镦粗直螺纹钢筋接头》(JGPT3057—1999)中表3。若用于直接承受动力荷载的结构时,尚应具有设计要求的抗疲劳性能。为充分发挥钢筋母材强度,连接套筒的设计强度不小于钢筋抗拉强度标准值的112倍。为检测接头的机械性能,抽取在工地采用较多Φ28的钢筋接头试件6个进行破坏试验,试验结果均符合标准要求,破坏全部发生于钢筋母材。2.2.3优点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,从而可确保接头强度大于钢筋母材强度。②性能稳定,可靠度高在接头质量检验时,特意进行了未完全旋合的接头进行试验,试验结果仍能满足要求。③连接速度快,施工操作简单与电焊接头相比,无需电焊设备和临时电力线路,受天气影响小,工效可提高3倍以上。④应用范围广对弯折钢筋、固定钢筋、钢筋笼等不能转动钢筋的场合也可方便使用。3、施工组织及注意事项3.1施工组织3.1.1接头制作:直螺纹钢筋接头施工,可根据结头数量安排机械和人工,丝头制作一般在工厂里进行,根据制作工艺需要,一个制作班组需要4人,分工如下:镦头机操作1人,负责墩粗钢筋；螺纹切削机操作1人,负责丝头加６工并负责保证生产的螺纹丝头质量及与套筒相匹配；另外负责运送钢筋2人,使得整个制作过程成流水作业,作业流程为:送钢筋至镦粗架上———镦粗钢筋———送镦粗后的钢筋至切削架上———切削螺纹丝头并现场检验质量———套上塑料保护套运送堆放场备用。3.1.2接头连接:将制作好的钢筋送至安装现场,根据接头数量和完成时间配备作业人员数量。以标准型接头在墩上安装为例,一般2人一组负责一定数量的接头,1人负责钢筋对位,1人负责连接处安装套筒。在需连接的钢筋旋入套筒后,用水管钳进行加固,使两丝头在套筒中央位置扣上顶紧。2人一组每台班可以安装100个左右接头。3.2施工注意事项3.2.1操作人员必须经过专业培训并持有操作证,否则不得进行此项工作。3.2.2丝头加工工人应逐个目测检查丝头的加工质量。每加工10个丝头应用环规检查一次,并剔除不合格丝头。3.2.3钢筋丝头检验合格后,应尽快套上塑料保护帽或连接筒套,避免雨淋、沾污、遭受机械损伤。3.2.4接头安装后应有专人负责检查接头安装质量,避免漏拧或未完全拧紧。3.2.5钢筋连接施工开始前,应对每批钢筋按规范要求进行接头工艺抽检,抽检合格后方可进行接头连接施工。4、接头质量检验按中华人民共和国建筑工业行业标准《镦粗直螺纹钢筋接头》(JGPT3057—1999)及其配套使用标准《钢筋机械连接通用技术规程》(JGJ107—1996)(局部修订版1998)执行。5、技术经济分析5.1接头质量直螺纹接头质量稳定可靠,不存在焊接接头的脆断现象和绑扎搭接不能承受轴向剪应力的缺７点。直螺纹接头不仅强度高,其抗疲劳性能也很好,可用于直接承受动力荷载的结构上。在当前存在焊工水平较差,焊接质量不稳定的情况下,这类型接头不失为钢筋连接的优选方案。5.2连接效率工程实际应用表明,直螺纹接头比焊接法快得多。接头制作每台班可制作500个～600个。操作十分简单,制作机械体积小、重量轻,便于现场施工；直螺纹接头连接安装施工也是简单可行,只需简单工具,便于高空作业。5.3经济指标接头单价=套筒费+丝头加工人工费+接头安装人工费+小型机具使用费汕梅高速公路潮州段龙坑梅林湖特大桥直螺纹接头单价与一般焊接单价对比表明:其单价比一般焊接接头高出50%以上。但从其接头质量的可靠稳定、工效高、施工简单等优点考虑,其直接和间接技术经济效益明显,综合价格性能比还是较高。6、工程实例汕梅高速公路潮州段龙坑梅林湖特大桥桥长2710m,由2座桥连接而成,主要结构形式为20m跨预应力空心板、30m跨预应力T梁及现浇连续箱梁。连续箱梁部分桥墩高8m～12m,基础为嵌岩桩和摩擦桩，为保证钢筋连接质量,特大桥箱梁部分下部墩柱及桩基础的主筋连接,全部采用直螺纹接头；墩柱施工中,按照设计高度进行钢筋下料，一些边角料的钢筋组合利用，在加工区钢筋截成适当长度,在地面上制作好接头并进行安装,施工简便,受天气影响小,1个工作日,4个工人既可安装完成4～6根墩身钢筋,明显缩短了施工时间。在本标段设计中,T梁段的下部结构为全幅双柱墩及方形独柱墩两种结构,其中方形独柱墩墩身结构尺寸过大并且截面成方形，一次吊装施工比较困难，为加快施工进度,优化施工程序，此８种墩身采用分节制作，前期预埋，待浇注完承台后采用直螺纹接头(加长型)连接。施工过程表明,采用直螺纹接头每个墩柱的钢筋安装时间可缩短1d。由于部分墩位处在村民居住区,钢筋笼在现场加工制作十分困难,桩基钢筋笼主筋在桩位现场焊接难以保证质量,施工中采取将钢筋集中加工制作分节运输到桩位,采用直螺纹接头、现场连接、吊车吊装方法,解决了施工困难。整个特大桥工程采用的直螺纹接头将达到6万多个,目前已施工完成4万多个,检验合格率100%,得到监理工程师及广东省质监站的认可。工程实践表明,采用镦粗直螺纹钢筋接头连接方式接长主筋,结合钢筋笼滚焊机的使用，能确保连接质量、提高工效、解决潮汕地区用地困难，桥