钢筋挤压连接技术在北京城铁施工中的应用
摘 要 钢筋接头采用套筒挤压连接技术,既有效地保护了防水板,又加快了施工速度,而且工艺操作简单、安全、可靠。该技术已在北京城市铁路地下工程施工中应用,效果甚好。
关键词 城市铁路 钢筋接头 挤压连接
1 工程概况
北京城市快速轨道交通东直门地下折返线工程为复合式衬砌结构(初期支护、二次衬砌,并在初期支护与二次衬砌间设封闭式防水层),先施工初期支护(格栅网喷C20 混凝土),结构初期支护混凝土强度达到设计强度的75 % 以上时开始铺设防水板(采用无钉孔铺设技术),安装二衬钢筋,浇筑二衬混凝土。该工程自2002 年7 月18 日竣工,由于施工中重视防水板的施工质量及保护,特别是二衬钢筋接头采用套筒冷挤压连接技术,有效地保护了防水板,结构表面至今未出现渗漏水现象。
2 防水层施工
防水层材料采用ECB 防水板和PE 闭孔泡沫衬垫缓冲层。防水层施工前首先对初期支护混凝土基面进行处理,然后铺设缓冲垫层,最后施工防水板。
2. 1 初期支护混凝土基面处理
(1) 初期支护表面要求平整,无明显的凹凸起伏。
(2) 基面上不得有钢筋、铁丝和钢管等尖锐物,以免防水层被扎破,防水层施工时基面不得有明水,否则,应采取措施施堵或引排。
(3) 基面变断面处理或转弯处的阴阳角抹成R ≥ 5 cm 的圆弧或50 mm ×50 mm 的钝角。
2. 2 防水层施作
(1) 缓冲层采用膨胀螺栓或水泥钉和塑料圆垫片固定于已达到设计强度要求的喷射混凝土基面上,固定点之间的间距拱部为50 ～ 80 cm , 边墙为80 ～ 100 cm , 底板为150～200 cm 。
(2) 缓冲层之间的搭接宽度为50 mm , 搭接部位采用热风焊枪进行焊接。
(3) 铺设缓冲层时应沿隧道环向进行铺设,不能拉得过紧,以免影响防水卷材的铺设,同时在分段铺设的缓冲层连接部位预留不少于20 cm 的搭接余量。
(4) 采用电烙铁将防水板热熔焊接在塑料垫圈上, 防水板之间的搭接采用双缝焊机热熔焊接,焊缝搭接宽度不小于10 cm 。
3 钢筋挤压连接
3. 1 钢筋挤压连接技术原理及特点
(1) 原理
将2 根带肋钢筋插入钢套筒,用专用的挤压设备向钢套筒径向加压,使之产生塑性变形,依靠变形后的钢套筒与被连接钢筋横肋紧密咬合,将2 根钢筋牢固连接在一起(图1) 。
图1 径向挤压连接
(2) 特点
① 接头牢固可靠。接头质量检查直观方便,设备操作简单,非技术工人经过2 h 培训就可做出合格的接头。
② 施工速度快。连接1 个< 32 mm 的钢筋接头仅需2～3 min , 比闪光电弧搭接焊(12～15 min) 节约10～ 12 min , 大大提高施工速度。
③ 适用范围广。可连接国产HRB335 级、HRB400 级、直径< 16～50 mm 的带肋钢筋及可焊接性差的钢筋,各种方向布置的同直径钢筋都可以连接,解决了闪光电弧搭接仰焊及竖焊的困难。
④ 节约能源, 保护环境。每台设备功率仅2. 2 kW , 耗电量仅相当焊接法的1/ 20～1/50 , 无明火,无烟尘,无噪声,改善了工作环境,最大限度保护了防水板的施工质量,确保了施工安全,避免了防水板烧破、烤焦等质量问题及防火安全事故的发生。
3. 2 钢筋挤压连接设备
钢筋挤压连接设备由挤压钳、超高压油泵、超高压油管三大主要部件及附件如升降器等组成。
3. 3 挤压连接钢套筒
钢套筒是挤压连接接头的重要组成部分,由无缝钢管或圆钢加工而成的钢制圆筒,其外表面喷有规格标志和挤压位置标志(图2) 。
图2 钢套筒
4 钢筋挤压连接施工工艺
4. 1 钢套筒、压模型号及压痕参数的选择
相同直径钢筋连接和不同直径钢筋连接时的挤压工艺参数是不同的,应按照规定选择。
4. 2 挤压设备准备
(1) 挤压作业前,对挤压设备必须进行检查,并根据压接工艺要求,调整相应的作业油压。
(2) 根据连接钢筋规格和钢套筒型号及套筒准备选配压模。
(3) 连接相同直径钢筋和不同直径钢筋的压模型号分别按规定采用。
4. 3 钢筋准备
(1) 钢筋端部应干净、平直。影响插入和连接的钢锈、油污、砂浆以及马蹄、飞边、毛刺必须清除和修磨。如遇纵肋过高及影响钢套筒插入时,可适当修磨纵肋。如钢筋横肋影响钢套筒插入时,严禁打磨横肋,应针对性选择使用内孔直径正偏差的钢套筒。
(2) 在钢筋端部按规定划出定位标记和检查标记两条线。标记线不宜过粗,以免影响钢筋插入深度的准确度。标记线要牢靠、清晰、持久,以免擦掉给施工和验收带来麻烦。定位标记标示钢筋的插入深度,距钢筋端部为相应型号钢套筒长度的一半。检查标记在定位标记外1. 0～1. 5 cm , 以便接头质量的检查。
4. 4 挤压操作(图3)
(1) 操作要点和工艺程序
① 挤压操作中重点控制四要素 插入深度、挤压顺序、挤压道次及最小压痕直径。
② 挤压方向 挤压时挤压钳轴线与钢筋轴线要垂直,并尽可能朝钢筋横筋横肋(即垂直于横肋方向) 挤压,以便于接头获得最佳性能。
③ 挤压顺序 挤压必须从钢套筒中部向两端依次挤压。如从套筒两边开始顺次向中间挤压,可能造成钢套筒开裂或压空(挤压到无钢筋处) 而切断套筒。为避免压空,钢套筒中央没有标志的部位(约2～3 cm) 要严禁挤压。
(2) 挤压施工工序
钢筋就位→压钳就位→挤压连接。
图3 边墙钢筋挤压现场
操作应注意的事项:插入套筒钢筋端部离套筒长度中点不宜超过1 cm ; 挤压时挤压机与钢筋轴线应保持垂直;挤压应从套筒中央开始,依次向两端挤压;宜先挤压一端套筒,在施工作业区插入待接钢筋后再挤压另一端套筒。
5 效果及体会
通过挤压练习及现场试验,工人的熟练程度大大提高,洞内操作轻便、简单,挤压钢筋圆顺度较以前焊接时明显改善。经过对挤压接头现场取证结果可以看出,该接头试验结果均能满足设计及规范要求,其性能良好。
(1) 通过运用挤压连接技术,使隧道二衬防水板的破损率大大降低。
(2) 劳动效率得到了很大提高。
(3) 虽然该技术的应用造价略高于焊接,但作为地下工程而言利大于弊,况且大大缩短了时间,最大限度地保护了防水板,减少了二次衬砌后的渗漏水治理,节约了部分资金。因此,钢筋挤压连接技术将会在今后地下工程施工中广泛应用。
