钢筋连接方式

第 1 页 共 13 页 钢筋连接方式 一、概述 本工程的钢筋制安总量为 17918.24t（招标工程量），钢筋的主要型号为φ12、φ14、 φ16、φ20、φ22、φ25、φ28 的Ⅱ级钢筋，钢筋在本工程内分布广泛，如进出口防冲 墙、进出口渐变段、管身段、闸室以及退水闸等。 由于市面上供应的钢筋单根长度不可能满足使用要求，需要对钢筋进行连接使其达到 使用要求。根据本工程的特性采用手工电弧焊、闪光对焊、直螺纹连接、径向套筒冷 挤压等四种钢筋连接方式。 二、手工电弧焊 2.1 概述 采用人工焊接的方法用焊条将钢筋连接起来的方法。手工电弧焊是通用性最普遍的钢 筋连接方式，其施工方法最成熟，且使用方便，但是施工效率低，操作人员劳动强度较高。 2.2 手工电弧搭接焊、帮条焊 2.2.1 焊接接头采用单面焊缝。对于Ⅱ级钢筋，其搭接焊或帮条焊的焊缝总长度应不 小于 10d，帮条焊时接头两边的焊缝长度应相等。 2.2.2 帮条的总截面面积应符合下列要求：Ⅱ级钢筋，不应小于主筋截面面积的 1.5 倍。为了便于施焊和使帮条与主筋的中心线在同一平面上，帮条宜采用与主筋同钢号、同 直径的钢筋制成。 2.2.3 搭接焊接接头的两根搭接钢筋的轴线宜位于同一直线上。 2.2.4 对于搭接焊接，其焊缝高度应为被焊接钢筋直径的 0.25 倍，且不小于 4mm；焊 缝的宽度应为被焊接钢筋直径的 0.7 倍，且不小于 10mm。当钢筋和钢板焊接时，焊缝高 度应为被焊接钢筋直径的 0.35 倍，且不小于 6mm；焊缝宽度为被焊接钢筋直径的 0.5 倍， 且不小于 8m。 2.3 手工电弧焊的其它 2.3.1 手工电弧焊用焊条按表 2-1 选用。焊条必须由正规厂家生产，并有出厂合格证， 型号明确，使用时不得混淆。 表 2-1 电弧焊接使用的焊条 第 2 页 共 13 页 焊接型式 项次 钢筋级别 搭接焊、帮焊条 熔槽焊 窄间隙焊 1 Ⅰ级钢筋 E4316 E4313 E4315 E4316 2 Ⅱ级钢筋 E5003 E5016 E5003 E5016 E5015 3 Ⅲ级钢筋 E5003 E5016 E5503 E6016 E6015 注：低氢型焊条在使用前必须烘干。新拆包的低氢型焊条宜在一班时间内用完，否则应重 新烘干。 2.3.2 在雨、雪天焊接钢筋时，应有防雨、雪措施。接头焊接后应避免立即接触雪、 水。在—15℃以下施焊时，应采取专门措施保温防风，低于—20℃时不宜施焊。 2.3.3 所有手工电弧焊的钢筋接头焊接后都应进行外观检查，必要时应从成品中抽取 试件，作抗拉试验。电弧焊接头的外观检查，应符合下列要求： （1）焊缝表面平顺，没有明显的咬边、凹陷、气孔和裂缝。 （2）用小锤敲击接头时，应发出清脆声。 （3）搭接焊和帮条焊焊接尺寸偏差及缺陷的允许值见表 2-2 表 2-2 搭接焊和帮条焊焊接尺寸偏差及缺陷的允许值 项次 偏差及缺陷名称 允许偏差及缺陷 1 帮条对焊接头中心的纵向偏移 0.05d 2 接头处钢筋轴线的曲折 4° 3 焊缝高度 —0.05d 4 焊缝宽度 —0.10d 5 焊缝长度 —0.05d 6 咬边深度 0.05d 在两倍 d 的长度上的数量 2 个 7 焊缝表面的 气孔和夹渣 气孔、夹渣的直径 3mm 三、闪光对焊 3.1 概述 将两钢筋安放成对接形式，利用焊接电流通过两钢筋接触点产生塑性区及均匀的液体 金属层，迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。 采用预热闪光焊时，其操作要点为：一次闪光，闪平为准；预热充分，频率要高；二 第 3 页 共 13 页 次闪光，短、稳、强烈；顶锻过程，快速有力。 3.2 焊接特点 闪光焊接具有生产效益高、操作方便、节约能源、节约钢材、接头受力性能好、焊接 质量高等很多优点。 3.3 适用范围 闪光焊接适用本项目工程的全部 Ф12～28mm 的热轧Ⅱ级钢筋。 采用不同直径的钢筋进行闪光对焊时，直径相差以一级为宜，且不大于 4mm。采用闪 光对焊时，钢筋端头如有弯曲，应予以矫直或切除。 3.4 生产性试验 对不同类别、不同直径的钢筋，在施焊前均应按实际焊接条件试焊 2 个冷弯试件，根 据对试件接头外观质量检验结果，以及冷弯和拉伸试验验证焊接参数。在试焊质量合格和 焊接参数选定后，可成批焊接。 3.5 质量控制 全部闪光对焊的接头，均应进行外观检查并应符合下列要求： 3.5.1 钢筋表面没有裂纹和明显的烧伤。 3.5.2 接头如有弯折，其角度不得大于 4°。 3.5.3 接头轴线如有偏心，其偏移不得大于钢筋直径的 0.1 倍，并不得大于 2mm。 3.5.4 外观检查不合格的接头，应剔出重焊。 3.5.5 当对焊接质量有怀疑，或在焊接过程中发现异常时，应根据实际情况随机抽样， 进行冷弯及拉伸试验。 3.5.6 闪光对焊接头的拉伸试验成果均应大于该级钢筋的抗拉强度，且断裂在焊缝及 热影响区以外为合格。冷弯试验按表 3—1 的规定进行。冷弯试验时，焊接点应位于弯曲 的中点，试件经冷弯后，其接头处（包括热影响区）外侧不出现横向裂纹为合格。 表 3—1 钢筋闪光对焊接头的冷弯指标 钢筋级别 冷弯芯棒直径 弯曲角度 Ⅰ级钢筋 2d 90° Ⅱ级钢筋 4d 90° Ⅲ级钢筋 5d 90° 第 4 页 共 13 页 注：1：钢筋直径 d＞25mm 时，弯心直径应增加一个 d； 2：冷弯试验，允许将接头弯曲内侧镦粗部分（毛刺）适当修平，以利向内弯曲。 四、直螺纹连接 4.1 施工工艺 剥肋滚压直螺纹连接技术是一项全新的钢筋连接方法，使用该种连接方式可达到A级 接头性能要求，实现钢筋等强连接，具有不受接头方位限制等特点。 4.1.1 工艺流程 钢筋滚压直螺纹连接工艺流程，见图4—1。 图4—1 钢筋滚压直螺纹连接 4.1.2 操作工艺 （1）钢筋滚压直螺纹连接 钢筋滚压直螺纹连接，是采用专门的滚压机床对钢筋端部进行滚压，螺纹一次成型。 钢筋通过滚压螺纹，螺纹底部的材料没有被切削掉，而是被挤出来，加大了原有的直径。 直螺纹钢筋接头见图4—2。 图4—2 直螺纹钢筋接头 ①加工要求 钢筋同径连接的加工要求，见表4-1 表4-1 钢筋同径连接要求 保护帽 丝头检验 滚压螺纹 套筒机加工，保护 现场丝接 钢筋切割 钢筋丝头 φM L M--丝头大径；t--螺距；φ--钢筋直径；L--螺纹长度 第 5 页 共 13 页 代号 A20R-J A22R-J A25R-J A28R-J A32R-J A36R-J A40R-J Φ（mm） 20 22 25 28 32 36 40 M*t 19.6*3 21.6*3 24.6*3 27.6*3 31.6*3 35.6*3 39.6*3 L(mm) 30 32 35 38 42 46 50 钢筋同径连接左右旋加工要求，见表4-2。 表4-2 钢筋同径连接左右旋加工要求 代号 Φ（mm） M*t（左） M*t（右） L(mm) A20RLR-G 20 19.6*3 19.6*3 34 A22RLR-G 22 21.6*3 21.6*3 36 A25RLR-G 25 24.6*3 24.6*3 39 A28RLR-G 28 27.6*3 27.6*3 42 A32RLR-G 32 31.6*3 31.6*3 46 A36RLR-G 36 35.6*3 35.6*3 50 A40RLR-G 40 39.6*3 39.6*3 54 钢筋滚压螺纹加工的基本尺寸，见表4-3。 表4-3 钢筋滚压螺纹加工的基本尺寸 代号 Φ20 Φ22 Φ25 Φ28 Φ32 Φ36 Φ40 大径 19.6 21.6 24.6 27.6 31.6 35.6 39.6 中径 18.623 20.623 23.623 26.623. 30.623 34.623 38.623 小径 17.2 19.2 22.2 25.2 29.2 33.2 37.2 ②套筒质量要求 a. 连接套表面无裂纹，螺牙饱满，无其它缺陷。 b. 牙型规检查合格，用直螺纹塞规检查其尺寸精度。 c. 各种型号和规格的连接套外表面，必须有明显的钢筋级别及规格标记。若连接套 为异径的则应在两端分别作出相应的钢筋级别和直径。 d. 连接套两端头的孔必须用塑料盖封上，以保持内部洁净，干燥防锈。 （2）工艺操作要点 ① 钢筋螺纹加工 第 6 页 共 13 页 a. 加工钢筋螺纹的丝头、牙形、螺距等必须与连接套牙形、螺距一致，且经配套的 量规检验合格。 b. 加工钢筋螺纹时，应采用水溶性切削润滑液；当气温低于0℃时，应掺入15%～20% 亚硝酸钠，不得用机油作润滑液或不加润滑液套丝。 c. 操作工人应逐个检查钢筋丝头的外观质量并做出操作者标记。 d. 经自检合格的钢筋丝头，应对每种规格加工批量随机抽检10%，且不少于10个，并 参照表4-4填写钢筋螺纹加工检验，如有一个丝头不合格，即应对该加工批全数检查， 不合格丝头应重加工，经再次检验合格方可使用。 表4-4 钢筋直螺纹加工检验记录 工程名称 结构所在层数 接头数量 抽检数量 构件种类 序号 钢筋规格 螺纹牙形检验 公差尺寸合格 检验结论 注：1.按每批加工钢筋直螺纹丝头数的10%检验； 2.牙形合格、公差尺寸合格的打“√”否则打“×”。 检查单位： 检查人员： 日 期： 负 责 人： e. 已检验合格的丝头，应加以保护戴上保护帽，并按规格分类堆放整齐待用。 ②钢筋连接 a. 连接钢筋时，钢筋规格和连接套的规格应一致，钢筋螺纹的型式、螺距、螺纹外 径应与连接套匹配。并确保钢筋和连接套的丝扣干净，完好无损。 b. 连接钢筋时应对准轴线将钢筋拧入连接套。 c. 接头拼接完成后，应使两个丝头在套筒中央位置互相顶紧，套筒每端不得有一扣 以上的完整丝扣外露，加长型接头的外露丝扣数不受限制，但应有明显标记，以检查进入 套筒的丝头长度是否满足要求。 4.2 直螺纹接头检验 第 7 页 共 13 页 4.2.1 检查数量 每一验收批中应随机抽取 10%的接头进行外观检查，抽检的接头应全部合格，如有一 个接头不合格，则该验收批的接头应逐个检查，对查出的不合格接头应进行补强。 4.2.2 强度检验 在每一验收批中随机截取 3 个试件作单向拉伸试验，当 3 个试件单向拉伸试验结果均 符合规范要求时，该验收批为合格，如有一个试件的强度不符合要求，应再取 6 个试件进 行复检，复检中如仍有一个试件试验结果不符合要求，则该验收批为不合格。 4.2.3 施工纪录 钢筋的机械连接头在施工时应有现场连接施工纪录，以便质量检验时查验。 4.3 直螺纹加工质量检验方法 引用：《滚轧直螺纹钢筋连接接头》（JG163—2004）；《钢筋剥肋滚压直螺纹连接 技术规程》（Q/JY16—2003） 4.3.1 牙形检验 牙形饱满、牙顶宽超过 6cm，秃牙部风不超过一个螺纹周长，螺纹丝扣长度满足要求 为合格。 4.3.2 螺纹大径检验 采用光面轴量规检测。通端量规能通过螺纹的大径，而止端量规则不能通过螺纹大径 为合格。 4.3.3 螺纹中径及小径检验 采用螺纹环规检测。通端螺纹环规能顺利旋入螺纹并达到旋合长度，止端螺纹环规于 端部螺纹部分旋合，旋入量不超过 3P（P 为螺距）为合格。 4.4 直螺纹连接套的检验 外观无裂纹或肉眼可见缺陷，长度及外形尺寸符合设计要求；采用光面塞规检验时， 通端塞规能通过螺纹的小径，而止端塞规则不能通过螺纹小径；采用螺纹塞规检验时，通 端塞规能顺利旋入连接套筒两端并达到旋合长度，而止端螺纹塞规不能通过连接套筒内螺 纹，但允许从套筒两端部分旋合，旋入量不超过 3P（P 为螺距）为合格。 五、径向套筒冷挤压连接 第 8 页 共 13 页 钢筋冷挤压连接技术质量稳定可靠，设备操作简单，对钢筋适应性强，接头性能达到 A级接头的要求，实现与钢筋等强连接的目的，现场制作安装受场地的限制。 5.1 径向套筒冷挤压连接原理 图 5-1 套筒挤压连接示意图 将需要的连接的带肋钢筋钢筋端部插入特制的钢套筒内，利用挤压机压缩钢套筒，使 它产生塑性变形，靠变形后的钢套筒与带肋钢筋的机械咬合紧固力来实现钢筋的连接。这 种连接方法适用于直径为 16～40mm 的Ⅱ级钢筋。 5.2 工艺原理 设备布置示意如图 5-2 所示。挤压机吊挂于小车的架子上，靠平衡器的卷簧张紧力变 化调节其高度，并平衡重量，使操作人员手持挤压机基本上处于无重状态；挤压机由安装 在小车上的高压油泵提供压力源。 图 5-2 1-钢筋；2-套筒；3-挤压机；4-平衡器； 第 9 页 共 13 页 5-进油管；6-同油管；7-油泵；8-小车。 5.3 套筒的技术要求 套筒材料应选用适合于压延加工的钢材。套管的几何尺寸和所用材料的材质应与一定 的挤压工艺相配套，必须由特别检验认定，套筒的尺寸偏差宜符合表 5-1 的要求。 表 5-1 套筒尺寸的允许偏差（mm） 套筒外径 D 外径允许偏差 壁厚（t）允许偏差 长度允许偏差 ≤50 ±0.5 ＋0.12t -0.10t ±2 ＞5 ±0.01D ＋0.12t -0.10t ±2 套筒应有出厂合格证。由于各类规格的钢筋都要与相应规格的套筒相匹配，因此，套 筒在运输和储存中应按不同规格分别堆放整齐，以避免混用；套筒不得露天堆放，以免产 生锈蚀或被泥砂杂物玷污。 5.4 操作要点 5.4.1 使用挤压设备（挤压机、油泵、输油软管等整套）前应对挤压力进行标定（挤 压力大小通过油压表读数控制）。有下列情况之一的就应标定：挤压设备使用前；旧挤压 设备大修后；油压表强烈振动后；套筒压痕异常或其它原因时；挤压设备使用超过一年； 已挤压的接头数超过 5000 个。 5.4.2 要事先检查压模、套筒是否与钢筋相互配套，压模上应有相对应的连接钢筋规 格标记。挤压操作时采用的挤压力、压模宽度、压痕直径或挤压后套筒长度的波动范围以 及挤压道数，均应符合接头技术提供单位所确定的技术参数要求。 5.4.3 钢筋下料切断要用无齿锯，使钢筋端面与它的轴线相垂直。不得用钢筋切断机 或气割下料。 5.4.4 高压泵所用的油液应过滤，保持清洁，油箱应密封，防止雨水、灰尘混入油箱。 5.4.5 配套的钢筋、套筒在使用前都要检查，要清理压接部位的不洁物（锈皮、泥沙、 油污等）；要检查配套是否合适，并进行试套，如果发现钢筋有弯折、马蹄形（个别违规 用钢筋切断机切断的才会出现这样的端面）或纵肋尺寸过大的，应予以矫正或用手砂轮修 磨。 5.4.6 将钢筋插入套筒内，要使深入的长度符合预定要求，即钢筋端头离套筒长度中 点不宜超过 10mm（在钢筋上画记号，以与套筒端面齐平）；对正压模位置，并使压模运 第 10 页 共 13 页 动方向与钢筋两纵肋所在的平面相垂直，以保证最大压接面能处在钢筋的横肋上。 5.4.7 可采用两种压接顺序：一种是在施工现场的作业工位上，通过套筒一次性地将 两根钢筋压接（宜从套筒中央开始，并依次向两端挤压）；另一种是预先将套筒与 1 根钢 筋压接，然后安装在作业工位上，插入待接钢筋后再挤压另一端套筒。 5.4.8 操作过程中应特别注意施工安全，应遵守高处作业安全规程以及各种设备的使 用规程，尤其要对高压油液的有关系统给予充分关照（例如高压油泵的安全阀调整、防止 输油管在负重或充压条件下拖拉以及被尖利物品刻划。 5.4.9 要求压接操作和所完成的钢筋接头没有缺陷，如果在施工过程中发生异常现象 或接头有缺陷，就应及时处理防治。发生异常现象和缺陷除了与操作因素有直接关系之外， 还与所用设备有关，防治措施可参看表 5-2。 表 5-2 压接时发生异常和缺陷的防治措施 异常现象和缺陷 防治措施 挤压机无挤压力 1、高压油管连接位置不正确，应纠正 2、油泵故障，应检查排除 压痕分布不均匀 压接时将钢筋与套筒上画的分格标志对正 接头弯折 1、压接时摆正钢筋 2、切除或矫直钢筋有弯的端头 压接程度不够 1、检查油泵和管线是不是有漏油而导致泵压不足 2、检查套筒材质是不是符合要求 钢筋伸入套筒内长度不够 在钢筋上准确地画记号，并与套筒端面对齐 压痕深度明显不均 1、检查套筒材质是不是符合要求 2、检查钢筋在套筒内是不是有压空现象（钢筋伸入长度 不够） 5.5 接头的施工现场检验与验收 按一般机械连接接头的检验项目规定进行单向拉伸试验，补充外观质量检查要求如 下： 5.5.1 挤压后套筒长度应为原套筒长度的 1.10～1.15 倍，或压痕处套筒的外径波动范 围为原套筒外径的 0.8～0.9 倍。 5.5.2 挤压接头的压痕道数应符合检验接头技术提供单位所确定的道数。 5.5.3 接头处弯折不得大于 4°。 5.5.4 挤压后的套筒不得有肉眼可见的裂缝。 5.5.5 每一验收批中应任意抽取 10％挤压接头作外观质量检查，如外观质量不合格数 第 11 页 共 13 页 少于抽检数的 10％，则该批挤压接头外观质量评为合格。当不合格数超过抽检数的 10％ 时，应对该批挤压接头逐个进行复检，对外观质量不合格的接头采取补救措施；不能补救 的接头应作标记，在外观质量不合格的接头中抽取 6 个试件作抗拉强度试验，若有 1 个试 件的抗拉强度值低于规定值，则该批外观质量不合格的接头重新进行连接处理。 六、比较 为减少钢筋接头的数量，采用单根长度为 9m 的定尺来比较。 6.1 概述 根据本工程的特性，工程的钢筋主要用于管身段，管身段 5#～99#管节钢筋用量占总 钢筋用量的 92%，最具有代表性，因此用该段钢筋接头对四种连接方式进行比较。 表 6—1 管身段 5#～99#管节钢筋用量表 接头数 部位 编号 直径 单根长(mm) 根数 总长(m) 6m 9m 1 φ28 24700 268 6619.60 1072 536 2 φ20 19870 307 24700 268 614 2` φ22 19870 115 19870 307 230 3 φ28 22700 264 5992.80 792 528 4 φ28 5600 12 67.20 0 0 5 φ25 2250 1584 3564.00 0 0 顶 板 和 底 板 6 φ20 1310 24 31.44 0 0 2 φ20 19870 244 4848.28 732 488 7 φ25 11300 268 3028.40 268 268 8 φ25 8500 792 6732.00 792 0 侧 墙 和 中 墙 9 φ25 5700 12 68.40 0 0 6.2 钢筋连接的生产效率 6.2.1 手工电弧焊 （1）管节顶板、底板 管节顶板、底板接头各有接头 954 个，采用手工电弧焊焊接时，需要 2 个焊工，每 30 分钟焊接一个接头（焊缝长度 10d），每天实行三班制，焊完所有钢筋需要 6 个焊工焊 接 20 天，即每个仓号 18 个焊工需要 7天时间。 （2）侧墙和中墙 侧墙和中墙共有接头 756 个，采用手工电弧焊焊接时，需要 2 个焊工，每 30 分钟焊 第 12 页 共 13 页 接一个接头（焊缝长度 10d），每天实行三班制，焊完所有钢筋需要 6 个焊工焊接 15.8 天，即每个仓号 18 个焊工需要 5 天半时间。 6.2.2 剥肋滚压直螺纹 （1）管节顶板、底板 管节顶板、底板各有接头 954 个，采用直螺纹进行连接，只需要一个操作人员，每一 分钟连接一个接头（在加工厂加工好丝扣），每天实行三班制，连接完所有钢筋只需要 2 个操作人员连接 16h，即每个仓号 18 个操作人员需要 2h 时间。 （2）侧墙和中墙 侧墙和中墙共有接头 756 个，采用直螺纹进行连接，只需要一个操作人员，每一分钟 连接一个接头（在加工厂加工好丝扣），每天实行三班制，连接完所有钢筋只需要 2 个操 作人员连接 12.6h，即每个仓号 18 个操作人员需要 1.5h 时间。 6.2.3 套筒冷挤压 （1）管节顶板、底板 管节顶板、底板各有接头 954 个，采用套筒冷挤压进行连接，需要 3 个操作人员，每 7 分钟连接一个接头，每天实行三班制，连接完所有钢筋需要 9个操作人员连接 4.6 天， 即每个仓号 18 个操作人员需要 2 天半时间。 （2）侧墙和中墙 侧墙和中墙共有接头 756 个，采用套筒冷挤压进行连接，需要 3 个操作人员，每 7 分 钟连接一个接头，每天实行三班制，连接完所有钢筋需要 9 个操作人员连接 3.7 天，即每 个仓号 18 个操作人员需要 2 天时间。 6.2.4 闪光对焊 闪光对焊必须在加工厂加工好后，运至现场绑扎。但是焊接好的钢筋长度过长，现场 绑扎较困难，施工效率较低。 七、方案确定 根据上述分析，直螺纹连接和冷挤压套筒连接方式的生产效率是非常显著的，由于场 第 13 页 共 13 页 地的原因，工程开工时间已推迟了半年，为保证质量、加快施工进度，采用以剥肋滚压直 螺纹连接和冷挤压套筒连接方式为主，闪光对焊及手工电弧焊为辅，作为本工程钢筋制安 的首选方案。