隧道二襯鋼筋冷擠壓套筒連接工藝

劉新元

摘 要：隧道二襯鋼筋冷擠壓套筒連接工藝，有工藝穩(wěn)定、施工方便、操作簡單，質(zhì)量易于檢查、控制，技術成熟，對操作人員專業(yè)知識要求較低等特點，較原來搭接焊接頭節(jié)省了搭接鋼材，做到材料節(jié)省，經(jīng)濟效益顯著。特別是鋼筋冷擠壓連接工藝不需使用焊接材料，解決了普通焊接時燒融焊接材料過程產(chǎn)生毒有害氣體，釋放高熱量的弊端，是一項綠色環(huán)保的施工工藝，特別適用在隧道這種相對空間較小的現(xiàn)場進行操作。

關鍵詞：隧道；二襯鋼筋；冷擠壓

中圖分類號：U455.91 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0096-03

1 總則

（1）為提高隧道二襯鋼筋冷擠壓接頭施工的質(zhì)量水平，減少或消除因擠壓接頭施工帶來的質(zhì)量缺陷，特編制本總結。（2）適用于連接直徑16-40mm的HRB335、HRB400級熱軋帶肋鋼筋。

2 目的

通過在施工中的實際運用，取得通過相關試驗檢測數(shù)據(jù)，分析總結冷擠壓套筒連接這種施工工藝在隧道二襯鋼筋連接中的工藝流程，確定達到壓痕最小直徑、壓痕總寬度所需擠壓力值參數(shù)范圍等施工技術參數(shù)，確保該工藝總結能夠用于指導隧道二襯鋼筋擠壓套筒連接施工，施工結果滿足相應技術質(zhì)量標準。

3 編制依據(jù)

（1）《鋼筋機械連接技術規(guī)程》（JGJ107-2016）；（2）《帶肋鋼筋套筒擠壓連接技術規(guī)程》 （JGJ108—96）；（3）《公路隧道施工技術規(guī)范》（JTG F60-2009）。

4 擠壓接頭工作原理

鋼筋冷擠壓套筒連接工藝，其原理是將兩根鋼筋頂送入鋼套筒中，使用壓鉗對鋼套筒采取徑向加壓，鋼套筒在液壓鉗的擠壓下產(chǎn)生塑型變形，使得鋼筋表面橫向肋紋嵌入鋼套筒內(nèi)壁產(chǎn)生機械咬合，當施加的力在適當?shù)姆秶鷷r，鋼套筒與被連接鋼筋緊密結合成整體的連接方法。

5 施工設備

根據(jù)鋼筋擠壓套筒連接施工工藝的要求，我部采用的主要機具為JYJ-22-40型鋼筋冷擠壓機、角向砂輪、吊具、電動鋼絲刷、游標卡尺，萬能材料試驗機（WES-1000B，最大負荷1000KN）。

6 施工準備

（1）熟悉隧道施工規(guī)范、圖紙、檢驗評定標準，以及鋼筋擠壓套筒連接相關技術規(guī)范及要求。（2）用于施工的材料、擠壓設備、輔助施工工具準備就緒。（3）擠壓連接設備及檢測設備經(jīng)過檢驗且運行狀態(tài)良好，能夠滿足試驗及施工要求，套筒連接的擠壓用輔助設備準備就緒。（4）擠壓設備操作人員到位，人員防護措施配備齊全，已進行相關的安全、技術交底。（5）試驗檢測人員已到位，相關試驗儀器準備就緒。

7 施工工藝

7.1 施工工藝流程圖

圖1。

7.2 鋼筋、擠壓套筒準備

根據(jù)《渭源至武都段兩階段施工圖設計》中的要求，我部隧道二襯環(huán)向主筋分別為22mm、25mm兩種規(guī)格，分別對應采用22mm、25mm兩種鋼套筒，擠壓道數(shù)均為3×2，按Ⅰ級接頭控制。采用鋼筋擠壓連接工藝時需要參考表1要求。

鋼套筒尺寸允許偏差應符合表2要求。

首先在連接套筒上做6處壓接標志，以壓痕凈距在5mm左右為宜，誤差控制在±5mm范圍內(nèi)，確保壓痕分布均勻一致。再檢查待連接鋼筋端部，如有影響套筒安裝的馬蹄、飛邊或縱肋過高可使用手持角磨機加以修磨，如有彎折需加以矯正，如附有鐵銹、油污等雜物則采用電動鋼絲刷清理干凈，以鋼筋端部保持平直、潔凈為準。最后在鋼筋端部使用滑石筆標記定位標志和檢查標志。定位標志距鋼筋端部的距離為鋼套筒長度的一半再減去5mm，檢查標志與定位標志的距離為a（如圖2）a值可按以下規(guī)定選取：當鋼套筒的長度小于200mm時，a取值10mm；當鋼套筒長度大于或等于200mm時，a取值15mm。本文僅以遮陽山隧道二襯環(huán)向鋼筋C25擠壓接頭為例做以說明，環(huán)向鋼筋C25所用鋼套筒規(guī)格為G25、套筒長為15cm，在仰拱兩側預留鋼筋安裝前，首先在鋼筋端頭處按7.0cm、9.0cm分別以紅油漆做定位和檢查標志。

7.3 擠壓連接

（1）在仰拱鋼筋安裝前必須提前將套筒安裝好，需提前在鋼筋頭套筒邊緣位置處做定位標記，根據(jù)定位標記將套筒安裝到位，確保鋼筋端頭伸入套筒一半的位置，且每層相互錯開的接頭基本處于同一標高。（2）仰拱預留筋及套筒安裝。（3）二襯環(huán)向鋼筋安裝時注意將鋼筋對應地送入先前仰拱預留鋼筋端頭上已安裝好的套筒內(nèi)，確保套筒內(nèi)鋼筋頂面緊密接觸。并且在安裝過程不得使套筒產(chǎn)生上下位移；（4）檢查、校正套筒與鋼筋的位置以確保連接鋼筋對接處位于套筒正中間；（5）裝JYJ-22-40型鋼筋冷擠壓機，該設備配用JYJ-22-40型的高壓電動油泵，輸出油壓可達100MPa，額定工作壓力80MPa，最大工作壓力100MPa，電機功率3KW，重量58kg。（6）壓接操作時在壓接頭位置處，固定好壓接機，接好進、出油耐高壓油管，檢查各項連接無誤后，可啟動超高壓油泵。旋松通氣孔蓋先空轉5分鐘，調(diào)好壓接所需的工作壓力（壓力為50MPa），然后將下壓模卡板打開，取出下壓模，將壓接機機架的開口插入被擠壓的連接套筒中，插入下壓模，鎖死卡板，壓接機在平衡器平衡力作用下，對準連接套筒所需壓接的標記，操作泵站換向閥往進油位置便可開始工作。當壓力表指針調(diào)到定值（50MPa）停止進油，穩(wěn)壓然后回油，壓接完畢，換向閥換向回油位置，使壓?；爻?，取出下壓模，拉出壓接機移到下根鋼筋，繼續(xù)壓接施工。（7）擠壓操作要點：在操作過程中要重點控制以下關鍵環(huán)節(jié)：即鋼筋送入套筒的位置、擠壓操作的先后順序、擠壓道的間距及連接套筒上的最小壓痕直徑。

控制好鋼筋插入位置是為了避免壓空，連接套筒中央約2-3cm處禁止擠壓，需提前在鋼筋頭套筒邊緣位置處做定位標記，在連接套筒禁壓區(qū)邊緣處提前做好擠壓標記，然后從套筒中間向外側依次擠壓，如圖3所示。相鄰兩道壓痕凈間距控制在5-8mm左右。注意操作時必須先將A1段依次擠壓完成后才開始A2段的擠壓。endprint

擠壓操作時注意壓鉗位置、角度的調(diào)整，必須使壓模對準鋼套筒表面上提前標出的位置，并使壓模壓接方向與套筒軸線垂直，主要擠壓位置必須在鋼筋橫肋處，這樣才能保證接頭處獲得最大的咬合力和摩擦力。

擠壓連接質(zhì)量控制時操作人員以泵站壓力表表顯數(shù)據(jù)為參考參數(shù)，以最終測量的壓痕最小直徑數(shù)據(jù)達到規(guī)定為準。由于不同批次的鋼套筒硬度可能有所不同，因此，不能機械的規(guī)定擠壓力控制指標，以免造成套筒擠壓過度而影響質(zhì)量。在每批套筒進場后，必須通過實驗得出最佳的擠壓控制力，試驗時先選擇較低壓力（可按45MPa取值）試壓，如壓痕最小直徑未能達到要求，在原壓痕處可漸次提高壓力重新擠壓，每次提高控制在3MPa為宜，直至壓痕合格時為止。此時的壓力值，可以理解為該批鋼套筒的參考擠壓力值。在此還需注意，每個接頭操作到最外（最后）一道壓痕擠壓時，因套筒變形約束力減小，此時壓力須控制低于先前幾道壓痕壓力值3～5MPa。

8 質(zhì)量檢驗

（1）工藝檢驗：在對實體工程應用鋼筋套筒擠壓連接前，必須對每批進場鋼筋原材、套筒進行試驗檢測，材料合格后還需要進行擠壓連接工藝檢驗。工藝檢驗要符合下列要求：1）每種規(guī)格的鋼筋接頭分別從現(xiàn)場選取三個試驗試件進行單向拉伸試驗；當三個試件的抗拉強度均符合《鋼筋機械連接技術規(guī)程》（JGJ107-2016）規(guī)定相應等級要求時，視為該驗收批合格。試驗中若出現(xiàn)一個試件不符合要求，應再取雙倍數(shù)量的試件復驗，復驗試驗中若仍有試件不合格，則該驗收批不合格?，F(xiàn)場檢驗連續(xù)10個驗收批抽樣試件拉伸強度試驗1次合格率100%時，驗收批接頭數(shù)量可以擴大1倍。2）在三個接頭的母材上分別取一根母材進行抗拉強度試驗（注意：母材與接頭必須對應）；3）三根接頭試件的抗拉強度均應符合《鋼筋機械連接通用技術規(guī)程》JGJ107中的強度要求；對于A級接頭，試件抗拉強度尚應≥0.9倍鋼筋母材的實際抗拉強度。（2）現(xiàn)場檢驗：包括外觀質(zhì)量檢查和單向拉伸試驗。1）外觀質(zhì)量檢查依據(jù)下列要求：壓痕道數(shù)應符合試驗檢驗確定的道數(shù)，壓痕處的套筒直徑壓縮量，及套筒外徑伸長值應符合檢驗確定的范圍。①通過肉眼觀察接頭，不得出現(xiàn)裂紋、折疊或影響性能的其它表面缺陷；②接頭兩端鋼筋上顯露檢查定位標記，但不顯露定位標記；③接頭的壓痕最小直徑為原套筒外徑的0.8～0.90倍、擠壓后套筒的伸長量為原套筒長度的1.10～1.15倍；④接頭兩端鋼筋的軸線彎折角度不得大于4°；⑤外觀檢查數(shù)量應為驗收批接頭數(shù)量的10%或大于該數(shù)量。2）擠壓接頭的單向拉伸試驗按驗收批進行：500個同等級、同規(guī)格接頭為一批，每批接頭，均按設計要求的接頭性能等級，在成品中隨機切取3個接頭做單向拉伸試驗。

9 質(zhì)量、安全保證措施

（1）壓接時，高壓油泵達到預定壓力數(shù)值后，即卸壓退模，退模后認真檢查連接套筒外觀、壓痕深度、套筒伸長值，對數(shù)值達不到要求的接頭要補壓，超過要求值時要切除接頭重新連接。壓接操作過程中，必須保證接頭兩端鋼筋的軸線保持一致。（2）現(xiàn)場施工條件具備時，先在地面上擠壓一端套筒，再在施工作業(yè)區(qū)按工藝要求擠壓另一端，以此來加快施工進度。（3）壓接操作時采用的擠壓力、壓痕處外徑壓縮值、擠壓后的套筒伸長值、擠壓道次均應符合檢驗確定的技術參數(shù)。（4）電源接通時，要有良好的接地裝置，并在配電箱中安裝漏電保護器。（5）所有參與施工的人員，在施工現(xiàn)場提高安全保護意識，杜絕安全隱患。（6）現(xiàn)場施工人員必須戴安全防護用具，嚴禁赤膊穿拖鞋上班。（7）施工現(xiàn)場的鋼筋切斷機和彎曲機的皮帶輪和傳動齒輪應設有防護罩，機器開啟后達到正常轉數(shù)時，再開始工作。（8）安放鋼筋骨架或搬運鋼筋時，附近如有電線，先將電源關閉，并排專人負責，以防意外觸電。

10 效益分析

與傳統(tǒng)焊接工藝相比鋼筋冷擠壓連接工藝的優(yōu)點主要有：（1）連接工藝穩(wěn)定、施工方便、操作簡單：對操作人員專業(yè)知識要求較低，只需短期培訓，即可掌握施工要領；（2）被連接的兩根鋼筋在套筒內(nèi)對頂，較原來搭接焊接頭節(jié)省了搭接鋼材，做到材料節(jié)省，經(jīng)濟效益顯著；（3）制作好的接頭質(zhì)量易于檢查、控制，技術成熟；（4）鋼筋冷擠壓連接工藝不需使用焊接材料，解決了普通焊接時燒融焊接材料過程產(chǎn)生毒有害氣體，釋放高熱量的弊端，特別適用在隧道這種相對空間較小的現(xiàn)場進行操作；（5）擠壓連接速度快、功效高，在一般情況下，以22mm鋼筋為例，普通焊接工藝每接頭熟練焊工需3-6min：冷擠壓工藝一臺設備，一個接頭完成僅需要1-2min，效率明顯提高；（6）適用的鋼筋規(guī)格廣泛，并適用于隧道內(nèi)二襯鋼筋的連接位置和方向的連接；（7）壓接設備體積小，重量輕，操作靈活，與平衡器配合使用，可以一人進行移動壓接鋼筋操作。

10 結語

鋼筋冷擠壓接頭工藝，擁有技術成熟、操作簡單、靈活方便、綠色環(huán)保、安全高效等優(yōu)點，特別適用于隧道二襯鋼筋施工，具有很好的推廣使用價值。endprint