钢筋直螺纹连接工艺在南水北调工程中的应用

湛影超

（河北省水利工程局 石家庄 050021）

1 引言

南水北调工程中倒虹吸工程、渡槽工程、桥梁工程等众多，在这些工程中钢筋用量巨大。在滹沱河倒虹吸、古运河倒虹吸、唐河倒虹吸、拒马河倒虹吸、孟良河倒虹吸、漕河渡槽等工程，技术人员在钢筋连接工艺上进行了焊接工艺试验，发现与传统的手工电弧焊相比，钢筋直螺纹连接工艺能够实现加工制作程序化，加快钢筋制安速度，降低制作安装成本。

2 手工电弧焊工艺

手工电弧焊是以焊条为一极，钢筋为另一极，利用焊接电流通过产生的电弧热进行焊接的一种熔焊方法。其特点是，轻便、灵活，可用于平、立、横、仰全位置焊接，适应性强、应用范围广。适用于构件厂内焊接，也适用于施工现场。可用于钢筋与钢筋，钢筋与钢板、型钢的焊接。

搭接焊在焊接前须将钢筋预弯，该种接头由于预弯在接头处产生扭矩，在混凝土构件试验中该处混凝土有被提前压碎的现象，在焊接接头颈部热影响区内脆性增加，且焊接时易产生“咬边”、“夹渣”、“焊缝不饱满”等缺陷，在外力作用时容易脆断，做破坏性试验时往往在接头颈部脆断，做疲劳试验时其疲劳性能只达到47.6万次。疲劳破坏已成为工程建筑的一大灾害，许多工程失事都是接头处产生疲劳破坏引起的。

3 滚轧直螺纹连接工艺

直螺纹套筒连接是通过钢筋端头特制的直螺纹和直螺纹套管咬合形成整体的一种连接方式。可根据需要制作直径为16～40mm的钢筋直螺纹连接套，连接套制作材料为45号优质碳素结构钢或其他经试验确认符合要求的钢材。连接套的屈服承载力和抗拉承载力不小于被连接钢筋屈服承载力和抗拉承载力标准值的1.10倍。接头的性能符合JGJ107—96A《钢筋机械连接通用技术规程》级接头性能的规定。

3.1 工艺特点及制作流程

钢筋滚轧直螺纹连接的工艺的特点是：ⓐ接头强度高：等强级接头，100%发挥钢筋强度，能达到JGJ107—96《钢筋机械连接通用技术规程》中A级接头标准；ⓑ连接速度快：套筒短，螺纹扣数少，使用方便；连接时将套筒套在钢筋上用普通扳手拧紧即可，大大降低劳动强度，节约时间；ⓒ应用范围广：适用钢筋任何位置与方向的连接，也可用于弯曲钢筋及钢筋笼不能转动的场合；ⓓ适用性强：接头质量可靠，现场施工时，风、雨、停电状态，水下、超高环境均适用；ⓔ节材、节能、经济：在同等级的钢筋连接中，比传统焊接节省连接用钢材60%左右；ⓕ适应环保要求：施工中无明火，在易燃、易爆、高处等施工条件下尤为安全可靠，可全天候施工。

钢筋滚轧直螺纹连接的工艺流程为：钢筋原料→切头→机械加工（丝头加工）→套丝加保护套→工地连接。所加工的钢筋应先调直后再下料，切口端面与钢筋轴线垂直，不能有马蹄形或挠曲。下料时，不得采用气割下料。加工丝扣的牙形，螺纹必须与连接套的牙形、螺距一致，有效丝扣内的秃牙部分累计长度小于一扣周长的1/2。已加工完成并检验合格的丝头要加以保护，钢筋一端丝头戴上保护帽，另一端拧上连接套，并按规格分类堆放整齐待用。钢筋连接时，钢筋的规格和连接套的规格一致，并确保丝头和连接套的丝扣干净、无损。

3.2 质量要求和检验

3.2.1 质量要求

a.丝头。牙形饱满，牙顶宽度超过0.6mm，秃牙部分累计长度不应超过一个螺纹周长。外形尺寸（包括螺纹直径及丝头长度）应满足图纸要求。

b.套筒。套筒表面无裂纹和其他缺陷，外形尺寸（包括套筒内螺纹直径及套筒长度）应满足产品设计要求。

c.连接。连接是要确保丝头和连接套的丝扣干净、无损。被连接的两钢筋断面应处于连接套的中间位置，偏差不大于1p（p为螺距），并用工作扳手拧紧，使两钢筋端面顶紧。

3.2.2 质量检验

加工人员加工时逐个目测丝头的加工质量。每加工10个丝头应用相应的环规和丝头卡板检测1次，并剔除不合格产品。自检合格的丝头，再由质检人员对每种规格加工的丝头随机抽样检验，以一个工作班生产的丝头为一个检验批随机抽样10%，且不得少于10个，进行钢筋丝头质量检查。如有一个丝头不合格，应加倍抽检，复检仍有不合格丝头时，即应对该批全数检查，不合格的丝头应切去重新加工，经再次检验合格后方可使用。已检验合格的丝头应戴上塑料帽或连接套和保护塞加以保护。

套筒材料选用45号钢或其他低合金钢。套筒入库前按一定的比例抽样，用肉眼和卡尺检查外观质量，用塞规检查螺纹直径。套筒的质量要求：当其与钢筋同时受力时要后于钢筋本体破坏。因此在套筒断面设计时，套筒抗拉承载力标准值是按大于被接钢筋的抗拉承载力标准值的1.15倍考虑的，即

式中fsltk——套筒抗拉强度标准值；

Asl——套筒的横截面积；

ftk——钢筋抗拉强度标准值；

As——钢筋的横截面积。

现场安装利用普通管钳扳手旋拧施工，接头拧紧后，在套筒上用油漆作拧紧标记，并检查钢筋丝头无一扣以上完整丝扣外露即可。钢筋连接的工艺检查应符合相应要求：ⓐ每种规格钢筋的接头试件不少于3根；ⓑ对接头试件的钢筋母材应进行抗拉强度试验；ⓒ3根接头试件的抗拉强度尚应均不小于母材抗拉强度或1.05倍母材抗拉强度标准值。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、同型式、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。

4 手工电弧焊和直螺纹连接工艺经济性分析

从经济性分析，手工焊接生产效率低，成本投入大，尤其是在大直径钢筋的焊接上更为明显，施工中不仅要投入电焊工、电焊条和电焊机，还要投入搭接的钢筋和帮条，成本较高。手工电弧焊焊接钢筋单个接头成本见表1，直螺纹连接单个接头成本见表2。

表1 手工电弧焊接单个接头成本

表2 直螺纹连接单个钢筋接头成本

从表1、表2可以看出，在采用钢筋直螺纹连接工艺 后，钢筋制安的施工成本有了较大幅度下降，尤其在连接直径25mm及其以上的钢筋时经济效益更显可观。

5 结语

钢筋直螺纹连接工艺在南水北调工程中得到了越来越广泛的应用。实践证明：与传统的钢筋连接工艺相比较，采用钢筋直螺纹连接技术取得了非常可观的经济效益，加快了工程进度，保证了工程质量，得到了工程各方面的认可，达到了既节约能源又节省工期的目的。