提高鋼筋籠主筋直螺紋套筒連接合格率的流程設(shè)計(jì)

汪 洋，朱杭新

（浙江交工集團(tuán)股份有限公司地下工程分公司，浙江 杭州 310024）

在地下工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的鉆孔咬合樁型式中，鋼筋籠主筋的接頭質(zhì)量直接影響其受力性能，進(jìn)而影響有筋樁的承載力甚至整個(gè)基坑的穩(wěn)定性。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，鋼筋籠主筋采用直螺紋套筒連接往往存在合格率低的問題。

1 地下工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的鉆孔咬合樁的研究背景

鉆孔咬合樁作為國(guó)內(nèi)地下工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一種新型式、新工法，它的可靠性、適用性得到廣泛的認(rèn)可[1-3]。杭州至富陽城際鐵路工程位于浙江省杭州市西湖區(qū)轉(zhuǎn)塘街道，區(qū)間總長(zhǎng)為1 407.355 m，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)總寬度約為31.5 m，最大深度為22.4 m?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔咬合樁型式，共有1 862 根有筋樁，鋼筋籠主筋為HRB400E 級(jí)直徑32 mm 的普通熱軋鋼筋。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鋼筋接頭位置相互錯(cuò)開，鋼筋籠主筋采用直螺紋套筒連接，共需用直螺紋套筒50 000 余個(gè)。主筋的接頭質(zhì)量直接影響其受力性能，進(jìn)而影響有筋樁的承載力甚至整個(gè)基坑的穩(wěn)定性。結(jié)合本工程對(duì)接頭質(zhì)量和成本進(jìn)行了調(diào)查分析，對(duì)提高合格率的措施進(jìn)行了分析。

2 接頭質(zhì)量調(diào)查統(tǒng)計(jì)

根據(jù)JG/T 163-2013 鋼筋機(jī)械連接用套筒[4]規(guī)范、監(jiān)理驗(yàn)收要求以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，主筋直螺紋套筒的檢查項(xiàng)目設(shè)置為4 項(xiàng)：絲頭間距小于6 mm；最小安裝擰緊扭矩值為320 N·m；連接后超外露有效螺紋小于2p；通止規(guī)檢測(cè)合格。

按4 項(xiàng)檢查項(xiàng)目指標(biāo)，對(duì)主筋接頭質(zhì)量進(jìn)了調(diào)查，得到直螺紋套筒連接質(zhì)量調(diào)查統(tǒng)計(jì)表，見第64頁表1。由表1 可知，4 個(gè)方面的質(zhì)量問題同時(shí)存在，各檢查項(xiàng)目的不合格率見表1。質(zhì)量問題的具體表現(xiàn)為4 個(gè)方面：一是絲頭間距過大。由于加工誤差造成鋼筋籠主筋加工長(zhǎng)度不一，兩節(jié)鋼筋籠對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的絲頭間距過大。二是最小安裝擰緊扭矩值小于規(guī)范值。在鋼筋滾絲過程中，由于絲頭加工的齒高、螺距p、螺徑等不合規(guī)范，造成無法擰緊至規(guī)范設(shè)計(jì)的最小安裝擰緊扭矩值。三是連接后超外露有效螺紋過多。鋼筋籠對(duì)接完成后，正常外漏絲長(zhǎng)為全絲段的一半絲長(zhǎng)，由于絲頭滾絲過長(zhǎng)或絲頭間距過大，會(huì)導(dǎo)致超外漏有效螺紋過多，形成不合格直螺紋連接。四是通止規(guī)檢測(cè)不合格。在滾絲過程中，絲頭的齒高、螺距p、螺徑等不合格會(huì)導(dǎo)致通規(guī)無法全部扭入以及止規(guī)扭入超過3p 等不合格現(xiàn)象。在調(diào)查統(tǒng)計(jì)的400 個(gè)接頭中，有73 個(gè)接頭不合格，合格率僅為81.75%，不滿足規(guī)范要求的一次驗(yàn)收合格率為95%的要求[4]，其中， “絲頭間距大于6 mm”和 “連接后超外露有效螺紋大于2p”2 個(gè)方面質(zhì)量問題的出現(xiàn)概率為 （8%+7%）/18.25%=82.19%，明顯高于其他4 個(gè)方面質(zhì)量問題，是導(dǎo)致直螺紋套筒連接合格率低的主要因素。

表1 直螺紋套筒連接質(zhì)量調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

3 直螺紋套筒連接質(zhì)量不合格原因分析與對(duì)策

針對(duì)直螺紋套筒連接合格率低的這種情況，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與分析研究，明確了不合格原因，并采取了相應(yīng)對(duì)策。

3.1 不合格原因分析

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，可從人員、機(jī)械、材料、工藝、環(huán)境、測(cè)量 （可簡(jiǎn)稱為 “人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”）6 個(gè)方面分析直螺紋套筒連接不合格的原因，并整理繪制成不合格原因調(diào)查分析系統(tǒng)圖，見圖1。對(duì)這些影響因素展開要因確認(rèn)，并提出相應(yīng)對(duì)策，見第65 頁表2。

通過對(duì)以上10 個(gè)影響因素進(jìn)行要因確認(rèn)，得出導(dǎo)致直螺紋套筒連接不合格的要因是滾絲機(jī)行程碰塊松動(dòng)和主筋架放工藝不完善。

3.2 實(shí)施對(duì)策

針對(duì)主筋架放工藝不完善這個(gè)主要的不合格原因，經(jīng)過討論、分析、比較，制定相關(guān)對(duì)策措施，見第65 頁表3。

3.2.1 平板定位器的設(shè)計(jì)思路

設(shè)計(jì)制作一種平板固定器，可以固定每一根主筋的相對(duì)位置，然后焊接在滾焊機(jī)的移動(dòng)盤上，與每根主筋預(yù)連接，全程控制每根主筋的相對(duì)位置，可精確控制兩節(jié)鋼筋籠對(duì)接時(shí)的絲頭間距，消除因絲頭間距過大導(dǎo)致的超外露有效螺紋絲數(shù)過多。

3.2.2 平板定位器的加工制作

現(xiàn)場(chǎng)使用平板定位器后的主筋架放工藝。由鋼筋場(chǎng)加工工人按照設(shè)計(jì)圖，通過對(duì)鋼板、帶絲頭鋼筋、套筒進(jìn)行剪切和焊接等工序制成平板定位器。在滾焊機(jī)架放主筋時(shí)，直接把主筋與平板定位器上的套筒預(yù)連接后開始滾焊，滾焊后再拆除轉(zhuǎn)運(yùn)。

4 直螺紋套筒連接質(zhì)量改進(jìn)效果

4.1 合格率

圖1 不合格原因調(diào)查分析系統(tǒng)圖

表2 影響因素的要因確認(rèn)內(nèi)容及其相應(yīng)對(duì)策

表3 針對(duì)主筋架放工藝不完善的對(duì)策措施表

通過采用加強(qiáng)檢查和平板定位器的方法加工鋼筋籠后，對(duì)杭州至富陽城際鐵路工程第三標(biāo)準(zhǔn)段的鋼筋籠直螺紋套筒連接情況再次進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，檢查點(diǎn)總數(shù)為400 個(gè)，得到優(yōu)化后的直螺紋套筒連接質(zhì)量調(diào)查統(tǒng)計(jì)表，見表4。

由表4 可見，在調(diào)查統(tǒng)計(jì)的400 個(gè)接頭中，有12 個(gè)接頭不合格，合格率高達(dá)97%，比優(yōu)化前的合格率提高了15.25%，滿足JG/T 163-2013 鋼筋機(jī)械連接用套筒[4]規(guī)范要求的一次驗(yàn)收合格率為95%的要求。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

據(jù)計(jì)算，所有不合格的連接都需要后期再采用幫條焊連接方式補(bǔ)救，每根幫條焊材料成本費(fèi)用為：原材成本費(fèi)用+焊條成本費(fèi)用-原套筒成本費(fèi)用=25 元+6 元-4 元=27 元。

按優(yōu)化前的合格率計(jì)算，總連接材料成本費(fèi)用為：50 000× （81.75%×4+18.25%×27）=409 875 元。按優(yōu)化后的合格率計(jì)算，總連接材料成本費(fèi)用為：50 000×97%×4+50 000×3%×27=234 500 元。由于409 875 元-234 500 元=175 375 元，因此共節(jié)省了超過17.6 萬元的成本費(fèi)用。

5 結(jié)論

以杭州至富陽城際鐵路工程為依托，針對(duì)鋼筋籠主筋直螺紋套筒連接合格率低的問題展開研究，設(shè)計(jì)出平板定位器，取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

1）通過對(duì)直螺紋套筒連接質(zhì)量調(diào)查統(tǒng)計(jì)，得出導(dǎo)致直螺紋套筒連接不合格的要因是滾絲機(jī)行程碰塊松動(dòng)和主筋架放工藝不完善。

表4 優(yōu)化后的直螺紋套筒連接質(zhì)量調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

2）對(duì)于滾絲機(jī)行程碰塊松動(dòng)問題，采取加強(qiáng)管理的措施，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)停工整改。

3）對(duì)于主筋架放工藝不完善問題，設(shè)計(jì)制作一種平板固定器以固定每一根主筋的相對(duì)位置，然后焊接在滾焊機(jī)的移動(dòng)盤上與每根主筋預(yù)連接。