地鐵鋼支撐制作工藝改進措施

摘 要：文章以廈門地鐵1號線鋼支撐加工工程為實例，介紹鋼支撐加工工藝流程，分析影響鋼支撐加工工效及質量的因素，總結出提高鋼支撐加工工效及質量的改進措施，為類似工程施工提供參考。

關鍵詞：鋼支撐管節；改進措施；自動埋弧焊焊機改造；質量控制

1 工程概況

地鐵鋼支撐主要應用于地鐵車站深基坑開挖后的圍護結構，根據設計要求，鋼支撐應承受的軸向力為2800KN。鋼支撐采用壁厚t=16mm鋼板卷制而成，鋼管為對接焊管，管徑為630mm。本次鋼支撐加工任務總共30000噸，施工工期一年。綜合考慮公司現有的條件，采用傳統的制作工藝無法完成任務。通過優化工藝流程、改造加工設備、改進焊接工藝的方式，鋼支撐加工最終滿足施工進度要求。

2 鋼支撐制作工藝流程（見圖1）

3 影響工效及質量的因素分析（見圖2）

4 鋼支撐制作工藝改進措施

4.1 鋼支撐管節節段鋼板下料改進措施

4.1.1 下料劃線方案

由于鋼支撐加工數量大，要求放樣誤差符合規范要求。按照所需的下料尺寸制作特定的下料模型，模型外框尺寸即是下料尺寸。根據下料模板進行下料劃線放樣，消除測量劃線產生的誤差。

4.1.2 模型下料特點

利用專用模型下料劃線消除測量產生的誤差，操作簡單，人工投入較少，重復利用率高，工效顯著提高。

4.1.3 使用注意事項

下料模型使用過程中必須不定期的進行尺寸復測，防止由于模型變形產生尺寸偏差，影響下料規格。

4.2 鋼支撐管節節段鋼板壓頭改進措施

4.2.1 壓頭方案

鋼板壓頭采用400T液壓壓力機配合自制圓弧壓頭模具工藝。根據管節直徑計算出鋼板卷圓時出現單邊150mm無法卷制成圓弧。利用液壓壓力機及自制模具將鋼板壓出圓弧段，操作簡單，工作效率顯著提高較高。

4.2.2 圓弧壓頭模具制作

圓弧壓頭模具采用厚板加工，分上下兩片。壓頭鋼板在壓力機作用下兩端受力情況近似簡支梁形式，鋼板受力不均，造成壓頭鋼板出現兩端弧度不一致，從而鋼板卷圓時出現兩端緊密而中間有較大縫隙。因而制作壓頭模具時采取在下模中部墊高2-3mm，防止卷圓出現間隙。

4.2.3 輔助措施及注意事項

壓力機壓頭模具同水平高度位置制作一個滾輪平臺，方便鋼板推進及退出。壓頭模板背部焊接擋板，保證管節鋼板定位尺寸。不定期的對壓頭模具、背部擋板進行復測，防止由于鋼板撞擊而使背部擋板移位造成壓頭尺寸偏差。

4.3 鋼支撐管節鋼板卷圓改進施

4.3.1 卷圓施工方案

管節鋼板卷圓采用W11-20×2500三棍機械卷板機。在一個施工平臺同時設置兩臺卷圓機并配備一臺專用的簡易門機。

4.3.2 改進方案優點

兩臺卷圓機在同一平臺配合專用簡易門機施工，可以利用交叉作業間隔完成工作，提高設備的使用率，提高工作效率，保證進度要求。

4.4 鋼支撐管節鋼管縱向焊縫焊接改進措施

4.4.1 縱向焊縫焊接方案

縱向縫內外均采用自動埋弧焊機焊接完成，內外側焊接均設置固定平臺架設自動埋弧焊機。內側焊縫焊接時，管節底部焊縫位置鋪設焊劑，防止自動埋弧焊焊接過程出現電流太大穿透鋼板。內側縱向縫焊接完成后轉至外側縱向縫焊接平臺焊接。

4.4.2 焊接方案優點

縱向縫焊接內外側均采用自動埋弧焊焊接，保證鋼板完全焊透，焊縫成型均勻，外觀漂亮。內外側縫焊接分別操作，操作簡單，人工投入較少，工效提高。

4.4.3 注意事項

自動埋弧焊焊接時，操作者要隨時觀察焊絲是否對準焊縫，防止焊偏，并經常觀察焊縫反面紅透程度，若發現問題要及時調整電流、電壓以保證焊縫質量。

4.5 鋼支撐管節間環焊縫焊接工藝改進措施

4.5.1 環焊縫焊接方案

鋼支撐管節環焊縫內外側均采用埋弧自動焊焊接。管節內徑較小，長度較長，內側焊縫采用改造小機頭的埋弧焊機配合滾輪機進行焊接。外側環焊縫采用傳統的自動埋弧焊接配合滾輪機及專用平臺進行焊接。

4.5.2 自動埋弧焊小車優化改造。

采用剛性強度較好的矩形方管50×100×8把埋弧焊小車橫梁長度加長為6米，滿足不調頭一次可焊接鋼管6米長的焊縫；在橫梁上利用槽鋼和滾輪組增設一個橫梁支座（架），保證橫梁的穩定性；增設固定小車行走軌道保證小車行走的平穩和直線度；增設焊絲絕緣套管，保證焊絲從絲盤到焊嘴不與鋼管壁接觸產生短路；在橫梁支座上增設可上下、左右的調節螺桿，便于調節導電嘴與焊縫的對中性；在機頭增設一盞節能照明燈，便于觀察焊絲是否對中焊縫；增設一個遠程焊劑控制便于焊劑流量控制，保證焊縫質量；在支架上增設一個助力轉盤便于小車行走。

4.5.3 改造措施優點

自動埋弧焊小車改造解決了小管徑鋼管內側焊縫采用埋弧自動焊的工藝創新，解決了長管節不調頭即可焊接的工藝，不僅操作簡單，節約人工成本，節約焊絲成本，生產效率成倍提高。

4.5.4 注意事項

自動埋弧焊焊接時，操作者要隨時觀察焊絲是否對準焊縫，防止焊偏，并經常觀察焊縫反面紅透程度，若發現問題要及時調整電流、電壓以保證焊縫質量。

4.6 鋼支撐管節與法蘭板拼接改進措施

4.6.1 管節與法蘭改進方案

按照管節長度兩端各制作一個專業定位臺架，臺架兩端上設置與法蘭板一樣的鋼板，底部設置限制鋼管高度的底座。拼裝時用銷子固定一端法蘭板與臺架鋼板，放置管節，在另一端臺架底部用小型千斤頂頂緊法蘭板與管節，并隨即點焊，同樣的方法拼接另一端法蘭板。

4.6.2 管節與法蘭改進方案

改進方案專業定位臺架結構簡單合理，拼接操作簡單，拼接尺寸有保證，工效大幅度提高。

4.6.3 注意事項

操作者要不時檢查和校正拼接兩端的法蘭臺架，以保證臺架一直保持良好的狀態，從而使各管節對口始終保持在同一軸線上進行。

4.7 鋼支撐焊縫焊接工藝參數

5 質量控制

5.1 施工準備階段質量控制

5.1.1 對參加本項目施工人員進行培訓和選擇，各工種操作員必須通過考核并取得上崗證，必須持證上崗。

5.1.2 在施工前，施工技術部做好技術交底和技術培訓。

5.1.3 各項施工工藝、技術、均應有超前的施工方案和施工措施。

5.2 施工過程階段質量控制

5.2.1 每個工作日要做好卷管、對接管節、拼接兩端法蘭尺寸誤差數據記錄表以備核查。

5.2.2 每個工作日要做好埋弧焊內、外直焊縫，內、外環焊縫的電壓、電流數據記錄表和焊縫反面紅透記錄以備核查。

5.2.3 每個工作日要做好手工焊的焊角高度、電壓、電流數據及焊縫表面有否缺陷記錄表，以備核查。

5.2.4 施工過程中，施工質量部及時對焊縫質量進行檢驗，按比例對焊縫進行探傷檢查并編寫檢查記錄，以備核查。

5.3 施工竣工階段質量控制

竣工前及時做好竣工資料，收集和整理原材料的質量合格證明材料、驗收材料，各種材料的試驗檢驗資料等其他的施工記錄。

6 實施效果

通過對鋼支撐施工工藝的改進及施工設備的改造，總結已經加工的5000噸鋼支撐，鋼支撐加工工效及質量顯著提高，該工藝實施效果顯著。針對焊縫質量進行探傷檢查，焊縫質量合格率在90%以上，相對傳統工藝有大幅度提高。改進后工藝的成本比傳統工藝的下降40%以上，經濟效益顯著。

7 結束語

該工藝改進措施有效的提高了生產效率，同時保證了施工質量及施工進度，取得了較好的經濟效益。尤其是自動埋弧焊接設備的改造解決了小管徑鋼管內部焊縫的施焊難題，為今后類似工程施工提供參考。