抗疲勞機械連接套筒施工及檢測技術

張偉

（中鐵建工集團北方工程有限公司，天津 300451）

1 背景

伴隨我國全面建設小康社會的大踏步前進，建筑規模隨之不斷擴大，這在一定程度上促進了建筑工程鋼筋加工技術的日趨成熟。鋼筋直螺紋套筒連接技術可以增強連接可靠性、提高螺紋成型精度和滾絲輪使用壽命、節約資源等。為了滿足地下車站、橋梁等更高的可靠性要求，抗疲勞機械連接套筒的應用顯得尤為重要，其在提高機械連接的可靠性的同時也滿足了施工速度快的優點[1-2]。

2 工程概況

站房工程總建筑面積為86168m2，建筑規模為地下2 層，其中地下一層包括候車大廳及設備管理用房；地下二層包括站臺、軌行區、設備用房等。地面層為雙向螺旋線型單層網殼結構采光屋面，主要采用半順半逆作法施工。

3 應用實例

于家堡站作為京津城際延伸線的終點站，本站房工程地下車站為雙層框架結構，根據設計文件結構構件均超高、跨度超大、超重屬于重大危險部位。本工程主體結構采用直徑較大鋼筋，直徑20mm 以上全部采用機械連接。地鐵Z1 線為島式站臺車站，設計時考慮負二層底板長期處于地鐵震動荷載，為了有效減少結構梁板長期疲勞破壞，對市政地鐵范圍56～59 軸負二層底板所有鋼筋連接全部采用抗疲勞機械連接套筒連接。有效的增加了這塊底板鋼筋的抗疲勞強度，鋼筋的接頭更加穩定、可靠。

4 技術特點

本工法具有易于掌握的操作技術，同時施工設備簡單、施工速度快；接頭性能可靠、節約鋼筋、抗疲勞強度要求較高；施工不受氣候條件影響，尤其在易燃、易爆、高空等施工條件下作業安全可靠。適用于鋼筋在任何位置與方向的連接及對于抗疲勞強度有較高要求的工程。通過連接件的機械接合或鋼筋橫截面的承載作用，將一根鋼筋的力傳遞給另一根鋼筋的一種連接方法。加大套筒外徑，增加套筒長度，提高套筒的疲勞強度。

5 關鍵施工技術

5.1 施工工藝流程

抗疲勞套筒進場檢驗→鋼筋下料、端面平頭→鋼筋剝肋和滾軋螺紋→絲頭質量檢驗→安裝絲扣保護帽、分類堆放→運輸安裝→套筒連接→接頭檢驗→完成

5.2 施工操作要點

5.2.1 抗疲勞套筒進場檢驗

抗疲勞套筒現場檢驗：抗疲勞套筒進場時必須嚴格檢驗，嚴把質量關。

供貨單位必須出具抗疲勞連接套筒的出廠合格證，套筒的規格、尺寸，材料、螺紋的公差、規格和精準等級必須要符合設計圖紙的相關要求。

5.2.2 下料平頭

鋼筋應先調直并用無齒鋸切去端頭30mm，保證切口斷面與鋼筋軸線垂直。端部不直的鋼筋必須預先矯直，并按規定要求，切口端面必須與軸線垂直，不得出現馬蹄形或翹曲。切割機或氧氣空心切割無法滿足的加工精度要求，使用砂輪刀具根據材料的長度逐個切割。

5.2.3 鋼筋剝肋滾扎螺紋

鋼筋滾扎直螺紋連接是采用專門的直螺紋套絲機對鋼筋端部進行滾扎，這樣經過滾輪將鋼筋端頭部分壓圓，并一次性滾出螺紋和套筒螺紋的方式形成的鋼筋機械接頭強度性能十分穩定。

5.2.4 直螺紋套絲機操作要點

（1）鋼筋規格應與滾絲器調整一致，螺紋滾軋長度應滿足行業規范要求，即鋼筋頭螺紋的有效螺紋長度必須為套管長度的1/2，鋼筋頭長度公差為0～2.0p（p 為螺距）。

（2）螺紋的不完整扣中，大徑不高于螺紋中徑的，總長度不允許超過三個螺紋周長。

（3）鋼筋絲頭不得有嚴重的銹蝕和損壞。

（4）為防止鋼絲端在裝載、吊裝和搬運過程中被弄臟或損壞，經檢驗合格的絲頭必須一端戴上保護帽，另一端擰緊連接套管。按照規格分類好，整齊堆放備用。

（5）接頭連接質量的好壞直接影響鋼筋滾軋直螺紋絲頭的質量，鋼筋絲頭自檢合格后，應依照要求對各規格的加工批進行10%比重的隨機抽檢，數量上不得少于10 個，并做好檢驗記錄。

5.2.5 接頭檢驗

（1）取樣規則。①對每種型式、等級、規格、材質、工藝的鋼筋機械連接接頭的人型式檢驗取樣至少為9個，包含3 個以上單向拉伸試件、3 個以上高應力反復拉壓試件，以及不少于3 個大變形反復拉壓試件，同時需再取3 根鋼筋試件用于抗拉強度試驗，全部試件應在同一根鋼筋上截取。②每一批進場鋼筋都需取樣檢驗。各種規格的鋼筋接頭試件要達到3 根以上；鋼筋母材抗拉強度試件3 根以上，接頭試件取自同一根鋼筋。③接頭的現場檢驗按驗收批進行統一施工前提下的統一批質料的同等級、同規格接頭，以500 個為一個驗收批進行，不足500 個也應作為一個驗收批。

（2）結果評定。每批3 個接頭試件的抗拉強度皆達到等級要求，則為合格；若其中一個試件的強度未達標，則再次抽取6 個試件復檢，此時復檢結果中如仍出現1 個試件的強度不達標，則判定為不合格。

6 材料與設備

6.1 材料

鋼筋，抗疲勞連接套筒，鋼筋保護帽，水溶性切削潤滑液，亞硝酸鈉等。

6.2 設備

塔吊，滾扎直螺紋套絲機，管鉗扳手，力矩扳手，螺紋環規、止規，無齒鋸，鋼筋調直機等。

7 質量控制

7.1 材料的質量控制措施

（1）基本要求。①經檢驗核定符合有關鋼材的現行國家標準及JGJ107 的有關規定的鋼材，如45 號優質碳素結構鋼，適宜作為抗疲勞套筒原材，其供貨商需要提供相應質量證明。②抗疲勞套筒尺寸應滿足產品設計要求。套筒的尺寸偏差應符合表1 的要求。

表1 套筒的允許偏差單位：mm

（2）質量要求。①外觀質量：抗疲勞套筒外表不能有裂痕和肉眼可見的缺陷，螺紋牙型要飽滿，內外皆不得有嚴重的銹蝕。②內螺紋尺寸的檢驗：使用專用螺紋塞規進行檢驗，塞通規必須能順利擰緊，塞止規擰進的長度不能超過3P。

（3）檢驗方法及頻率。①逐一進行抗疲勞套筒或鎖母的外觀質量檢驗。不合格的不準使用。②按照連續生產的套筒或鎖母每500 個為一個檢驗批，進行抗疲勞套筒或鎖母的內螺紋尺寸檢驗，每批隨機抽檢10%，少于500 個的，按一個檢驗批計。

7.2 抗疲勞套筒質量檢驗要求

7.2.1 鋼筋檢驗

（1）鋼筋應符合現行國家標準《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》（GB1499）及《鋼筋混凝土用余熱處理鋼筋》（GB13014）的規定。

（2）按照規范要求對鋼筋進行抽樣檢驗（進口鋼材須有商檢證明書），鋼筋原材強度需要滿足設計要求，不符合要求的鋼筋禁止使用。

（3）鋼筋直徑不允許有過大的偏差，偏差超過允許范圍會導致剝肋后不圓整或直徑偏小等問題，繼而出現加工的絲頭有禿牙、斷牙情況，對接頭的強度產生不利影響。

7.2.2 絲頭加工與檢驗

（1）絲頭加工。①鋼筋絲頭的螺紋需要與抗疲勞套筒的螺紋對應符合，公差帶要嚴格對照GB/T197 的要求。②在滾扎過程中，要按照生產數量1：10 的比例對絲頭尺寸及絲扣情況進行檢查，及時根據偏差問題調整滾絲機。應將鋼筋的剝肋過程嚴格控制為一次，不得二次剝肋，對不合格的絲頭應切掉，重新加工。

（2）現場檢驗。①檢驗項目。絲頭加工現場檢驗項目、方法及要求見表2。②加工工人應逐個目測檢查絲頭的加工質量，每加工10 個絲頭應用環規檢查一次，并剔除不合格絲頭。

表2 絲頭質量檢驗要求

7.3 鋼筋連接和檢驗

（1）鋼筋連接。①接頭需使用精度為±5%用力矩扳手擰緊。且每半年需用扭力儀檢定一次。②鋼筋連接時，要對正軸線把鋼筋擰進抗疲勞套筒中，再用力矩扳手擰緊。接頭擰緊值要滿足表3 中所規定的力矩值。合格的接頭做好標記，避免和未擰緊的接頭混合，對鋼筋接頭漏擰、不合格的及時改正，同時作好現場記錄。

表3 接頭擰緊力矩值

（2）鋼筋連接質量檢驗。①在施工時對鋼筋連接接頭的外觀質量進行逐個自檢，標準型接頭抗疲勞套筒外應有外露有效螺紋，抗疲勞套筒單邊外露有效螺紋不允許超過2P，此外的連接形式要符合產品設計要求。②外觀質量經過自檢合格的，鋼筋連接接頭需經現場質檢員隨機進行抽樣檢驗。具體要求為：a.對同規格接頭數量隨機抽取10%進行外觀檢查。要符合鋼筋與抗疲勞套筒的規格，單邊外露有效螺紋不允許超過2P。b.用質檢的力矩扳手，按規定的接頭擰緊力矩值進行接頭連接質量的抽檢。梁、柱構件按接頭數量的15%，每個構件的接頭作為一個驗收批，不足100 個按一個驗收批計，每一批抽檢接頭數量為3 個。

8 安全措施

（1）進入現場后，鋼筋機械在使用前需經項目工程部、安全部檢查驗收合格才能投入使用。所有操作人員要持證上崗作業，機械旁應安全操作規定。

（2）鋼筋機械要求設在平坦、堅固的場地上，設有機棚和排水溝，有效防雨雪、防壓砸、防浸泡。機械要求接地，操作工一定要穿戴防護衣具，確保安全。

（3）要有專人維護維修鋼筋加工機械，各種機械的零部件定期進行檢查，尤其是易損部件，發現有磨損及時更換。現場加工的所有成品、半成品整齊堆放。

（4）鋼筋加工機械處應設充足的照明，確保操作人員在良好的光線環境下作業。加工材料時，嚴禁彎曲機、切斷機等一次性超量上機作業。

（5）經安全部門檢驗合格后的打磨鋼筋的砂輪機，方可投入使用。開機作業前要檢查砂輪罩、砂輪片是否完好，旋轉方向是否無誤。有裂紋的砂輪禁止開機工作[3]。

9 環保措施

（1）現場在進行鋼筋加工和成型時，應控制所有機械的噪聲。把機械放置在平整的平臺上，下墊木板。并對各種零部件定期進行檢查，一旦發現零部件有松動、磨損等情況，要及時的緊固或更換，以降低噪音。再澆筑混凝土時避免振動鋼筋，減少噪聲排放。

（2）堆放鋼筋原材、加工后的產品或半產品時要注意苫蓋（用苫布或塑料），避免雨雪銹蝕鋼筋。若鋼筋已生片狀老銹，在使用前必須用砂盤或鐵絲刷對其除銹。除銹時現場要設置苫布遮擋，避免灰塵飛揚，同時應及時清理銹屑，按規定及時運到相應的垃圾集中地。

10 結語

抗疲勞機械連接套筒操作技術易于掌握、施工速度快；接頭可靠、節約鋼筋、鋼筋在任何位置與方向都可連接；施工不受氣候條件影響，特別在易燃易爆、高空等施工條件下依然安全可靠，有效的提高了施工進度。

粗鋼筋可以通過機械連接和焊接兩種方法進行連接，但焊接連接不僅對工人身體損傷較大，而且對環境污染較大。而抗疲勞機械連接既無噪音，對環境也無污染，對工人更無身體損害。通過增加套筒的外徑及長度，從而提高了套筒的抗疲勞強度，增加了建筑的使用年限。