鋼筋擠壓連接技術在北京城鐵施工中的應用

摘　要　鋼筋接頭采用套筒擠壓連接技術,既有效地保護了防水板,又加快了施工速度,而且工藝操作簡單、安全、可靠。該技術已在北京城市鐵路地下工程施工中應用,效果甚好。
關鍵詞　城市鐵路　鋼筋接頭　擠壓連接
1 　工程概況
北京城市快速軌道交通東直門地下折返線工程為復合式襯砌結構(初期支護、二次襯砌,并在初期支護與二次襯砌間設封閉式防水層),先施工初期支護(格柵網噴C20 混凝土),結構初期支護混凝土強度達到設計強度的75 % 以上時開始鋪設防水板(采用無釘孔鋪設技術),安裝二襯鋼筋,澆筑二襯混凝土。該工程自2002 年7 月18 日竣工,由于施工中重視防水板的施工質量及保護,特別是二襯鋼筋接頭采用套筒冷擠壓連接技術,有效地保護了防水板,結構表面至今未出現滲漏水現象。
2 　防水層施工
防水層材料采用ECB 防水板和PE 閉孔泡沫襯墊緩沖層。防水層施工前首先對初期支護混凝土基面進行處理,然后鋪設緩沖墊層,最后施工防水板。
2. 1 　初期支護混凝土基面處理
(1) 初期支護表面要求平整,無明顯的凹凸起伏。
(2) 基面上不得有鋼筋、鐵絲和鋼管等尖銳物,以免防水層被扎破,防水層施工時基面不得有明水,否則,應采取措施施堵或引排。
(3) 基面變斷面處理或轉彎處的陰陽角抹成R ≥ 5 cm 的圓弧或50 mm ×50 mm 的鈍角。

2. 2 　防水層施作
(1) 緩沖層采用膨脹螺栓或水泥釘和塑料圓墊片固定于已達到設計強度要求的噴射混凝土基面上,固定點之間的間距拱部為50 ～ 80 cm , 邊墻為80 ～ 100 cm , 底板為150～200 cm 。
(2) 緩沖層之間的搭接寬度為50 mm , 搭接部位采用熱風焊槍進行焊接。
(3) 鋪設緩沖層時應沿隧道環向進行鋪設,不能拉得過緊,以免影響防水卷材的鋪設,同時在分段鋪設的緩沖層連接部位預留不少于20 cm 的搭接余量。
(4) 采用電烙鐵將防水板熱熔焊接在塑料墊圈上, 防水板之間的搭接采用雙縫焊機熱熔焊接,焊縫搭接寬度不小于10 cm 。

3 　鋼筋擠壓連接
3. 1 　鋼筋擠壓連接技術原理及特點
(1) 原理
將2 根帶肋鋼筋插入鋼套筒,用專用的擠壓設備向鋼套筒徑向加壓,使之產生塑性變形,依靠變形后的鋼套筒與被連接鋼筋橫肋緊密咬合,將2 根鋼筋牢固連接在一起(圖1) 。

圖1 　徑向擠壓連接　　

(2) 特點
① 接頭牢固可靠。接頭質量檢查直觀方便,設備操作簡單,非技術工人經過2 h 培訓就可做出合格的接頭。
② 施工速度快。連接1 個< 32 mm 的鋼筋接頭僅需2～3 min , 比閃光電弧搭接焊(12～15 min) 節約10～ 12 min , 大大提高施工速度。
③ 適用范圍廣。可連接國產HRB335 級、HRB400 級、直徑< 16～50 mm 的帶肋鋼筋及可焊接性差的鋼筋,各種方向布置的同直徑鋼筋都可以連接,解決了閃光電弧搭接仰焊及豎焊的困難。
④ 節約能源, 保護環境。每臺設備功率僅2. 2 kW , 耗電量僅相當焊接法的1/ 20～1/50 , 無明火,無煙塵,無噪聲,改善了工作環境,最大限度保護了防水板的施工質量,確保了施工安全,避免了防水板燒破、烤焦等質量問題及防火安全事故的發生。
3. 2 　鋼筋擠壓連接設備
鋼筋擠壓連接設備由擠壓鉗、超高壓油泵、超高壓油管三大主要部件及附件如升降器等組成。
3. 3 　擠壓連接鋼套筒
鋼套筒是擠壓連接接頭的重要組成部分,由無縫鋼管或圓鋼加工而成的鋼制圓筒,其外表面噴有規格標志和擠壓位置標志(圖2) 。

圖2 　鋼套筒
4 　鋼筋擠壓連接施工工藝
4. 1 　鋼套筒、壓模型號及壓痕參數的選擇
相同直徑鋼筋連接和不同直徑鋼筋連接時的擠壓工藝參數是不同的,應按照規定選擇。
4. 2 　擠壓設備準備
(1) 擠壓作業前,對擠壓設備必須進行檢查,并根據壓接工藝要求,調整相應的作業油壓。
(2) 根據連接鋼筋規格和鋼套筒型號及套筒準備選配壓模。
(3) 連接相同直徑鋼筋和不同直徑鋼筋的壓模型號分別按規定采用。

4. 3 　鋼筋準備
(1) 鋼筋端部應干凈、平直。影響插入和連接的鋼銹、油污、砂漿以及馬蹄、飛邊、毛刺必須清除和修磨。如遇縱肋過高及影響鋼套筒插入時,可適當修磨縱肋。如鋼筋橫肋影響鋼套筒插入時,嚴禁打磨橫肋,應針對性選擇使用內孔直徑正偏差的鋼套筒。
(2) 在鋼筋端部按規定劃出定位標記和檢查標記兩條線。標記線不宜過粗,以免影響鋼筋插入深度的準確度。標記線要牢靠、清晰、持久,以免擦掉給施工和驗收帶來麻煩。定位標記標示鋼筋的插入深度,距鋼筋端部為相應型號鋼套筒長度的一半。檢查標記在定位標記外1. 0～1. 5 cm , 以便接頭質量的檢查。

4. 4 　擠壓操作(圖3)
(1) 操作要點和工藝程序
① 擠壓操作中重點控制四要素　插入深度、擠壓順序、擠壓道次及最小壓痕直徑。
② 擠壓方向　擠壓時擠壓鉗軸線與鋼筋軸線要垂直,并盡可能朝鋼筋橫筋橫肋(即垂直于橫肋方向) 擠壓,以便于接頭獲得最佳性能。
③ 擠壓順序　擠壓必須從鋼套筒中部向兩端依次擠壓。如從套筒兩邊開始順次向中間擠壓,可能造成鋼套筒開裂或壓空(擠壓到無鋼筋處) 而切斷套筒。為避免壓空,鋼套筒中央沒有標志的部位(約2～3 cm) 要嚴禁擠壓。

(2) 擠壓施工工序
鋼筋就位→壓鉗就位→擠壓連接。

圖3 　邊墻鋼筋擠壓現場　　

操作應注意的事項:插入套筒鋼筋端部離套筒長度中點不宜超過1 cm ; 擠壓時擠壓機與鋼筋軸線應保持垂直;擠壓應從套筒中央開始,依次向兩端擠壓;宜先擠壓一端套筒,在施工作業區插入待接鋼筋后再擠壓另一端套筒。
5 　效果及體會
通過擠壓練習及現場試驗,工人的熟練程度大大提高,洞內操作輕便、簡單,擠壓鋼筋圓順度較以前焊接時明顯改善。經過對擠壓接頭現場取證結果可以看出,該接頭試驗結果均能滿足設計及規范要求,其性能良好。
(1) 通過運用擠壓連接技術,使隧道二襯防水板的破損率大大降低。
(2) 勞動效率得到了很大提高。
(3) 雖然該技術的應用造價略高于焊接,但作為地下工程而言利大于弊,況且大大縮短了時間,最大限度地保護了防水板,減少了二次襯砌后的滲漏水治理,節約了部分資金。因此,鋼筋擠壓連接技術將會在今后地下工程施工中廣泛應用。