淺談鋼筋氣壓焊接施工工藝實踐應用

樓俊豐,趙國華,于時振

(浙江交工路橋建設有限公司)

1 工程概況

1.1 工程概況

寧波梅山大橋是連接梅山保稅港區的的首座跨海大橋,屬寧波市重點工程,合同價 2.77億元。大橋位于寧波市北侖區春曉鎮,橋梁總長1487m,主橋為75m+130m+75m連續剛構,南北引橋為 40m跨徑現澆箱梁。

1.2 工程特點

大橋共有樁基310根,樁基直徑分別為2m及1.5m,樁長在 50m至100m之間,矩形承臺,主墩采用矩形雙薄壁墩,引橋采用現澆實體墩?；A及下部結構鋼筋規格主要為Φ25、Φ32,鋼筋連接工作量大,鋼筋焊接質量的好壞直接關系到大橋施工質量,是施工中控制的關鍵工序。

2 選擇鋼筋氣壓焊接施工工藝的原因

選擇“鋼筋氣壓焊接施工工藝”作為本項目的施工工藝,主要基于以下三方面考慮。

(1)目前我國建筑市場上常用的鋼筋連接方法很多,但不同程度存在質量控制不穩定、勞動強度大、耗材大、施工成本高或不符合環保理念等問題;

(2)鋼筋氣壓焊接技術能節約鋼材、質量穩定、勞動強度低、施工環保,但根據最新調查顯示該工藝在交通工程中應用不多,因此有必要對其施工技術進行研究總結并推廣;

(3)結合本工程特點,本項目鋼筋規格較多,在 Φ25～Φ32區間,鋼筋用量比較大,且工期要求緊,質量標準要求高(爭創“錢江杯”優質工程),選擇一種合理經濟且質量控制容易的鋼筋連接方法非常有必要。

3 鋼筋氣壓焊接施工工藝的可行性分析及目標

鋼筋氣壓焊接施工工藝的可行性利弊分析。

(1)有利條件:鋼筋氣壓焊接是利用氧氣、乙炔把鋼筋結合部位加熱至塑化狀態,同時加以適當壓力,使其形成牢固接頭的對焊法,影響焊接質量的主要因素與閃光焊接基本相同,為鋼筋端面處理和接頭熔融程度,只要克服這兩個問題,鋼筋連接合格率才能達到使用要求。

(2)不利條件:需采購鋼筋氣壓焊接的設備,對該工藝是新的嘗試,對施工工藝熟練掌控需要時間,如鋼筋端面處理、焊接時火焰的調整等,在施工時可能會遇到一些不可預見的問題,需要摸索。

(3)憑借項目部質量管理人員多年施工經驗,同時積極進行自主創新能力,在公司的大力支持下,可以克服不利因素,所以認為該施工工藝是可以付諸實施的。為此,成立了專門的梅山大橋鋼筋氣壓焊接施工工藝研究小組,并制定了小組研究的目標:制定工藝流程,明確操作要點以指導施工,使得鋼筋連接一次合格率達到98%以上。

4 探討鋼筋氣壓焊接施工工藝方案,并確定最佳方案

鋼筋氣壓焊接施工工藝研究小組召開專題會議,圍繞目標實現進行分析,通過咨詢、資料查閱等方法,最終形成鋼筋氣壓焊接實施的三種方案。

(1)方案一:采用氣焊或剪切機進行鋼筋下料,然后用研磨機手工打磨,采用國內生產的焊接設備進行氣壓焊接。該方案優缺點:設備費用相對便宜,但故障率高,現場施工攜帶不便,由于是人為操作,所以鋼筋的壓接端面出現凹凸不平,平面粗糙傾斜,壓接時里邊吸入空氣成分,使端面氧化,不能保持氣壓焊接穩定性,會導致壓接后的鋼筋出現從壓接面斷裂的不合格現象發生,無法保證穩定的氣壓焊接質量。

(2)方案二:用鋼筋常溫直角切斷機進行鋼筋切割下料,采用日本產便攜式氣壓焊接設備進行氣壓焊接施工。該方案優缺點:鋼筋常溫直角切斷機切割面保持在直角狀態,不用打磨,具有高速的切斷功能,在原地切割,極大提高生產效率,焊接設備簡便,便于現場操作,設備故障率低,費用相對較高。

(3)方案三:采用鋼筋常溫直角切斷機進行鋼筋切割下料,氣壓焊接采用國內生產的焊接設備。該方案優缺點:鋼筋端面處理質量能保證,但焊接設備故障率高,功效難以體現。

(4)綜合三方面考慮:焊接質量;施工方便;經濟適用性,最終確定最佳方案為:購買日本產便攜式氣壓焊接設備,鋼筋常溫直角切斷機進行鋼筋端面切割下料。

(5)方案比選表 1。

(6)根據工程及企業實際情況,分析影響施工實施的要素有氣壓焊接的施工工藝、鋼筋端面處理質量、各流程的具體實施。同時,根據影響鋼筋氣壓焊接實施的要素制定了相應的對策,見表 2。

表1 方案比選

表2 影響鋼筋氣壓焊接安施的要素及相應對策

5 施工工藝及流程

5.1 施工工藝流程圖

施工工藝流程如圖 1。

圖1 施工工藝流程圖

5.2 專業知識培訓

根據工藝流程,為加強工人質量意識教育,組織進行了專業的知識培訓。施工前,由技術負責人進行質量意識教育,并聘請專業技術人員在加工場進行實地操作演練,對操作人員進行培訓。

5.3 鋼筋常溫直角切斷機切割鋼筋

(1)鋼筋備料:計算鋼筋下料長度時,應考慮焊接接頭的壓縮量,每一接頭的壓縮量約為一個焊接鋼筋直徑的 1.0～1.2倍長度;使用鋼筋常溫直角切割機進行鋼筋切割,切除鋼筋端頭彎曲部分,端面必須與鋼筋軸線相垂直,邊角毛刺及端面鐵銹、油污和氧化物應清除干凈,使其露出金屬光澤,不得有氧化現象。

(2)鋼筋切割工序:首先在準備切斷的鋼筋上劃好線標記→直角切斷機的L型固定金屬將鋼筋卡住→固定手柄拉向緊固側、抓爪將鋼筋卡緊→打開馬達開關,按動切斷操作手柄、切斷鋼筋。在剛開始切割鋼筋和要完成切割時,切割進刀要小心放慢。

(3)進行端面切割處理后的鋼筋應及時焊接加工,以免表面氧化影響焊接質量。

5.4 氣壓焊接設備施焊

(1)檢查焊接設備:對加熱器的射吸能力進行檢查,保持射吸力正常,并各閥門有效靈活,各部位不得有漏氣,然后點燃加熱器檢查火焰形狀,必須使每個噴嘴噴出的火焰在中心形成一個環型平面;卡具鉗口中的 V型墊塊應適合待焊鋼筋的直徑,螺栓螺母轉動靈活,注意對各個轉動部位加注潤滑油,夾具應裝夾靈活,便于操作;檢查整個油泵系統是否正常,保證有足夠的液壓油,缺油時必須加注液壓專用油(不得用其它油料代替),加注液壓專用油必須過濾,防止雜物帶入泵內,油缸活塞復位靈活,整個油路系統不得有泄漏,防止因油管微裂而噴出油霧引起爆燃事故。

(2)安裝卡具及接長鋼筋:在待焊鋼筋上安裝卡具,調整螺栓位置,最大限度靠近鋼筋。兩待焊鋼筋留有 3～5mm縫隙,空隙不可過大或過小,并保證兩待焊鋼筋的同心度,上下鋼筋軸線的相對偏心量不得大于鋼筋公稱直徑的 0.15倍,且同時不得大于4mm。

(3)油泵壓力與加壓:根據不同的待焊鋼筋直徑設定油泵控制壓力;卡具按要求固定好后,開動油泵進行加壓,使兩待焊鋼筋端面頂緊。

(4)碳化焰加熱:點燃環管形加熱器,先用碳化焰進行加熱,對準兩鋼筋接縫處集中加熱,并使其內焰包住縫隙,防止鋼筋端面產生氧化。

(5)中性焰加熱:使用中性焰加熱,在加熱器不離開鋼筋縫隙的前提下,做均勻圓弧運動,使得每個加熱器焊嘴火焰輪流接近鋼筋縫隙,直至鋼筋端頭至熔化狀態,端部呈凸狀時,即快速加壓,擠出熔化金屬,并墩粗成型,在開始加壓時可適當減少氧氣供應量;在加壓時要寬幅移動加熱器,鐓粗區最大直徑為鋼筋直徑的 1.4～1.5倍,長度為鋼筋直徑的 1.1～1.2倍時,停止加壓,用火焰吹烤鐓粗區表面幾秒鐘,使鐓粗凸起部分均勻平緩。

(6)焊接質量檢驗:墩粗后,對外觀質量進行檢查,外觀應該使兩鋼筋同心,接頭墩粗長度和直徑符合規定,表面無裂紋,如有輕微焊接問題可及時采取補救措施,例如墩粗直徑不足,可繼續加熱加壓。(7)成型后拆卸卡具:停止加熱加壓后,待接頭紅色消失,即接頭呈暗紅色,(約 400～500℃)即可拆除卡具,繼續自然冷卻,注意不要用冷水等其他物質強行冷卻。

6 施工工藝效果評價

(1)經過對鋼筋氣壓焊接接頭質量進行外觀和機械性能檢查,均能滿足 GB12219-89第 8條有關規定,多次抽檢試件一次合格率均為 100%,實現了鋼筋氣壓焊接施工工藝的目標。

(2)鋼筋氣壓焊技術的特點。

①能夠焊接橫向、豎向、任意方向的鋼筋,鋼筋接頭合格率高,能適合Ⅰ級～Ⅳ級鋼筋;

②卡具較小,移動方便,接頭成本低;

③省去了磨削加工鋼筋端部的工序,有效簡化了操作工序大幅提高焊接速度,穩定了焊接質量。

(3)經工程實踐運用鋼筋氣壓焊接技術具有良好的質量效益、經濟效益和社會效益,并符合國家節能環保的建設理念,具有廣闊的應用前景。

7 結束語

鋼筋氣壓焊接施工工藝是一項創新型技術,它不受氣候影響,操作人員無需專門培訓考核,只需在現場短時間培訓即可上崗,質量控制在后場工廠化施工中進行,接頭質量穩定可靠,接頭成本較低,工效提高明顯,具有良好的質量效益、經濟效益和社會效益,現已在多個重點工程項目中推廣應用,具有廣闊的應用前景。

[1] 公路橋涵施工技術規范(JTJ041-2000)[M].北京:人民交通出版社,2000.

[2] 鋼筋焊接及驗收規程(JGJ18-2003)[M].北京:中國建筑工業出版社,2003.

[3] 鋼筋機械連接通用技術規程(JGJ107-2003)[M].北京:中國建筑工業出版社,2003.