浅谈隧道防水板超声波焊接施工技术

2019-08-29 02:08:44 科技视界 2019年20期

丁树东

【摘 要】防水板施工是隧道防排水的关键工序,传统采用的热熔焊接施工不仅施工效率低、外观难以保证、而且焊接人员的操作水平及经验有较高的要求,施工质量难以保证。现如今越来越多的防水板施工采用超声波焊接机进行焊接施工,本文主要研究隧道工程中利用超声波焊接机焊接防水板的施工技术和质量控制要点。

【关键词】防水板;超声波焊接;质量控制

中图分类号: U453.6文献标识码: A文章编号: 2095-2457(2019)20-0210-002

DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.097

1 超声波焊接介绍

1.1 工艺特点

超声波焊接是利用超声波在聚合物材?#29616;?#20135;生机械功,机械功的表现方式是高聚物分子因振动而引起连续受压和解压,这部分机械功是以热能的表现形式出现,?#20013;?#30340;高频应变应力荷载以及较低的热传导率使应力应变集中区的材料温度迅速升高,再施加适当的压力使防水板?#24067;?#29076;融接合。

1.2 与传统热熔焊接?#21592;?/p>

传统防水板焊接采用电热压焊器热熔焊接工艺和吊带挂设工艺,电热压焊器热熔焊接受防水板、热熔垫片熔点影响较大,采用该工艺施工作业人员难以把握防水板热熔时间和压焊力度,使得防水板频频出现焊焦、焊穿、焊接不牢等焊接质量通病。吊带挂设经同类隧道施工发现,该施工工艺常因防水板无法与围岩密贴,经常出现二衬厚度不足或背后脱空、不密实等现象。

超声波焊接经?#21592;?#20854;他方式主要优势:不需焊剂和外?#32771;?#28909;,对焊件损伤小、焊接时间短、焊接强度和残余变形小等优点,且超声波自动焊接机自动化程度较高,减少了人力资源的使用。

超声波焊接对传统热熔焊接相比,超声波焊接机不需预热,开机即可进行焊接。经过查询相关文献,超声波焊接机设备使用寿命长,焊接成本仅为电热压力焊枪成本的7.5%,具有相当大的成本优势。焊接出的焊点外观质量较好,不会出现传统热熔焊接出现的焊焦、焊穿、焊接不牢等质量通病,?#23548;?#20351;用效果好,也避免了焊接时出现焊点破损从而进行修补的现象。超声波焊接机自身不产生热源,施工时避免了因操作失误造成人员烫?#35828;?#20107;故。

相对传统热熔焊接方法,超声波焊接不仅在焊接质量上具有优势,在安全性方面也得到了较大的保证,同时缩短了作业循环时间,提升了工作效率。

1.3 超声波焊接影响因素

经同类施工?#23548;?#32463;验所得结果分析,超声波焊接质量由焊接振幅、焊接時间、焊接压力等条件有关。?#23548;?#20351;用时应先进行防水板的试焊试验,确定焊接振幅、焊接时间、焊接压力等技术参数,为后续施工提供指导参数。

2 超声波焊接施工准备

2.1 培训施工人员

施工作业人员应进行岗前培训,学习超声波焊接作业指导书,并对焊接机进行?#23548;?#25805;作,培训合格后,由技术员指导进行施工作业活动。

2.2 人员配置

超声波焊接防水板施工班组应配置人员7人,作?#30340;?#23481;主要有防水板布设、临时支撑、焊接、质?#32771;?#26597;及安全瞭望。

2.3 设备准备

土工布、热熔垫圈、防水板、射钉枪、防水板作业台车、临时支撑工具、超声波自动爬焊机。

3 超声波焊接施工工艺

3.1 工艺流程

施工准备→基面检查→无纺土工布铺设→防水板铺设及焊接→成品检查。

3.2 施工工艺

3.2.1 基面检查

在挂设土工布和防水板前要对初支结构面进行检查,基面应平整,无空鼓、裂缝、尖锐物及锚杆头,?#21592;?#38754;外露的钢筋锚杆要先进行切除,并用砂浆找平,基面有较大的凹凸应采用喷射混凝土或砂浆找平。基面检查应使用平整度尺和塞尺进行检查,确认相关参数符合标准后进行防水板的挂设施工。

3.2.2 土工?#21450;?#35013;

用射钉将垫圈及土工布平整?#25345;?#22320;固定在初支上,土工布搭接长度不少于50cm,土工布铺设时应平顺无鼓包。铺设土工布的意义是在初支面与防水板之间建立一个缓冲层,防止初期支护基面高低不平或毛刺将防水板刺穿,影响防水板使用效果。

土工布铺设采用射钉配合塑?#31995;?#22280;进行土工布的挂设,用垫钉圈固定防水板,垫圈布设应采用梅花形,垫圈间距拱部宜为0.5-0.8m,侧墙宜为0.8-1.5m,在基面?#21363;?#24212;适当增加固定点,保证防水板与基面紧密贴合。

3.2.3 防水板铺设及焊接

1)超声波焊接机试焊

超声波焊接防水板之前,采用与主体材料相同的防水板进行试焊,不同材料的防水板?#26434;?#30340;熔点、表面摩擦系数等均有差异,通过调节焊接振幅、焊接时间、焊接压力等参数试焊防水板,焊接完成的防水板进行检测,检测结果应满足规范要求,将满足施工要求的参数组合作为后续主体施工的焊接参数。

2)防水板就位

防水板从台架上布设完成后,进行与上一幅防水板的搭接,保证两幅防水板的搭接宽度不小于10cm。防水板铺设一般采用从一侧边?#36739;?#25329;部、再从拱部到边墙的顺序进行整幅安装,防水板要预留一定的旷量,保证后续施工时防水板有一定的变?#25991;?#21147;,防止防水板施工时产生撕裂等质量问题。

3)防水板压焊

墙身部位压焊:一手持超声波压焊机,一手压住防水板使防水板与垫圈密贴,施工时保证焊接机与垫圈呈垂直角度,施加压力进行焊接,单点焊接时间应为3-4s,时间过短或过长都将影响焊接质量。

拱顶焊接:拱顶进行焊接?#20445;?#29992;柔性(木条等)临时支撑将防水板顶到初支面上,调节防水板的旷量,然后按照与墙身相同的焊接方法进行防水板与垫圈的焊接。

焊点数量控制:垫圈与防水板焊接在边墙部位每个垫圈施焊3个点,拱顶施焊4个点,焊点应均匀布置在垫圈上,并呈梅花状布置,每个焊点均应焊接牢固,焊接不牢应重新进行焊接。

4)焊接顺序

将垫圈与防水板焊接完成后,检查焊接质量,焊接不牢的应当进行补焊,垫圈焊接质?#32771;?#26597;合格后进行两幅防水板的焊接,确保搭接宽度不小于10cm后,安装超声波自动爬焊机,依据先前确定好的焊接参数进行调节焊接机并进行焊接,焊接顺序由一侧墙身至拱顶再到墙身,焊接时应注意检查焊接效果,出现焊接不牢等现象应及时调整施工参数。

3.2.4 焊接质?#32771;?#26597;

自动爬焊机焊接完成后,等防水板焊缝冷却凝结后进行焊缝质?#32771;?#26597;。检查方法为将一侧边墙预留的空气道进行封闭,另一侧连接气压表及充气设施,确定设备满足工作条件时即可进行充气,当空气道气压达到0.25Mpa时停止充气,保持25min若气压下降在10%以内,证明焊缝焊接合格,若压力有所下降则防水板焊缝有泄漏。检查漏气位置时保证空气道内有足够的压力,随后用?#35797;?#27700;涂抹到焊缝上,发现有气泡出现的位置用记号?#39318;?#20986;标识,全?#32771;?#26597;完成后再次进行补焊作业,补焊作?#20302;?#25104;后再次进行焊接质?#32771;?#27979;,确保焊缝质量合格。

4 超声波焊接质量要点

4.1 防水板的保护

1)防水板附近要进行电焊作业?#20445;?#24212;将防水板用湿的土工布覆盖等多种方式进行保护,防止电焊火花烧穿防水板。

2)防水板铺设前应仔细检查初支基面,避免基面不平整有凹凸部分,造成浇筑二衬混凝土时顶破防水板的现象。

3)当防水板施工紧跟掌?#29992;?#26045;工?#20445;?#23545;防水板要进行有效保护,避免掌?#29992;?#29190;破施工?#20445;?#39134;石砸破防水板。

4)二?#27597;?#31563;施工时要加强控制钢筋的安裝作业,安装完成后的钢筋工程在靠近防水板一侧不应有出露的钢筋头等尖锐物,防止刺破防水板。

4.2 常见的焊接质量缺陷及处理方法

1)防水板与垫圈焊接不牢或者烧焦防水板的现象:产生这种现象的主要原因可能是因为防水板与垫圈的熔点不匹配,例如防水板已经达到熔点而垫圈熔点还未达到,导致防水板与垫圈焊接时出现质量问题。这种问题的出现解决办法一般为更换垫圈,选择与施工所用的防水板熔点相近的垫圈,垫圈颜色应首选红色,以方便后期施工时查?#19994;?#22280;位置进行焊接作业。

2)焊点焊接不牢、焊接结合不稳定:防水板焊接时要指定焊接操作人?#20445;?#20445;证焊接质量稳定。施工应使防水板与垫片之间紧密贴合,严格把握焊接时间与焊接压力,焊接时间不得过短或过长,焊接压力不得过大或过小。防水板与垫圈焊接要保持枪头与防水板垂?#20445;?#26538;头顶压进防水板大约0.5mm即可,?#20013;?#26102;间3-4s。

5 焊接施工安全控制要点

1)施工用电应严格执行临时用电规程,并经常检查施工电路,避免电线破损造成触电事故。

2)高空作业人员应正确佩戴安全绳,防止发生高空坠落事故。

3)超声波焊接机主机箱应放置在显眼位置,并进行标识,防止坠物?#19968;?#25110;者碰撞损伤。

6 结语

超声波焊接技术极大地提高了采用热熔焊接技术的焊接质量,使以往的热熔焊接出现的质量通病得到了有效降低。超声波焊接具有焊接质量可控,自动化程度高等优势,不仅保证了焊接质量又满足了外观要求。综合超声波焊接的优点得出超声波焊接技术是值得大力推广和应用的先进施工工艺。

【参考文献】

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[2]JTG? F60-2009公路隧道施工技术规范[S].

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[4]刘洪海,孙丽芸.隧道防水板的施工质量控制[J].中国新科技新产品,2008(16).

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