建设工程-电磁焊施工工法工艺.docx

隧道EVA防水板电磁焊施工工法1 .前言随着交通运输建设的发展，隧道工程建设规模与数量不断增加，隧道施工技术及安全要求越来越高，隧道渗、漏水防治成为了隧道施工中需要着重考虑的问题。目前公路、铁路隧道设计中普遍采用初期支护与二次模筑混凝土相结合的自防水复合式衬砌，其中在初期支护和二次衬砌之间设防水板的办法作为衬砌防水的主要手段，防水板施工过程中由于现场操作空间有限，工艺较落后，防水板施工质量仍是评价隧道防排水质量好坏的一项重要指标。因此，对防水板的施工工艺方法进行改进优化是十分有必要。为避免在防水板上打孔、穿钉，防水板要求采用无钉铺挂，无钉铺挂有两种做法，即无钉热合铺设法，是先将能与防水板热溶黏合的垫衬用机械方法固定在喷射混凝土基面上，同时将无纺布固定，然后采用电热压焊器把防水板黏贴在热溶固定垫上，将防水板固定，这是现在通常采用的方法，目前无钉热合铺设法采用超声波焊接和电磁热熔焊接两种；第二种铺挂则采用绳索吊挂法，是与无纺布一起用绳索吊挂方式固定，先在喷射混凝土表面打吊挂钉，将绳索吊在钉上进行固定,现在基本上已被淘汰。本工法以XX省G341胶南至海晏公路加定（XX界）至海晏（西海）段公路工程JX-2标土建B标段台子乡隧道、安定隧道等防水板施工为对象，通过绳索吊挂法、电磁热熔焊接、超声波焊接等各种防水板施工工艺技术进行探索对比和实践应用，总结出一套能够改善防水板施工质量且能提高焊接效率的创新技术，形成“隧道EVA防水板电磁焊接施工工法”。该工法与传统的绳索吊挂法和超声波焊接法相比较，防水板焊接固定更加牢靠、焊接速度快、且不宜烧穿烧透，具有工期短、施工效率高、人工少、焊接质量好的一系列优点，有着显著经济效益和社会效益，具有广泛的推广和应用价值。2 .工法特点1 .1焊接质量好电磁焊将传统的超声波点焊接改为面焊接，焊接面域增大，不易脱落，通过设置焊接机焊接温度和焊接时间，可减少人为因素对防水板施工质量的影响，从整体上改善以往防水板焊焦、焊穿以及焊接不牢固的质量通病，有效保证防水层施工质量。且焊接超过5秒时焊接面仍无焊穿现象，焊接一次成活，焊缝强度可靠、焊接稳定性高、操作简便易行。2 .2焊接效率高电磁焊是将传统的超声波点焊改进为面焊，人工手持磁焊枪，可一次成活，每个垫片焊接时间为1.52秒，较超声波焊接节省35秒，焊接效率大大提高，且操作简单、使用灵活。3.适用范围本工法适用于各种隧道及地下工程，如城市地铁、公路隧道、铁路隧道、城市下穿通道以及水下隧道等的防水板施工。4 .工艺原理电磁焊接采用电磁感应加热原理，通过磁焊枪头产生交变磁场，非接触感应使内置在热熔垫片内部的铁丝网发热，瞬间产生热量迅速融化防水板和垫片并填充接触面之间的间隙，随加热时间的延长，接触面融化深度加大，停止加热后，在一定压力下冷却定形，以达到完美焊接的目的。防水板电磁焊枪电压220V,焊接档位设置可调试8档，将传统的超声波点焊接改为面焊接，每个垫片焊接时间为1.52秒，焊接超过5秒时焊接面仍无焊穿现象。电磁焊接工艺具有节省时间、提高质量的效果。5 .施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程图1隧道防水板电磁波固定焊接施工工艺流程图5. 2操作要点5.1.1 施工准备（1）施工人员、设备配备齐全到位，并对作业人员和操作人员进行技术培训和安全教育。（2）机具、工装设备、材料进场验收合格。5.1.2 基面检查防水层铺设前对隧道断面进行仔细检查，确保初期支护表面平整、无空鼓、裂缝、松酥。对于喷射硅表面有缺陷部位或严重不平整处进行舲复喷；对于凸出的钢筋网部分，先切断后用砂浆素灰抹平；对于凸出的锚杆时，螺头顶预留5mm切断后,用定型硬塑料保护罩进行处理。补喷处理后使其表面平整圆顺，凹坑深宽比应控制在1:6以内。5.1.3 土工布铺设与锚固防水层铺设前先铺设无纺土工布作为保护层，土工布铺设应超前二次衬砌施工12个循环距离衬砌段（该隧道为1020m左右）施工。利用简易作业台车将士工布沿隧道环向整幅铺挂，即整个环向连续铺挂、拱墙部位不设纵向接统，土工布下料时根据初期支护表面环向长度下料，并留有富余量。铺挂时采用专用热熔衬垫及射钉将无纺布平顺地锚固在喷射混凝土基面上，作为防水板铺设基层，防止防水板被喷射混凝土面上尖锐物体刺破。为了确保高标准、高质量、快速自动定位热熔垫片，采用激光定位仪按按梅花型一定间距进行定位，定位点拱部间距为0.50.7m,边墙间距0.71m,凹处应适当增加固定点,无纺布铺设松紧适度,使之紧贴在混凝土表面,不致过紧被撕裂，也不致因过松使无纺布褶皱堆积形成人为蓄水点。无纺布幅间搭接宽度不小于10cm。5.1.4 防水板铺设及电磁焊接固定（1）焊前准备准备半桶冷却用水，两条冷却用毛巾。（2）电磁枪焊接机调试及试焊开机：接通电压为220V、50HZ的单相电源，打开电源开关，此时控制面板上电压、焊接时间数码管亮，所显示的焊接时间为初始值。试焊：拿一块防水板小料进行试焊，通过观察熔合情况，确定熔合电流及焊接时间，正常工作在8.5A至9.5A的位置，焊接时间为1.5s。（3）防水板铺挂及电磁焊接防水板采用简易作业台车人工整幅环向铺设，防水板之间搭接缝应与沉降缝、施工缝等防水薄弱环节错开Im以上。土工布搭接处与防水板搭接处应错开0.5m以上距离，严禁重叠。两防水板间搭接宽度不小于15cm,防水板铺设松紧适度，使之与无纺土工布充分结合并紧贴其表面，防止过紧或过松，防水板受挤压破损或形成人为蓄水点。防水板铺挂搭接、对位正确后，从拱顶向两侧环向进行焊接，先完成搭接双健焊接一定距离后，再平铺防水板后对准密贴热熔垫片进行电磁焊接固定。搭接焊时采用自动热熔爬焊机进行双缝焊接，双健焊每条焊健宽度为15mm,两焊缝之间宽度为120mm,焊缝之间形成空气道，作为气密性检查其焊接质量。整幅防水板与基面固定时，人工将防水板压至热熔垫片上并保持密贴，采用磁焊枪进行电磁焊接。熔焊时由两个工人配合，一个工人负责焊接，一个工人负责压合冷却。第一个工人用左手压合防水板，右手提枪压合开枪至指示灯熄灭后保持1.5s后方可取下焊枪。第一个工人右手移开电磁枪，左手保持压合热熔片，这时第二个工人右手用湿毛巾压合热熔片后，第一个人才可以把左手移开，开始下一热熔片施工，这样可以快速冷却，达到快速固化热熔片。（4）效果检查观察防水板整体焊接效果，如果在焊接后有大面不平、褶皱等情况，在下一次铺设焊接时及时制定纠正措施。检查焊点焊接质量，是否存在焊点脱落、焊穿烧伤、焊焦等情况，并对施焊过程中出现的异常焊点进行原因分析，及时总结纠正焊接参数。如发现防水卷材有破损,必须及时修补,先取一小块防水卷材,除尽两防水卷材上的灰尘后,将其置于破损处,然后用热熔器焊接,焊接质量用真空检测器检测,若不合格必须重新修朴。5.1.5 焊缝检测搭接焊健施作完成后应做充气检查，采用针式隧道防水板焊缝气密性试验仪进行防水卷材焊接质量检测，先堵住空气的一端，然后用5号注射针刺入要检测的焊缝内，接通电源，打开开关，机器开始工作。当压力表达到0.25MPa时自动停止充气，保持15分钟，压力下降在10%以内，则焊缝合格。如压力下降过快，则有渗漏,用肥皂水涂在焊婕上，有气泡的地方需重新补焊。6.材料与设备6.1 主要材料序号材料名称规格型号1无纺土工布350gm22钢排钉ST383热熔垫片闽雄D64-10G4EVA防水板1.5mm厚、幅宽2m以上6.2 设备及工具本工法采用的主要设备为热熔焊接机、磁焊枪、自动爬焊机。序号设备名称规格型号用途照片1电动射钉枪ST38热熔垫片固定h2热熔焊接机SY60防水板梅花固定3磁焊枪70mm4自动爬焊机ZT-810G防水板搭接焊5针式隧道防水板焊缝气密性试验仪5#充气试验检测7.质量控制7.1质量控制依据(1)公路隧道施工技术规范(JTGT3660-2020)(2)公路工程质量检验评定标准第一册土建(JTGF80-1-2017)(3)高分子防水材料第一部分：片材(GB18173.1-2012)7.2质量控制要点防水卷材铺设注意事项：1)防水卷材铺设先拱后墙；2)防水卷材铺设应超前二次衬砌施工1或2个衬砌段,并与开挖掌子面保持一定距离；3)绑扎或焊接钢筋时，不应损伤防水卷材：4)振捣混凝土时，振捣棒不得接触防水卷材,并防止防水卷材绷紧;5)应保证初期支护表面没有渗漏水。(1)防水层作业台架就位时，必须控制好其横向、纵向停车位置，保证机械手转动平面与隧道轴线方向基本垂直，铺设的防水板与上一幅搭接尺寸满足要求。(2)每次从防水板卷轴上释放的长度不宜过长，避免因防水板自重下垂影响焊接质量。防水板铺设先拱后墙，在进行拱部焊接固定前，先用临时门架型钢筋支撑把防水板撑至接近基层士工布面上，再逐排焊接，待整个拱部全部固定完成后统一拆除临时钢筋支撑。焊接时，枪头应始终与防水板面垂直。按压防水板至垫片的手不宜松开开，避免在焊点间形成皱褶。(3)电磁法焊机主要焊接参数如触发时间、熔接时间、固化时间等应根据产品说明书进行设置，已设置的参数不宜随意调整。必须调整时，应通过焊接工件试验检测确认。(4)松弛度控制：防水板松紧应适度并留有余量，一般设计周长和铺设长度按4:5比例预留。(5)绑扎或焊接二衬钢筋时，应在钢筋与防水板之间设置临时阻挡木板，不得损伤防水板；二衬混凝土浇筑振捣时，振捣棒不得接触防水板，以防止防水板损伤或掉落。(6)防水板施工时沿隧道纵向一次铺挂长度宜比本次二次衬砌施工长度多LOm左右，以使与下一循环的防水层相接；同时可使防水层接缝与衬砌混凝土接缝错开LOm左右，有利于防止混凝土施工缝渗漏水。8 .安全措施8.1 土工布以及防水板卷材按铺设进度整齐码放在台架上并设置卡子，防止滚落砸伤人员。8.2 射钉枪及磁焊枪作业时，电源通过设置在台架上的三级箱接入，不得使用排插插座，电源线长度选择不少于15m。8.3 电磁法焊机主机箱放置在台架上固定位置处，防止坠物砸坏或碰撞损伤。8.4 台架及台车上严禁堆放材料，作业时工具必须装在包内或捆绑在台架上，避免工具或材料掉下伤人。8.5 防水板和土工布等材料堆放要满足防火防潮要求，设置固定库房并进行管理，运输至洞内使用的防排水材料需进行垫高堆放。8.6 工人在台架上进行防水层铺设时，要注意悬挂安全带，佩戴安全帽和反光背心。8.7 每个台架旁需配置2组灭火器，并在隧道水管每隔20m处设置三通阀门，将生产用水在火灾的紧急情况下用于消防灭火。8.8 用电作业安全措施(1)隧道供电线路应采用三相五线系统，隧道内架空线必须采用绝缘导线，架空时采用横担间距25m将动力、照明线分层架设，架设高度距地面不小于2.5m。(2)隧道内照明电压，作业地段不得大于36V,成洞地段可采用220Vo开挖工作面及混凝土、钢筋作业面和交叉运输区段最小光照度不小于50LX；洞内每隔50-100m应设置应急照明灯。(3)安装、维修或拆除临时用电工程，必须由专职电工完成，电工必须持证上岗，实行定期检查制度，并做好检查记录。(2)检修电气设备时停电作业，电源箱或开关握柄挂“有人操作，严禁合闸”的警示牌或设专人看管。必须带电作业时经安监部批准后方可实施。(3)各种电气设备和输电线路有专人进行检查、维修、调整。所有的动力线都保持在最佳的绝缘和安全状态。(4)洞内电气设备的操作，必须符合下列规定：非专职电工不得操作电气设备;手持式电气设备的操作手柄和工作中接触的部位设有良好的绝缘。使用前进行绝缘检查。9 ,环保措施9.1 及时检查机械手用油情况和电机工作状态，更换的费油必须妥善处理；电机工作出现异响时应及时处理，不能带病作业，避免增加电力消耗。9.2 充分利用机械手连续铺设的优势，减少对防水板的切割次数，避免余头浪费，减少了固体废弃物排放。不能用的边角料，包括土工布等废料，集中妥善处理。9.3 弃渣时根据路基利用情况，尽量集中堆放，减少场外乱堆乱放。9.4 生活污水经收集并采用二级生化或化粪池等措施进行净化处理，经检查符合标准后按当地环保部门规定要求排放。生产及生活垃圾定点存放，经集中收集后运至环保部门指定的地点掩埋。及时清理并保持生产、生活区环境卫生，严格禁止随意倾倒垃圾，同时认真搞好周围环境的绿化工作。9.5 在有粉尘的作业环境中作业，除洒水外，作业人员还必须配备劳保防护用品。9.6 加强机械车辆的维修和保养，严禁“带病”作业，机械车辆和设备必须按照有关规定进行年度检验，检验合格后才能继续使用。9.7 在职工生活区域，设立垃圾集中堆放点，并定期对垃圾进行清理。厕所的选址力求远离生活区，减少其对空气的污染。9.8 施工场地和运输道路产生的扬尘，应尽可能防止对生产人员和其他人员造成危害，并应洒水降尘以保证其潮湿，避免尘土飞扬。9.9 施工机械的废油、废水，应采取有效措施加以处理，不得超标排放，造成水源的污染。9.10 合理安排施工人员轮流操作机械，穿插安排低噪音工作，减少接触高噪音时间，并应配备耳塞，同时注意对使用的机械安装消声器，加强保养；降低噪音的声级水平。9.11 施工和生活中的废弃物经当地环保部门同意后，运至指定地点，此外，工地设置能冲洗的厕所，派专门人员清理打扫，并定期对周围喷药消毒，以防蚊、蝇滋生，传染疾病。10效益分析10.1 社会效益绳索吊挂法因防水板与初期支护不密贴，质量不易保证，现在基本上已被淘汰。电磁焊法是将传统的超声波点焊接改为面焊接，焊接面域增大，不易脱落，焊接质量可靠，且焊接一次成活，通过自动控制焊接时间，避免焊焦、焊伤、焊穿的质量问题，电磁焊法固定防水板已成防水板热熔焊接的主流趋势。10.2 经济效益通过电磁焊接和超声波焊接对比/焊接设备焊接时间焊接质量超声波焊接1、超声波焊接机手持焊枪重2.5kg,主机箱重7kg,搬运便捷。2、超声波焊接是通过超声波换能器将电能转化为超声波能量再通过焊接头垂直传递到防水板，焊接头摩擦发热后熔化塑料，焊接头容易沾粘，且易烫伤操作人员，不加强保养会使使用寿命减短。用超声波焊头对准垫片，并启动开关2-3秒完成一个点焊工作；每个垫片上点焊3-4个焊点，即完成一个垫片固定需8-12秒。通过超声波换能器将电能转化为超声波能量再通过焊接头垂直传递到防水板，经超声波频率和一定振幅的剧烈摩擦后将塑料熔化，振动停止后保持在工件上的临时压力使塑料防水板和热熔垫片以点焊的方式进行固定。由于点焊易脱落，经常采用四点进行热熔焊接固定。点焊容易造成防水板焊焦、焊穿现场，且容易脱落，焊接质量不佳。电磁焊接1、焊枪重量3Kg（包含12米线），手持便捷；主机箱重量6Kg,搬运轻便。2、电磁焊枪感应头增加过流、过热保护电路，操作更方便、更简单，使用寿命有较大的提高。采用电磁感应加热原理，通过非接触感应加热，使感应垫片瞬间产生热量熔化，牢牢地粘贴在被防水板上，加热焊接时间为L52S°电磁焊接时，通过电磁焊使垫片内部的铁丝网均匀发热，垫片与防水板接触面迅速熔化焊接，焊接质量牢固。针对现有隧道防水板面积25.42X2376=6.04万肝，固定点间距按照Im考虑，则需固定垫片6.04X4=24.2万个。经对比，一套超声波焊接机费用11600元/套，焊接头1050元/个；一套6KW电磁焊机费用7900元/套，感应片150元/个。根据使用寿命，超声波焊接机焊接次数达1万次，需更换焊接头一个，考虑保养不到位，使用5万次需更换焊枪一次。电磁焊机焊接次数达1000次，需更换感应片一个，考虑保养不到位，使用5万次需更换焊枪一次。经计算，对于超声波焊接机，考虑固定好垫片需点焊四次，则需焊接24.2X4=96.8万次，成本为96.8/5*11600+96.8/1*1050=32.62万元；对于电磁焊机，考虑固定好垫片面焊一次，则需焊接24.2X1=24.2万次，成本为24.2/5*7900+24.2/0.1*150=7.45万元。就设备成本来讲，电磁焊较超声波焊机节约费用25.17万元，经济效益明显。工期方面，由于超声波焊接需四次才能完成焊接，每次焊接2-3S,则焊接4点需要8J2S,电磁焊接一次焊接2S,对于24.2万个垫片需焊接固定，则超声波焊接仅仅焊接时间需要24.2万个*12S360=806h,电磁焊仅仅焊接时间需要24.2万个*2S360=134h,电磁焊工作时间较超声波焊工作时间节约672h,约56天。11.应用实例施工实例:±工G固定效果图防水板电磁焊固定防水板自动机双缝焊接