境外鋼管樁現場拼接技術總結

李奉林 裴守意

中交一航局第一航務工程有限公司

境外鋼管樁現場拼接技術總結

李奉林 裴守意

中交一航局第一航務工程有限公司

巴布亞新幾內亞中央省沿麥吉和哈里塔諾高速六座橋梁工程橋梁承臺基礎采用鋼管樁直徑800mm，鋼材的材質為Gread250。鋼管樁通過國內加工廠預制成短節后運輸至現場，現場通過陸地拼接短節組成上下半段，先用振動錘打入下班先，再通過水上接樁后換液壓錘打入上半段。一系列現場工藝措施保證了鋼管樁的橢圓度和直線度等外形尺寸的要求，也保證了鋼管樁拼接焊口的焊接質量。

陸地拼裝；水上接樁

1 工程概況

本工程共計需改建巴新6座橋梁，橋梁位置相對獨立，其中位于首都莫爾斯比南部3座25米長橋梁Dogona Bridge、Kokebagu Bridge及Sivitatana Bridge相對位置較近，位于北部的2座80m橋Laloki Bridge和Brown Bridge及1座160m橋Angabanga Bridge距離相對較遠。橋梁以水中墩為基礎，下部施打鋼管樁，墩頂上部為鋼桁架梁。鋼管樁的長度（設計長度+預留段長度）為11m～51m。其中長度超過30m的鋼管樁需要進行水上接樁。根據各個橋梁鋼管樁長度在國內分段預制成3m～12m鋼管樁單管。經過海上及陸地運輸Laloki鋼管樁存儲堆場，根據各個橋梁需要的鋼管樁規格進行分揀，然后運輸至各個橋梁施工現場。

2 現場主要拼接工藝及措施

本次鋼管樁長度最長51m，打樁采用80噸履帶吊先震沉后液壓錘的方法。根據80噸的吊車性能和現場實際情況。鋼管樁現場拼接采用陸地拼接和水上接樁的工藝，制作流程圖如下：

單管運輸至拼裝場地→切割坡口→打磨→內襯圈安裝固定→

組隊鉚接→焊接→打磨焊口兩側→無損檢測→段半成品區存放→

打樁下半段→水上鉚接上下半段→水上焊接→打磨焊道兩側→

無損檢測→沉樁下半段→切割樁頭→樁頂擋圈擋塊鉚焊→完成

2.1 陸地拼接

2.1.1 現場準備

鋼管樁的陸地拼接選在靠近橋墩處便于起吊的位置，拼接場地須密實無沉降，上鋪碎石，并用壓路機碾壓密實。將對樁所用的鐵輥調整好間距后點焊固定在16號槽鋼之上，槽鋼下設鋪底鋼板，然后根據鋼管樁短節的長度布置鐵輥的位置，將鋪底鋼板通過地錨固定在拼接場地，在正式對樁前用經緯儀測量對樁臺架的直線度和標高，以保證對樁的外形尺寸。焊接臺架和存樁臺架采用平鋪三列雙拼40號工字鋼，布置完成后采用經緯儀抄平。焊接時專人用撬棍轉動，焊接完成后存于存樁臺架。

2.1.2 焊接坡口處理

根據AS1579，AS1554.1，JIS5525及焊接工藝評定，坡口的形式采用Ⅳ型坡口，即采用外單面坡口，鋼管樁下半段管端齊平無坡口形式，管段的上段為30度的單面坡口，不留鈍邊。坡口的切割采用磁力切割機切割，調整好風線的寬度，鋼管樁的坡口完成后，應將焊縫覆蓋處表面熔渣、氧化層，鐵銹等異物等清理干凈，使其露出金屬光澤。

2.1.3 組隊拼接

組隊拼接在專用的拼接臺上進行，拼接臺應平整、堅固、穩定。管節拼接后應保持在同一軸線上；相鄰兩段短節的縱焊縫應錯開300mm以上為保證熔透，要保證兩對接管端的坡口間隙：間隙為3～5mm；若不能滿足應用砂輪對其修整。另短節拼對時，橢圓度的偏差范圍為±0.5%D，且不大于5mm，若兩管端橢圓度較大應采用千斤頂等輔助工具進行校正，相鄰管節對口的板邊（外側）高差△≤0.1倍板厚，其軸線彎曲矢高應≤0.1%樁長，且不大于30㎜。

鋼管樁內襯圈采用5mm*50mm的扁鐵，從鋼管樁內部采用千斤頂輔助并點焊在焊道坡口底部。

管節拼對檢查合格以后，應進行定位點焊，點焊的高度一般應為2mm～3mm、長度為40mm～60mm，點焊所用的焊接材料應與正式施焊材料相適應，點焊處如有缺陷應及時清除，不得殘留在正式焊縫中。

管節拼對完成后所有的輔助工具應全部清除，不得妨礙管節焊接時的自由伸縮。由于露天拼接，當地陽光強烈，陽光輻射造成的樁身彎曲較大，這時需考慮轉動調整上下半段的位置想法抵消熱輻射造成的彎曲。

2.2 水上拼接

鋼管樁下半段通過振動錘沉入后，需進行鋼管樁的水上接樁，水上接樁平臺采用作為導向架的貝雷梁，將木板鋪設在導向架的頂部，四周欄桿固定，并用防雨布做好防風措施。在進行鋼管樁水上拼接時須注意如下幾點：

a，水上組隊前坡口處理須提前完成，上下半段在組對的時候預留3～5mm的間隙。

b，下半段樁頭由于被振動錘夾頭夾過，橢圓度達不到要求的時候需要進行休整之后方能進行對接。

c，水上接口的內襯圈應緊貼在下半段的樁頭位置，結合處用二氧焊在正式焊前提前溜縫。

d，為便于上半段能順利對接，內襯圈采用楔形，在固定內襯圈時，用大錘配合割炬處理內襯圈。

e，由于日本咨工方不允許在正式樁水上對接的時候采用輔助定位焊，因此在水上對接的時候，制作対樁器，采用扳手擰螺栓的方式通過機械外力來調整對樁的錯口及橢圓度。

f，在進行水上拼接的時候，鋼管樁的直線度須采用經緯儀進行觀測。

2.3 焊接措施

2.3.1 焊接材料管理

（1）施工中所用的焊材，必須具有出廠合格證書，質保書內的化學成分及機械性能必須符合國家有關規定。

（2）焊材的儲存庫應保持干燥，相對溫濕度不大于60%，并有專人保管焊條的進出、烘干、發放、回收，記錄簽名、焊工領取焊條的時間、直徑、數量和焊接內容、回收時間。

（3）焊條使用時，應存放在100-150℃保溫筒內，存放時間不宜超過4小時，否則應按原烘干溫度重新干燥。

（4）二氧化碳氣體保護焊接采用的二氧化碳氣體純度，不應低于99.5%，含水量不應超過0.005%。

2.3.2 焊前準備

（1）所使用的硅整流電焊機應具有防電擊和遠距離控制能力。

（2）每臺焊機必須單獨接地，要達到規定的絕緣和耐熱性。

（3）焊接接頭及其坡口型式應根據圖紙規定的型式選用。

（4）施焊前應檢查組裝質量，將坡口表面和兩側20mm范圍內鐵銹、油污、水分及其他有害雜質清除凈。

2.3.3 焊接方法

由于本次的鋼材為新材料，因此進行了專門的焊接工藝評定，為正式焊提供依據。根據巴新當地的特點，現場焊接采用CO2氣體保護焊，氣體保護焊的焊絲選用跟母材匹配的THY51B。焊接前應將焊口及焊口至兩側表面20～30mm范圍內的鐵銹、氧化皮、油污、水氣和雜物清除干凈，使焊口兩側保持清潔干凈，選用清潔、干燥的焊絲。焊接工藝嚴格執行焊接作業指導書內容。焊接按設備操作規程執行，隨時觀察其電流、電壓有無變化，進絲速度、焊道成形情況，焊道是否對中、焊絲是否過熱等。及時鏟除焊根處的熔渣和未焊透等缺陷。清理后的焊接面應露出金屬光澤，并打磨干凈，然后進行下層焊接。。CO2氣體保護焊宜采用多層焊，每層焊縫焊完后，應清除焊渣并進行外觀檢查。CO2氣體保護焊焊接時的周圍風速應控制在四級以下，必要時可在焊接部位加設局部風擋，保護焊接的CO2保護氣氛，以保證焊接質量。如有缺陷應及時鏟除，多層焊的接頭應錯開。

2.3.3 焊接要領

(1)采用后退法在坡口內起弧，為了減少焊接缺陷產生，施焊前設置引弧板，采用后退法在坡口內引弧，后退長度取電弧穩定長度的20～30倍的長度；焊接開始時引弧的位置必須在坡口內，不得在非坡口上引弧、熄弧,以免影響母材。

(2)收弧焊肉要飽滿，必須避免形成弧坑。

(3)對于要求熔透的單面焊，須保證對口間隙，要求根部焊透、融合較好。

(4)為了減少焊接接頭，各層均需連續施焊，換焊條要快。

(5)多層焊接，層間接頭應相互錯開50mm以上。多層焊接應連續施焊，應注意控制層間溫度不至過高，每一層焊縫焊完后應及時清理檢查，清除藥皮、熔渣、溢流和其他缺陷后，再焊下一層。

(6)對于要求熔透的雙面焊，一側焊好后，另一側采用角磨機徹底清根，方可施焊。

2.4 焊接檢驗

每道焊接工序完成后，操作人員和專職檢驗人員都要對其焊件進行外觀檢查和無損探傷檢測。焊道與管壁的過度必須平滑，焊縫的加強高度為0～3mm。所有焊縫的無損檢測采用超聲波，標準執行AS2207-2007的要求。無損檢測人員將檢件編號，日期時間，焊工姓名，檢驗結果情況寫在焊口處并拍照存檔。

3 結束語

本文通過鋼管樁的野外現場拼接，水上對接，詳細闡述現場接樁施工工藝的應用和注意事項，在實際的應用中，上述施工工藝提高了鋼管樁現場拼接的效率、保證了鋼管樁現場拼接的質量。對同類型鋼管樁現場水上接樁具有中要的借鑒意義。

[1]AS 1579，Arc-welded steel pipes and fittings for water and waste-water，2001;

[2]AS2207，Non-destructive testing-Ultrasonic testing of fusion welded joints in carbon and low alloy steel，2007；

[3]JIS A5525 Steel pipes piles，2004；

[4]JTS 167-4，港口工程樁基規范，中華人民共和國交通運輸部，2012。