隧道防水板電磁焊接在玉磨鐵路中的應用

趙忠千

中鐵昆明局集團公司滇南鐵路建設指揮部 云南 昆明 650000

1 工程概況

新建玉溪至磨憨鐵路站前工程YMZQ-13、14標，線路起訖里程DK265+085～DK311+055，正線長度45970km，標段內包含隧道17座，共36102延長米，隧道工程占比為78.5 %。

2 電磁焊接原理及特點

2.1 電磁焊接原理

電磁焊接工作原理為通過線路板產生磁場，磁場產生能量，焊槍頭的磁芯對磁能量再進行聚磁反射，增強磁場，能量傳遞至墊片上的鐵網片轉換成熱能，熱能再傳遞到防水板和墊片，發揮熔合作用，從而使防水板與墊片均勻牢固粘結。

2.2 電磁焊接工藝特點

電磁焊接工藝淘汰了防水板超聲波焊接工藝，做到了無傷焊接及高強度焊接，保障了防水板焊接的質量和提升了焊接效率。電磁焊接的特點主要有四點：

（1）操作簡單易控制，焊接速度快、效率高。

（2）焊接面積大，焊接強度高，更牢固。

（3）材料適用性廣，對一切可熔性防水材料均可焊接。

（4）不傷材料，焊接過程堪稱無傷焊接。

3 電磁焊施工工藝及操作要點

3.1 工藝流程

施工準備→基面檢查及處理→無紡布鋪設→防水板鋪設及電磁焊接固定→質量檢驗。

3.2 施工工藝及操作要點

①施工準備。電磁焊機設備進場，對施作人員進行電磁焊機的使用方法及注意事項進行培訓交底。準備嵌有細鐵絲網的專用深色熱熔墊圈，符合規格的土工布及防水板。

②基面檢查及處理。復合防水層掛設前利用全站儀或斷面掃描儀對初期支護噴射混凝土表面進行掃描，判別初支面是否侵限，切除露出初支面的錨桿頭和鋼筋頭等凸出尖銳物，人工鑿除混凝土鼓包，對凹坑復噴混凝土或用細石混凝土抹平，確保初支噴射混凝土表面平整度，檢查合格后鋪設無紡布。

③無紡布鋪設。利用射釘將熱熔墊圈、無紡布平整順直的固定在初支面上。無紡布密貼初支面，確保無隆起或褶皺。固定墊圈盡量選擇初支面較為平整之處，射釘打在墊圈凹圓內，釘頭不得高出墊圈面，便于防水板與熱熔墊圈的焊接施工。

④調試電磁焊接機。輸入電壓為220V，開機啟動系統自檢，“芯片電源”指示燈亮后開始工作。現場取小塊材料進行試焊，首次焊接好后注意認真觀察焊接質量是否合格，根據焊接效果調節斷流時間及電流大小，若過火或焊透，調小斷流時間及電流大小以改善效果，若焊接強度不足造成虛焊，則加大電流或增加時間，調節幅度每次以半檔為宜，直到最佳施焊效果。

⑤防水板鋪設及電磁焊接。電磁焊接機調試好后，保持最佳斷流時間及電流大小，一手持焊接機，垂直防水板緊壓焊點位置，按下開關，待電流自動斷開后移走焊槍至下一焊點，另一手持潮抹布覆蓋已施焊點以降溫，減少焊接強度上升所需時間，重復動作施焊下一焊點。焊接過程中若出現焊接不牢固或焊面不均勻現象，焊槍旋轉90°再次施焊。

4 防水板電磁焊接與超聲波焊接工效及成本分析

4.1 施工工效對比

（1）焊接時間比較

①采用超聲波焊接機焊接防水板，一個熱熔墊片上一般需要施焊4～6個點，按4個點計算，正常超聲波焊接每個點融合時間為2～4秒，壓合1～2秒，從上一點完成至下一點融合前需1～2秒。我們按最短時間計算，融合2秒，壓合1秒，兩焊點動作間隔1秒，也就是說完成一個焊點最少需要4秒，一個墊片4個點最少用時16秒。

②使用電磁焊接機焊接一個墊片僅需一次即可完成，融合時間為2秒，壓合時間為2秒，共用時僅需4秒，比超聲波焊接節省12秒鐘。

（2）焊接牢固性比較

①采用超聲波焊接機焊接，焊槍嘴直徑一般為8毫米，一個焊點焊接面積約50.2 6平方毫米，一個墊片4個焊點總共焊接面積約201平方毫米。

②使用電磁焊接，焊接面為墊片整個圓環面，有效焊接面外圓直徑60毫米，內圓直徑20毫米，融合焊接圓環面積約2513平方毫米，是超聲波焊接面積的12.5 倍。

（3）材料傷損程度比較

①用超聲波焊接，會使得焊接材料在焊點位置至少燙傷四分之三厚度，僅剩焊點底部四分之一厚度與墊片融合粘結。且一但偏焊即出現防水板焊穿現象，大大降低了防水板的焊接強度和焊接質量。

②電磁焊接焊槍與整個墊片是面接觸，粘合面融合焊接，焊接機自動斷流，不受人為因素影響，對防水板基本無損傷，故有無傷焊接之稱。

（4）可焊性比較

①超聲波焊接受限于其固有的震動特性，因此其焊接材料必須具備一定的共振特性才能焊接。對于PVC等不具備共振特性的材料，超聲波焊接不再適用。目前使用的防水板，為提高其性能，生產過程中會加入一些特殊材料，形成轉性塑料，這種材料超聲波焊接同樣不適用。

②凡是可熔性塑料，電磁焊接均可焊接，不受材料特性的影響，適用范圍更廣。

4.2 施工成本對比

超聲波焊接機和電磁焊接機單機價格均為1.5 萬左右，單臺設備成本差別甚微，但就單純焊1000個墊片來計算，所需工時相差甚大。用超聲波焊接機焊接需工時為4.4 4小時，而采用電磁焊接僅需1.11小時，可見電磁焊接人工成本僅為超聲波焊接的四分之一。雖然電磁焊接需用專用的熱熔墊片，比普通熱熔墊片略貴，但電磁焊接不存在返焊或補傷成本，相比之下可忽略不計。電磁焊接在提高施工進度，保障工程質量上優勢十分明顯，從而大大降低了施工成本。

5 結語

鐵路隧道防水板施工過程中采用電磁焊接技術，具有進度快、強度高、操作簡單、不傷材料、可焊性好等顯著優點。同時解決了以往超聲波焊接工藝極易出現焊接不牢、易焊穿、操作難度大等普遍存在的質量問題，保障了隧道防水板施工質量。電磁焊接開啟了隧道防水板高質量施工的歷史新篇章，是一種值得大力推廣的新技術。