灌注桩大直径钢筋笼直螺纹套筒连接施工工法.docx

灌注桩钢筋笼直螺纹连接施工工法
1．前言
随着中国桥梁施工技术水平的飞速发展，桥梁的跨径变得越来越大，随之，灌注桩的直径就增大，灌注桩钢筋笼所采用的钢筋直径和数量也随之增加。特别是在一些地质不良或地震多发地带，甚至需要配置双层钢筋笼才能满足受力要求。这就对我们灌注桩成孔质量和钢筋笼加工质量、孔口连接速度提出了更高的要求。
针对以上特点，我公司承建的太原市学府景观桥工程灌注桩钢筋笼采用剥肋直螺纹连接工艺施工，同时使用钢筋笼加工模具，在保证施工质量和提高施工速度方面有了很大的进步，希望今后对于类似的工程施工能提供一定的经验。
2．工法的特点
本工法之主要特点是可以提高灌注桩钢筋笼的加工和安装速度，并可以很好的满足施工质量要求，并在施工安全、环境保护和职业健康方面也存在较大优势。
3．适用范围
本工法适用于钢筋笼长度大于9米，主筋直径大于16mm的灌注桩钢筋笼加工施工。尤其适用于工期紧、施工在冬季气温低，钢筋笼主筋间距较小、主筋为双层主筋布置、液化砂层地质成孔后孔口接笼时间不易过长的施工环境下，效果十分显著！
4．工艺原理
本工法主要是提出一种灌注桩钢筋笼剥肋直螺纹连接施工的模具，该模具主要有作业平台、挡板、标准套筒杆、钢圈、立柱、横杆和卡具组成。其主要作用是在理想的灌注桩钢筋笼空间模型中，将各钢筋关键位置均设置了约束点。就是说在灌注桩钢筋笼加工过程中，只要操作者按照工艺流程的步骤依次在各约束点装入相应的钢筋，然后焊接固定即可，而此过程却不需要任何测量工具就确保了钢筋的位置。将繁琐的施工过程转变成了标准化的流程，降低了操作的难度。
5．施工工艺流程及操作要点
5.1钢筋笼加工流程
钢筋笼托架制作
钢筋下料
安装下方3根主筋
焊接加劲箍
安装立柱和横杆
安装其余主筋
安装箍筋
脱离模具
检查验收
吊运出场

图5.1.1钢筋笼安装流程图
5.2操作要点
5.2.1施工准备
5.2.1.1钢筋笼模具制作
灌注桩钢筋笼主筋剥肋直螺纹连接模具，包括有作业平台、挡板、标准套筒杆、钢圈、立柱、横杆和卡具（见下页图5.2.1.1）。作业平台为比钢筋笼直径宽1m，比单节钢筋笼长2m，厚度为10cm的混凝土板。挡板是一块足够刚度的正方形钢板，其边长为略大于钢筋笼直径，下方设置预埋件，在作业平台浇筑之前牢固的固定于地下。标准套筒杆由同灌注桩钢筋笼主筋一致的钢筋制成。标准套筒杆分长短两种，其差值大于35倍主筋直径（不小于500mm）。标准套筒杆按照图纸要求的数量及间距，长短交错均匀布置，一端按照套筒的丝扣数量加工丝扣，将另一端固定于挡板上，固定时保证每个标准套筒杆端头丝扣的起丝处的切线方向一致。标准套筒杆外围距套筒5cm处用钢圈焊接牢固。立柱由槽钢制成，一侧焊有带弯钩的横杆挂钩，下部有单向转轴和作业平台牢固连接。横杆由圆钢制成，长度大于钢筋笼直径约50公分。卡具是固定于作业平台的一块长方形钢板，上方开有圆弧形的槽，并布有3个放置主筋的槽。因为卡具要支撑整节钢筋笼的重量，所以卡具要有足够的刚度和强度。在钢筋笼模具制作之前，要先根据单节钢筋笼的最大重量和基础的承载力情况，计算卡具的数量，并在作业平台浇筑之前固定于基础之上。
说明：1、作业平台 2、挡板 3、标准套筒杆 4、钢圈 5、立柱 6、横杆 7、卡具
图5.2.1.1
图5.2.1.1灌注桩钢筋笼主筋剥肋直螺纹连接模具

制作加强箍台模：在10mm厚钢板上按加强箍内径放样，按放线位置内侧与钢筋外缘相切精确垂直焊接10cm长短钢筋柱，间距5～10cm形成模具。在钢板下焊设高90cm左右的角钢支腿。
5.2.1.2技术准备
（1）凡参加接头施工的操作人员必须参加技术培训，经考核合格后持证上岗。提高专项培训的质量，使操作人员“熟于操作，精于维修，善于保养”。
（2）核对钢筋配料单与成品数量。
（3）做好技术交底。
5.2.2钢筋下料
5.2.2.1钢筋的除锈
（1）加工方法
钢筋均要清除油污和锤打能剥落的浮皮、铁锈。大量除锈，可通过钢筋冷拉或钢筋调直机调直过程中完成；少量的钢筋除锈，可采用电动除锈机或喷砂方法除锈，钢筋局部除锈可采取人工用钢丝刷或砂轮等方法进行。
（2）操作要点
如除锈后钢筋表面有严重的麻坑、斑点等，已伤蚀截面时，要降级使用或剔除不用，带有蜂窝状锈迹钢筋，不得使用。
5.2.2.2钢筋的调直
（1）加工方法
对局部曲折、弯曲或成盘的钢筋要加以调直。钢筋调直普遍使用卷扬机拉直和用调直机调直。在缺乏设备时，可采用弯曲机、平直锤或人工锤击矫直粗钢筋和用绞磨拉直细钢筋。
（2）操作要点
用卷扬机拉直钢筋时，要注意控制冷拉率：Ⅰ级钢筋不大于4%；Ⅱ~Ⅲ级钢筋及不准采用冷拉钢筋的结构不大于1%。用调直机调直钢筋和用锤击法平直粗钢筋时，表面伤痕不要使截面面积减少5%以上。调直后的钢筋要平直、无局部曲折，冷拔低碳钢筋表面不得有明显擦伤。注意：冷拔低碳钢丝经调直机调直后，其抗拉强度一般要降低10~15%，使用前要加强检查，按调直后的抗拉强度选用。
5.2.2.3钢筋的切割
（1）加工方法
钢筋弯曲成型前，要根据配料表要求长度分别截断，通常用钢筋切断机进行。主筋连接处，为保证丝头质量，钢筋宜用切割机断料。
（2）操作要点
对同规格钢筋根据不同长短搭配、统筹排料；一般先断长料，后断短料，以减少短头和损耗。避免用短尺量长料，防止产生累计误差，仗量要在工作台上标出尺寸、刻度，并设置控制断料尺寸用的挡板。切断过程中如发现劈裂、缩头或严重的弯头等，必须切除。切断后钢筋断口不得有马蹄形或起弯等现象，钢筋长度偏差不要小于±10mm。
5.2.2.4钢筋丝头加工
（1）加工方法
将待加工钢筋用夹钳夹紧，用特制的平板使钢筋端部与滚丝头外端面为齐，开启水泵，逆时针扳动进给手柄，使主机启动并平稳前进，钢筋首先接触到剥肋刀，用力要均匀且平稳，当滚丝轮接触钢筋后，仍需给手柄一定的力，使其能自动按螺纹前行两个或三个螺距后再去掉手柄力，使其自动进给。当完成丝头滚压长度后，机床会自动停车，启动反转按钮，滚丝头返回，完成一个丝头。
（2）操作要点
将机床安装平稳，机床主轴轴心线应处于水平位置。如有倾斜，只能使夹钳方向低于水平位置，但不低于5°。接通电源，开启冷却泵，检查冷却水的流量是否正常，同时检查限位器是否灵敏。按钢筋直径，用相应规格的试棒调整剥肋刀及滚丝轮的径向尺寸，而后锁紧。试加工确保质量无问题，方可正常加工。调整剥肋挡块及行程开关位置，保证剥肋及滚轧螺纹的长度符合规定。滚轧过程中需要用水溶性切削液进行冷却和润滑，当温度低于0℃时，应掺入20%-30%硝酸钠，严禁用机油作润滑液或不加润滑液套丝。已检验合格的丝头，应立即在一端戴上保护帽，在另一端拧上连接套筒，并按规格分类码放整齐待用，且防止在搬运过程中污染、损坏丝头。
5.2.2.5钢筋笼安装
（1）施工方法
在钢筋笼加工过程中，每节需在孔口连接的钢筋笼，都要在模具上安装完成。在单节钢筋笼安装时，首先在卡具的三个小槽中放入三根主筋，一头与挡板下方的3个标准套筒杆标对齐，拧好连接套筒。然后在3根主筋上相应的位置焊上钢筋笼加劲箍。将立柱竖起固定牢固，由下至上依次安装横杆，并同时穿入钢筋笼主筋，确定各主筋位置。将已置于横杆上的钢筋笼剩余主筋依次旋入各标准套筒杆内，将钢筋笼主筋与加劲箍焊接牢固，抽出横杆，安装箍筋。安装完的钢筋笼断面见下图5.2.2.5。安装完成后，旋开套筒，松开定位立柱将加工好的钢筋笼运输至钢筋笼存放区。用同样的方法加工下一节钢筋笼。由于每节钢筋笼接头均由同一个模具加工而成，钢筋笼的主筋均能准确对正，且每个钢筋套丝接头的相位一致，所以确保了灌注桩钢筋笼孔口连接施工质量，缩短了作业时间，从而保证了灌注桩的质量。

图5.2.2.5钢筋笼加工断面图
（2）操作要点
在施工时，标准套筒杆的套筒每次旋出的刻度要保持一致。主筋与标准套筒杆连接时，要确保连接位置没有空隙。在操作的过程中要轻拿轻放，防止因胎具变形而影响钢筋笼的精确度。对磨具的精确度要定期的检查、测量。如发现精度不满足要求时，要及时的调整后才能继续加工钢筋笼。
5.2.3现场钢筋连接
（1）施工方法
现场连接钢筋时应对准轴线将钢筋拧入连接套筒，用手拧不动为止，然后用力矩扳手拧紧，接头拼接完成后，应使两个丝头在套筒中央位置互相顶紧，套筒两端外露的丝扣不超过两扣。连接用的力矩扳手精度必须达到要求，扳手刻度值与钢筋规格一致。
表5.2.3不同直径钢筋拧紧力矩值
钢筋直径/mm
≤16
18-20
22-25
28-32
36-40
拧紧力矩值/（N·m）
80
160
230
300
360
注：当不同直径的钢筋连接时，拧紧力矩值按较小直径的钢筋的相应值取用。
（2）操作要点
连接钢筋时，钢筋规格和连接套筒的规格应一致，钢筋螺纹的型式、螺距、螺纹外径应与连接套筒匹配；并确保钢筋丝头和连接套筒的丝扣干净，完好无损。连接位置确定：接头相互错开35d,且不小于500mm,同一截面内接头面积百分率≤50%。
6．材料与设备
6.1材料选择
材料的品种规格：套筒的规格、型号以及钢筋的品种规格必须符合设计及规范要求。
质量要求
1）钢筋质量要求
①钢筋应符合国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB 1499）和《钢筋混凝土用余热处理钢筋》（GB 13014）的要求，有原材质、复试报告和出厂合格证；
②钢筋应先调直再下料，并宜用砂轮片切断，切口端面应与钢筋轴线垂直，不得有马蹄形或扰曲，不得用气割下料。
2）套筒质量要求
①套筒应采用优质碳素结构钢或合金结构钢，其材质应符合GB 699规定；
②成品螺纹连接套应有产品合格证，两端螺纹孔应有保护套，套筒表面应有规格标记。
6.2主要机具
25t汽车吊、拉直机、切断机、电焊机、切割机、JBG-40型钢筋直螺纹滚丝机、力矩扳手、通止环规。
7．质量控制
7.1主控项目
(1)钢筋的品种、规格必须符合设计要求，质量符合国家现行《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB 1499）和《钢筋混凝土用余热处理钢筋》（GB 13014）标准的要求。
(2)套筒材质应符合GB 699规定,且应有质量检验单和合格证,几何尺寸要符合要求。
(3)钢筋接头型式检验:钢筋螺纹接头的型式检验应符合现行行业标准《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ 107-2010）中的各项规定。
(4)钢筋连接施工过程中,应对每批进场钢筋和接头进行工艺检验：
各种规格钢筋接头试件不应少于3件；
筋母材抗拉强度试件不应少于3根，且应取自接头试件的同一根钢筋；
接头试件应达到现行行业标准《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ 107-2010）中相应等级的强度要求，计算实际抗拉强度时，应采用钢筋的实际横截面积计算。
(5)钢筋接头强度必须达到同类型钢材强度值，接头的现场检验按验收批进行，同一施工条件下采用同一批材料的同等级、同形式、同规格接头，以500个为一个验收批进行检验与验收，不足500个也作为一个验收批。
7.2一般项目
（1）加工质量检验：
1）螺纹丝头牙形检验：牙形饱满，无断牙、秃牙缺陷，且与牙形规的牙形吻合，牙形表面光洁的为合格品。
2）套筒用专用塞规检验。
（2）随机抽取同规格接头数的10%进行外观检查，应与钢筋连接套筒的规格相匹配，接头丝扣无完整丝扣外露。
（3）钢筋笼加工制作允许偏差见以下两表：
表7.2.1钢筋加工的允许偏差
序号
名 称
允许偏差（mm）
1
受力钢筋顺长度方向的全长
±10
2
弯起钢筋的弯起位置
±20
表7.2.2钢筋笼制作吊装允许偏差
项次
项 目
允许偏差(mm)
1
钢筋骨架直径
±5
2
主筋间距
±20
3
加强筋间距
±20
4
箍筋间距
±10
5
钢筋骨架垂直度
骨架长度1%
8．安全措施
工程施工前对危险源进行识别和评价，按国家、地方政府法律法规进行严格控制，施工中重点做好以下安全因素的控制。
表8.1安全控制措施表
序号
危险源
控制措施
1
触电
施工现场用电实行“三相五线制”和“一机一闸一保护”的规定，施工现场使用统一的标准配电箱，漏电保护器，加强对施工用电的检查督促。电工对使用的电箱进行日常检查，施工现场内一切电源、电路的安装和拆除，由持证电工操作。机操人员应着绝缘靴和手套。
2
机械伤害
机具使用前，必须检查机械运转是否正常；若有异常应立即切断电源，停机检查，故障排除后方可正常操作。
使用套丝机前，要检查四片刀片连接是否牢固，各运转部位润滑情况是否良好，有无漏电现象，空车试运转确认无误后，方准进入正常作业。
加工钢筋时，必须使用无齿锯切断的钢筋，严禁使用切断机切断的钢筋，以防套丝不合格和损坏刀片。
套丝时必须确保钢筋夹持牢固，防止钢筋伤人。
禁止疲劳作业、酒后上岗。
3
自然灾害
编制相应的防洪、防汛、防火及其他自然灾害的应急预案，做到应急措施到位，人员安排到位。
9．环保措施
工程施工前对环境因素进行识别和评价，按国家、地方政府法律法规进行严格控制，施工中重点做好以下环境因素的控制。
表9.1环境控制措施表
序号
环境因素
控制措施
1
生产废弃物污水
施工污水严禁溢出机械而污染施工场地，机械操作台必须工完场清，其中废油、钢筋头等进行回收处理，剥肋后的钢筋残片则用封闭的垃圾车运至业主指定地点进行处理。
2
施工噪音
将施工作业区与生活办公区分开布置，同时选用噪声声级较低的施工设备。
3
火灾
施工现场严格执行国家和地方有关消防安全的法规、标准和规范，坚持“预防为主”的原则，现场的各类消防建筑材料应整齐码放，消防通道必须畅通，防止重大施工火灾事故的发生。机械加油时，严禁吸烟。施工现场增加消防设施，对工人宣传安全知识，提高其安全意识。
4
电能消耗
机械设备定期维修、保养，加大检查力度，实行操作人负责制，严禁机械长时间未施工空转。
10．效益分析
10.1接头强度高，连接质量稳定可靠
接头性能达到行业标准JGJ107-2010钢筋机械连接通用技术规程中相关规定，实现与钢筋母材等强连接，对中性能好，避免了搭接焊和电渣压力焊轴线偏心的质量通病。
10.2用料省，节能省电
剥肋滚扎直螺纹连接用钢量比单面搭接焊省钢筋8d～10d，耗电量为闪光对焊的1/4～1/6，为单面搭接焊的1/30～1/50。
10.3适应性强，安全环保
钢筋连接仅用管钳和扳手，不用电、气，安全可靠，不受天气影响，不会对大气造成污染。
10.4制作胎具，功效高，质量好
使用钢筋笼制作胎具，很大程度的提高了施工速度，同时也保证了钢筋笼的加工质量，提高了钢筋笼制作的一次合格率。
11．应用实例
太原市长风文化岛跨汾河学府景观桥工程，施工地点太原市小店区，为市政桥梁工程。开工日期2009年9月9日，竣工日期2010年7月30日，桥梁上部结构为钢箱梁，下部结构为灌注桩桩基础，桩径分1.2米，1.5米，1.8米不等，共计73根。通过采用钢筋笼剥肋直螺纹连接施工工法，施工速度得到了明显的提高，施工质量和施工成本得到了良好的控制，同时也将施工风险降到了最低。