钢筋接头连接质量直接影响到建筑物的施工质量, 特别是水工建筑物的施工质量和使用寿命。目前, 大部分工程普遍采用的钢筋连接方法有绑扎、电弧焊、机械连接等。举世瞩目的三峡千年工程中, 二期工程电站压力钢管进水口及渐变段、压力钢管外包钢筋等部位的大直径 (Φ40、Φ36) 钢筋连接采用了套筒液压冷挤压的方法, 不但施工效率高、进度快, 而且比较经济。二期末及三期开始采用的热墩粗套筒套丝连接技术、滚压套筒套丝连接技术、冷墩粗套筒套丝连接技术等直螺纹连接工艺效率更高、而且更经济。其中的冷墩粗套筒套丝连接技术使用最为广泛。
1 直螺纹接头种类及适用范围
钢筋直螺纹接头按加工方法分为墩粗套丝和滚压套丝两种, 墩粗方法又分为热墩粗和冷墩粗两种。按安装连接方法分为加长丝直螺纹接头和标准丝直螺纹接头, 标准丝长度为3cm, 加长丝为5cm。热墩粗套丝接头适用于各种类型的较为大型及异型钢筋的连接安装, 其特点是安装时将钢筋要连接的端部对齐后将连接套筒旋转连接即可。安装时投入人员较少, 而且较为省力省时。安装时对操作者有一定的要求, 丝头加工速度较慢, 每个接头的成本费用相对冷墩粗的要高一些。滚压套丝适用于短而小钢筋的连接, 大而长的钢筋安装很费力, 而且要求被连接钢筋必须是横平竖直的, 异型钢筋困难很大, 甚至无法安装, 因而适用范围较窄。冷墩粗连接因为有标准丝和加长丝之分可以适用不同大小, 不同形式, 不同规格的钢筋连接安装, 应用范围很广, 而且可以根据不同部位、不同大小, 不同形式的钢筋采用标准丝或加长丝接头, 而且费用相对比较低。
2 钢筋直螺纹接头的加工
三峡工程使用的钢筋直螺纹连接接头的加工, 由经过竞标中标的单位来承接, 其人员素质配备、设备配置都是国内同行业中的佼佼者, 接头的加工质量平均检验合格率都在99%以上。直螺纹接头加工的主要设备有切断机、墩粗机、剥肋套丝机、热墩粗接头还配有电极加热机。热墩粗接头加工时先将接头放入电极加热器中进行加热, 当温度达到800℃~1000℃时立刻转入墩粗机上墩粗, 等其冷却后在套丝机上套丝完成一个接头的加工。冷墩粗接头加工时直接将接头放入冷墩粗机中墩粗, 而后转入套丝机进行接头加工, 剥肋套丝一次成形。滚压套丝省去了墩粗这一工序, 而将钢筋直接在套丝机上滚压套丝, 但套丝之前必须将端部切齐。直螺纹丝头加工完成后立刻在丝头上加保护帽, 加长丝因为保护帽不够长而要装套筒。保护帽和套筒能够在贮运过程中保护丝头防止损坏。
注:表中数据为加工等长 (3米/根) 钢筋标准丝及劳动力相同时所测
钢筋墩粗加工利用了钢筋钢材的可塑性和韧性等特性, 加工后材质性状不会发生多大变化, 可以加工的钢筋直径在φ12~φ40之间。三峡工程经过效益对比后选择了直径在φ25~φ40之间的Ⅱ、Ⅲ级月牙肋钢筋采用直螺纹连接工艺连接钢筋。直螺纹钢筋的接头加工劳动力组合一般是2~4人, 加工工效对比见表1。
3 直螺纹钢筋接头的连接安装
3.1 安装准备
安装前首先根据工作量的大小配备好作业人员, 做好现场安全防范措施, 特殊部位和特殊情况 (如高、临空作业) 做好安全防护。倒运和对位人员根据现场情况统筹安排。连接操作人员2~4人/组, 一般情况为2人/组。其次准备好工具, 如:管、钳、锤子、记号笔、翘杆等。第二, 检查被安装的钢筋丝头是否完好, 连接套筒是否够数, 钢筋是否受污染。第三, 检查运到现场的加工成品钢筋是否与钢筋加工料表中的相一致, 钢筋是否完好。
3.2 连接安装作业
安装时按顺序先将套筒安装到先期埋设预留的钢筋丝头上, 然后将本仓号中与之对应延长安装的钢筋安装上。标准丝头的连接安装比较使用于横平竖直且长度适中 (≤6米) 的钢筋, 操作时需要转动被连接的延长钢筋。但无需做标记只将套筒丝扣旋紧即可。
加长丝的连接安装比较适用于异型及较长 (>6米) 钢筋的安装, 操作时无需转动钢筋, 只将钢筋对位后转动套筒即可完成连接, 操作要求接头钢筋对位准确。加长丝安装前要打标记, 以保证被连接的两个丝头在套筒内的旋入深度相同。安装中还应注意保持被连接的两个钢筋接头的轴心相同, 旋紧过程中不能破坏丝扣, 遇到阻力时要及时查找原因。被损坏的丝头必须割除采用其他的方法连接。
3.3 安装质量检查
三峡工程钢筋直螺纹安装完后需要进行自检和接受抽样检查。自检主要是看丝头旋入是否到位, 套筒有无裂纹或受到损坏。抽样检查主要是监理在现场每500个接头取一组试样 (一般为3个接头) 到试验室进行抗拉、抗剪等试验, 看其强度是否符合要求。
4 接头强度安全有保障
三峡工程中使用的直螺纹接头连接的抗拉、屈服强度检验值。具体见下面表2。
抽取的试样钢材牌号均为HRB335, 直径25mm~36mm级别为Ⅱ级, 直径40mm为Ⅲ级钢。试验均为母材塑断。试验数据均为历次实验的平均值。
5 工效及经济效益
钢筋直螺纹连接技术有70%的工程是在厂内设备上完成的, 现场连接不受天气、设备等因素的影响, 受周围环境的影响也不大, 因此现场安装时可以多组、分工序同时进行, 从而大大提高了生产效率。相对于传统的连接方法, 如:电弧焊、机械、接触电渣焊等安全、经济、快捷。由于安装中不使用辅助设备只要进行简单的人工操作即可, 对工作人员的技能要求不高, 可以组织大规模、集中施工, 在缩短工期、提高进度方面效果明显, 工程量越大越显著, 从而可大副缩减成本。经济对比见表3。
手工电弧焊连接操作时受天气及外界因素影响较大, 遇有阴雨天或相邻坝段高仓号下水影响时必须搭设防雨棚, 保证电焊作业部位的环境干燥, 防止发生安全和质量事故。电弧焊还受到相关设备的影响, 由于焊缝施工进度过慢常常影响其他仓号或其他工序的正常进行, 打乱了正常的施工节奏, 对施工进度更加不利, 而且电焊作业要由专业技能的人员操作, 一般人完成不了此项工作, 所以受人员素质的影响较大, 电焊工的前期培训还要大量的投入。相比之下钢筋直螺纹连接工艺的优势非常明显。三峡工程右岸厂房坝段2 3#钢管坝段EL96.5~98层施工中有1800个钢筋接头, 其中Φ36的1083个;Φ28的444个;Φ25的274个。如果按照传统的电焊工艺施工, 仅仅焊缝连接钢筋就要38~40个班, 约20天, 加上中间的工序所有备仓时间将达到28天。在钢筋接头全部采用了直螺纹接头连接工艺后100吨钢筋只用了9天27个班的时间就安装完成了, 抽检合格率达100%, 使整个浇筑周期效率提高了55%, 进度提前了54%。
6 结语
目前, 直径范围在Φ25~Φ40的Ⅱ、Ⅲ级钢筋在三峡工程中均普遍大量使用直螺纹接头连接工艺。在大坝主体结构钢筋、电站进水口渐变段、压力钢管外包三层钢筋网、坝前拦污栅、电站厂房等重要和普通部位都可以看到它的身影。该工艺在三峡工程成功地得到了应用, 为加快三期工程施工进度, 早日实现三峡伟大工程的胜利竣工作出了贡献。
摘要：三峡工程被称为科技工程, 许多世界前沿的技术和新兴的工艺都逐步得到了推广和应用, 并不断成熟, 为工程的建设屡立新功。钢筋连接采用直螺纹工艺的新技术经过前期的反复试验和总结后在三期大规模推广应用, 极大的提高了钢筋安装的效率, 并且即安全又经济。
关键词：三峡工程,钢筋直螺纹连接,应用
参考文献
[1] 水利水电工程施工组织设计与施工规范实用全书[M].中国城市出版社, 1999.