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埋弧电焊工艺在桥梁高墩施工中的应用

日期：2015-6-23 15:00:06　来源：本站原创　浏览数：
　

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在高速公路和高速铁路桥梁工程中，起着支撑作用的便是桥梁高墩。因此，高墩质量的好坏，直接关系着桥梁的安全性和稳定性。而桥梁桥墩的施工，是一项较为复杂的工作，仅钢筋焊接工作便是一项难题。当前，在高速公路和高速铁路桥梁桥墩竖向钢筋焊接中，均采用埋弧焊接工艺。在本文中，笔者结合具体的工程案例，分析了埋弧焊接工艺在该工程中的实际应用。
    1 ·工程简介
    北京至福州国道主干线（温家圳至沙塘隘段）是国家“五纵七横”国道主干线中在江西境内的一段，北与已经建成的昌九高速公路相接，经江西境内进贤县、抚州市临川区、南城县、黎川县，终于赣闽交界处的熊村沙塘隘，路线全长178km，设计技术标准为：行车速度100km/h，路基标准宽度为26m 双向4 车道，设计车辆荷载汽—超20，挂-120。A4 合同段位于抚州市临川区上二屯镇，起止桩号K37+600-K46+800，全长为9.2km。
    该合同段的路基挖方为22.48 万m3，填方为119.16 万m3，共有4 座桥梁，其中：临水河大桥属于特大型桥，桥长846m，采用28×30m 后张预应力空T 型梁，下部采用的是双柱式桥墩，预应力梁盖，钻孔灌注桩132根、柱式墩54 座、肋式台4 座、预制安装T 型梁392 根。
    临水河是抚河的最大支流，为季节性河流，常年积水，河水水位易受降水影响且季节性变化大，由于施工期非常紧张，桥梁的施工工期尤为关键，如果采用竖向主筋的连接，则会影响施工的进度和桥墩的质量。通过科学的对比分析，施工方决定高墩主筋连接焊接中的一种全新的工艺，也就是埋弧焊接工艺，也被业界称之为竖向钢筋埋弧电焊工艺；实践证明，采用该工艺，工程质量得到显著的提高，经济效益和比较好。
    2· 桥墩竖向钢筋埋弧电焊基本原理及其特点
    2.1 桥墩竖向钢筋埋弧电焊基本原理
    竖向钢筋埋弧电焊的基本原理是，利用被焊接钢筋端头之间的电弧熔化覆盖在端头周围的焊剂，得到2000℃以上的高温焊接条件，从而是被焊接钢筋的端头均匀地融化，然后经过一定的挤压便可形成焊接的接头。
    2.2 竖向钢筋埋弧电焊工艺的特点
    相比其他方式的电弧工艺，竖向埋弧电焊工艺具有以下特点：①质量比较稳定；②生产效率比较高；③安全环保，烟尘较少，没有弧光；④花费的城北比较低等。
    3· 竖向钢筋埋弧电焊钢筋连接工艺
    3.1 竖向钢筋埋弧焊接工艺的适用范围
    竖向钢筋埋弧电焊的使用范围必须是钢筋混凝土结构，而其横向或者倾斜度必须在4：1 的范围之内，而钢筋的直径通常在16~30mm 之间；钢筋的等级为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级。
    3.2 材料和设备装置
    竖向刚劲埋弧电焊钢筋连接工艺所需的设备主要包括：1 把装焊剂的铁铲、1 台500A 或者以上的电焊机；
    而所需的材料主要包括：钢筋、焊接剂和石棉绳等。
    3.3 焊接工艺及操作方法
    （1）钢筋焊接工艺的顺序是：检查钢筋、焊接剂是否满足焊接的要求→检查焊接设备、工具是否齐全→检查电源→固定焊接夹具，安装焊接剂→顶锻保温，收集剩余的焊接剂→引弧、稳压和加压→拆除夹具，清楚熔渣，检查钢筋焊接结构的质量。竖向钢筋埋弧电焊工艺如图1所示。

    （2）焊接的过程。竖向钢筋焊接工艺可以分为四个阶段：①是引弧阶段；②是电弧阶段；③是电渣阶段；④是顶压阶段。
    （3）具体的操作方法。①把控制器和电焊机调节到工艺所需要的数值；②焊接枪I 和枪II、电缆，以及控制电缆，并按照工艺图纸把电缆连接好；③把焊枪I 和焊枪II 上的下夹钳固定在竖向钢筋上，然后把需要焊接的钢筋夹在夹钳上，并校正导柱上下端的刻线；④把HJ431 焊接剂添加到焊接筒上，之道填满位置；⑤接通电源，然后开始引弧，而此时的电压表指示应在30V 左右，然后电压表会逐渐提升；待焊枪上的仪表红灯熄灭时，加压并断电，焊接完成两个钢筋接头。在保温期限内，快速拔下钢筋的接头，并插入另外一个准备好的焊枪上，反复进行，直到完成所有接头焊接。⑥如果是在寒冷的条件下施工，则应适当延长焊接的时间，同时适当延长打渣的时间。
    3.4 注意事项
    竖向钢筋埋弧电焊在具体操作过程中，有以下注意事项：
    （1）严格执行焊接接头挂牌制；
    （2）相关的操作人员必须拥有相应的资格证，并实行专人专机；
    （3）在焊接接头执之前，应首先检查焊接剂、钢筋接头等部分是不是满足焊接作业的要求，并选定合理的焊接参数；
    （4）在接头焊接过程中，应密切注意焊接的电压、焊接速度和电流等。
    3.5 焊接质量的检查及常见缺陷的处理
    （1）取样的方法和数量。完成竖向钢筋埋弧电焊接头之后，应逐个检查每一个接头的外观。在检测焊接结构的性能时，应采用批量检测的方式，以300 个为一批次，如果不足300 个，则按照300 计。
    （2）外观的检查步骤；首先是检查焊点是不是均匀；其次，检查焊接缝的表面有没有出现气孔、边渣和裂缝等状况；再次，钢筋接头的轴线偏位不可以大于钢筋直径的1%，而且不能超过2mm；第四，钢筋接头出的弯折角应小于3°。
    （3）检验钢筋的力学性能。随机抽取5 个钢筋结构进行拉伸，如果这5 个钢筋接头中出现1 个钢筋接头小于钢筋母材中所预定的抗拉强度，则需要复验地6 个钢筋接头，如果复测结构让不合格，则视为该批接头不合格。
    （4）钢筋接头常见的缺陷及其防范措施。①如果出现偏心状况，则可通过矫正钢筋，并正直安放钢筋的方式来矫正；②对于钢筋接头的弯折，则应适当延长夹具松开的时间；③对于咬边，则应适当调整钢筋焊接额接头的参数，矫直钢筋，并进行均匀运条；④对于没有熔合，则在焊接时，加大焊接的电流等。
    3.6 钢筋连接的经济与技术比较
    （1）钢筋的搭接，通常不受施工天气的影响，对于操作人员的技能也无特殊要求，接头的质量与操作技术之间没有关系，通常需要2~3 个操作人员，一个接头所需要的连接时间在3~4min，不存在着火爆炸的隐患，不会对环境造成污染，对工程期限的影响可以忽略不计，每个钢筋接头的价格在10~15 元之间。
    （2）钢筋的焊搭接，通常受施工天气的影响比较小，对于操作人员的技能有一定的要求，接头的质量与操作技术之间有一定的关系，通常需要1 个操作人员，一个接头所需要的连接时间在13~14min，存在着火爆炸的隐患，而且会对环境造成污染，对工程期限的影响比较明显，每个钢筋接头的价格在6~10 元之间。
    （3）钢筋的剥肋滚压直螺纹，一般情况下不受施工天气的影响，对于操作人员的技能有比较高的要求，须经过专业的培训，接头的质量与操作技术之间存在较大的关系，通常需要1~2 个操作人员，一个接头所需要的连接时间在3~5min，不存在着火爆炸的隐患，也不会对环境造成污染，对工程期限的影响可以忽略不计，质量比较稳定，每个钢筋接头的价格在13~18 元之间。
    （4）钢筋套筒挤压连接，通常不受施工天气的影响，对于操作人员的技能有一定的要求，需要经过专业的训练，接头的质量与操作技术之间有一定的关系，一般情况下需要2 个操作人员，一个接头所需要的连接时间在3~4min，不存在着火爆炸的隐患，同样不会对环境造成污染，对工程期限的影响比较大，占用现场主导工期，每个钢筋接头的价格在16~21元之间；焊接的质量也比较稳定。
    （5）埋弧电焊，一般不受施工天气的影响，对于操作人员的技能有比较高的要求，须由专业人员进行焊接，接头的质量与操作技术之间存在较大的关系，一般常需要2 个操作人员，一个接头所需要的连接时间在2~3min，不存在着火爆炸的隐患，不会对环境造成污染，也不会对主导工期产生影响，每个钢筋接头的价格在3~4 元之间，质量最稳定。