大橋基礎施工中永久鋼護筒現場焊接工藝研究

呂志峰

摘 要：近年來，隨著橋梁建設的飛躍發展，永久鋼護筒在基樁工程中大量應用，焊縫質量要求逐年提高。馬鞍山長江公路大橋南塔基礎永久鋼護筒焊縫質量要求達到一級，現場通過采取一系列措施，確保焊縫質量。

關鍵詞：永久鋼護筒；現場焊接；焊縫

近年來，隨著橋梁建設的飛躍發展，永久鋼護筒在橋梁基樁工程中得到大量應用，如馬鞍山長江公路大橋、蘇通長江大橋、鄂東長江大橋、南京長江第四大橋等。永久鋼護筒逐步取代了臨時鋼護筒，鋼護筒的焊縫質量等級要求逐年提高。馬鞍山長江公路大橋南塔基礎永久鋼護筒焊縫質量要求達到一級，如何克服環境因素影響、合理選定焊接參數、熟練掌握焊接技巧，成為能否實現現場制造的關鍵。

1 工程概況

馬鞍山長江公路大橋南塔基礎采用54根Φ2.5m鉆孔灌注樁，鉆孔樁鋼護筒外徑2.8m，壁厚為22mm，長16.2m，材質為Q345C。受運輸條件限制，鋼護筒在現場制作，采用埋弧自動焊和CO2保護焊進行鋼護筒平焊成形。馬鞍山市地處中緯度地帶，副熱帶北緣，屬北亞熱帶濕潤性季風氣候類型，氣流隨季節的變化很大，天氣多變，年平均氣溫15.7℃，極端最高氣溫41.1℃，極端最低氣溫-12.7℃；年平均降雨量1004.2mm；最大降雨量1522.2mm；最小降雨量460.4mm，日最大降雨量254.6mm；霜期240天，年平均風速3.3m/s。

2 焊接工藝參數確定

經過廣泛的調研，借鑒以往類似工程的經驗，通過做試板焊接工藝試驗，摸索、總結出在現場使用埋弧自動焊和CO2保護焊焊接永久鋼護筒的工藝參數。

3 鋼護筒焊接施工流程

3.1 鋼護筒加工流程圖

施工準備→場地處理→龍門吊軌道鋪設、卷揚機安放基坑處理→功能區域劃分→進料→下料→半成品加工→成品加工→鋼護筒振沉。

3.2 開坡口

每節2m高鋼護筒（底節為2.2m）所用鋼板均為定尺。采用氧氣+丙烷半自動切割機開坡口，切割速度控制在15cm/min。開坡口時，割線平直，割線面平穩，邊緣缺棱不能大于1mm，垂直度不能大于2mm。

3.3 卷板

四面開好坡口的板料置于卷板機上并對中，板料的縱向中心線與軸輪線保持嚴格的平行，并用擋板擋緊，以免歪扭。板料位置對中后，采用多次進給法滾彎調節上輪（在三輪卷板機上），使板料初步彎曲，然后來回滾動而彎曲。當板料移至邊緣時，確保所劃檢驗線的位置正確，逐步壓下上滾輪并來回滾動，使板料的曲率半徑逐漸減小，直到滿足設計要求。鋼護筒卷制過程中，考慮鋼板回彈的影響，卷制時施加一定的過卷量，并反復多卷幾次。卷彎進程中，用樣板檢驗彎板兩端的橢圓度。

3.4 埋弧自動焊接

3.4.1 焊接施工步驟綜述

CO2保護焊打底→埋弧自動焊打底→填充→蓋面→反面氣刨清根→埋弧自動焊（或者CO2保護焊）焊接。

3.4.2 鋼護筒縱縫焊接

（1）板材卷制曲率半徑達到設計要求后，將縱縫對接好，用CO2保護焊打底固定。為滿足鋼護筒在卷圓過程中焊縫的受力要求，打底厚度不少于12mm，分兩次進行，每次6mm；（2）將已卷圓的鋼護筒吊裝至焊接胎架上固定，用角磨機磨除氣保焊打底的表面、鋼板的氧化層及坡口附近銹蝕區；（3）用埋弧自動焊分6次焊接鋼板，每次有效熔深為3mm；（4）反面氣刨清根，清根深度為8mm；（5）用CO2保護焊分2次焊接清根處，每次焊接厚度為5mm，總焊接厚度為10mm，形成2m長的鋼護筒半成品。

3.4.3 鋼護筒環縫焊接

鋼護筒環縫的焊接和縱縫的焊接工藝類似，只是環縫焊接時先用CO2保護焊在內側打底固定，再用埋弧自動焊焊接外側坡口，然后在內側氣刨清根，用CO2保護焊焊接清根處。環縫焊接時，已卷成型的鋼護筒吊放在聯動滾輪架上，埋弧自動焊機放在焊接平臺上并設擋雨棚。焊接V型坡口外部焊縫時，使焊絲對準鋼護筒的中心線，焊機不動，旋轉鋼護筒，完成V型坡口外部的焊接。焊接V型坡口內部焊縫時，先氣刨清根出白，然后旋轉鋼護筒，采用CO2保護焊完成內環縫的焊接。通過環縫的焊接，將2m（首節2.2m）長鋼護筒焊連成16.2m長成品。

4 鋼護筒焊接質量保證措施

（1）鋼板進場后，需對其化學元素和性能進行檢測，確保用于生產的鋼板滿足設計與規范要求。（2）焊工持有合格證方可施焊，合格證中注明焊工的技術水平及所能擔任的焊接工作，如停焊時間超過半年以上應重新考核。（3）在施焊前必須清除焊接處的鐵銹、油污、水分等雜質。CO2保護焊焊接后、埋弧自動焊施焊前，由焊工復查焊件接頭質量和焊區的處理情況。打磨坡口，保證焊縫坡口的油污、鐵銹、氧化皮等去除干凈，如不符合要求，清理合格后方可施焊。（4）每次焊接完成后，要檢驗焊縫是否有砂眼、氣孔等，有則先用角磨機打磨掉砂眼和氣孔處的焊縫，再補焊，合格后進入下一次作業。（5）嚴禁在焊縫區以外的母材上打火引弧。縱向對接焊縫配置引弧板和熄弧板。（6）現場環境差，為保證焊接質量，鋼采取遮風擋雨措施，時刻監測操作間的溫度和濕度。

5 關鍵設備

數控三輥液壓卷板機（W11-30*3000）2臺，聯動滾輪架（RD100-WB120）2臺，埋弧自動焊機（ZD5-1000）2臺，CO2氣保焊機（NBC-500A）3臺。

6 結束語

通過精心組織和有效實施，馬鞍山長江公路大橋南塔鋼護筒加工焊縫滿足設計規定一級焊縫的質量要求，取得了良好的經濟效益，為下一步工作的開展打下了堅實基礎，更為今后在現場實施一級焊縫質量要求的鋼結構焊接提供可借鑒的經驗。

參考文獻

[1]GB/T5293-1999.埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑[S].北京：中國標準出版社，2000.

[2]GB/T8110-2008.氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲[S].北京：中國標準出版社，2008.

[3]GB/T1591-94.低合金高強度結構鋼[S].北京：中國標準出版社，1994.