埋弧電焊工藝在橋梁高墩施工中的應用

李慶妮

(山西省高速公路開發(fā)有限公司，山西太原 030006)

1 工程簡介

太古高速公路S7標為太古高速公路與古交市濱河路之間的連接線，起止里程為LK0+000～LK1+970，全長1.97 km，位于古交市河口鎮(zhèn)，沿線途經河下村和三岔口村，設計標準為一級公路，設計速度60 km/h，路基寬度20 m。主要工程量有路基填筑17.9 萬 m3，挖方984.6 m3;漿砌片石擋墻 2.5 萬 m3;LK0+582 汾河大橋1座/781 m共六聯(lián);LK1+710三岔口汾河大橋1座/390 m共三聯(lián)，兩橋均為裝配式預應力混凝土先簡支后連續(xù)箱梁，下部采用雙柱式橋墩，預應力蓋梁，鉆孔灌注樁基礎共91根;124 m長防護太鋼礦粉管蓋板涵，樁基62根，蓋板102塊;LZK1+455.172三岔口村跨引黃管道分離式立交橋1座，為現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁，樁基8根。由于施工工期非常緊張，豎向主筋的連接成為影響進度和質量的關鍵。通過認真比選，在高墩主筋連接工藝中一種新的施工技術工藝——埋弧電焊(亦叫豎向鋼筋埋弧電焊)，顯著提高了工程質量，取得了很好的經濟效益。

2 豎向鋼筋埋弧電焊原理及特點

1)基本原理:利用被焊鋼筋端頭之間的電弧熔化覆蓋在周圍的焊劑，從而獲得2 000℃以上的高溫，使被焊鋼筋端頭均勻地熔化，再經擠壓而形成焊接接頭。

2)豎向鋼筋埋弧電焊工藝的特點:a.質量穩(wěn)定。b.生產率高。c.無弧光及煙塵很少，安全環(huán)保。d.成本低。

3 豎向鋼筋埋弧電焊鋼筋連接工藝

3.1 適用范圍

鋼筋混凝土結構中的豎向或傾斜度在4∶1的范圍內的斜向鋼筋，直徑一般在16 mm～32 mm的Ⅰ級，Ⅱ級，Ⅲ級鋼筋。

3.2 設備和材料配置

1)設備:裝焊劑鐵鏟1把、500 A及其以上電焊機1臺。2)材料:鋼筋、焊劑、石棉繩。

圖1 豎向鋼筋埋弧電焊示意圖

3.3 工藝和具體操作方法

1)工藝順序。a.檢查鋼筋、焊劑是否滿足要求;b.檢查焊接設備、工具及電源;c.固定焊接夾具，裝焊劑;d.引弧、穩(wěn)壓、加壓、頂鍛保溫，收集剩余焊劑;e.拆除夾具，打掉熔渣、檢查焊接接頭質量。豎向鋼筋埋弧電焊示意圖如圖1所示。

2)施焊過程包括四個連續(xù)階段:引弧過程、電弧過程、電渣過程、頂壓過程。

3)主要焊接參數(shù)見表1。

表1 焊接參數(shù)表

4)操作方法。a.將電焊機、控制器調節(jié)至所需數(shù)值;b.焊槍Ⅰ、焊槍Ⅱ、焊接電纜和控制電纜按圖連接好;c.把焊槍上的下夾鉗夾在固定的鋼筋上，把待焊的鋼筋夾在上夾鉗上，使導套上端與導柱上的刻線對正;d.填加HJ431焊劑至焊劑筒，以裝滿為準;e.接通電源，開始引弧，電壓表指示30 V左右，此后電壓值逐漸升高，保持熔池電壓在40 V左右，待焊槍上儀表紅燈熄滅時，加壓斷電，至此一個接頭焊完。在保溫期拔下快速接頭，插入另一準備好的焊槍上，如此交替焊接;f.冬季施工采取緩慢冷卻法，延長焊接通電時間并適當增加焊接電流，延長打渣時間。

3.4 豎向鋼筋埋弧電焊操作中需注意事項

1)要嚴格執(zhí)行焊接接頭掛牌制;

2)操作人員必須持有培訓考試合格證，實行專人專機;

3)焊接前要檢查焊劑、夾具、鋼筋接頭部位是否滿足要求，選擇合理的焊接參數(shù);

4)焊接過程中要注意觀察焊接電壓、電流及焊接速度。

3.5 質量檢查和常見缺陷處理

1)取樣數(shù)量及方法:豎向鋼筋埋弧電焊接頭的外觀應逐個檢查。力學性能檢測時，以300個同牌號鋼筋、同規(guī)格接頭為一批，不足300個按一批計算，每批次隨機抽取3個接頭進行拉伸試驗。

2)外觀檢查:a.焊點是否均勻，焊縫表面有無燒傷、氣孔、咬邊、夾渣、裂縫等缺陷。b.接頭軸線偏位不超過鋼筋直徑的0.1，且不大于2 mm。c.焊包凸出鋼筋表面高度不小于4 mm。d.接頭處彎折角不大于3°。

3)力學性能檢驗:隨機抽取3個接頭進行拉伸實驗，三個試件的抗拉強度均不得低于該鋼筋母材規(guī)定的抗拉強度，若有一個試件的抗拉強度小于規(guī)定值，再取6個試件進行復驗，復驗結果有一個試件強度小于規(guī)定值，則判定該批接頭不合格。

4)常見缺陷及防范措施:a.偏心，矯直鋼筋，并正直安放鋼筋，頂壓用力適當，及時修夾具。b.彎折，矯直鋼筋，并正直安放鋼筋，適當延長夾具松開時間。c.咬邊，適當調整焊接參數(shù)，矯直鋼筋，均勻運條。d.未熔合，加大焊接電流，采取適當?shù)氖址?。e.焊包不均，處理鋼筋端部使平整，鋼筋位置正中，風大時，增加一人扶正。f.焊包下流，在焊劑筒下部間隙用石棉布或耐火棉塞嚴。g.氣孔，焊件表面清理干凈，焊劑燒烤干燥。

3.6 鋼筋連接經濟技術比較

鋼筋連接經濟技術的比較表見表2。

表2 鋼筋連接經濟技術比較表

4 結語

埋弧焊是一種重要的焊接方法，也是一種綜合效益極好的技術，其固有的焊接質量穩(wěn)定、焊接生產率高、無弧光以及煙塵很少、成本低等等優(yōu)點，與綁扎搭接法、手工電弧焊法、剝肋滾壓直螺紋法、鐓粗直螺紋法、套筒擠壓連接法等相比，其耗用鋼材分別約是其 1/28，1/9，1/3，1/2，1/7，單個接頭成本分別約是 30%，40%，20%，50%，20%。埋弧電焊工藝的使用使得生產率大大提高，費用大大降低，該技術已經成為板材焊接、壓力容器、管段制造、箱形梁柱等重要鋼結構制作中的主要焊接方法，隨著豎向鋼筋埋弧焊技術和設備的快速發(fā)展以及日益廣泛應用，現(xiàn)在已經有取代后者的發(fā)展趨勢。相信在今后的橋梁墩身鋼筋現(xiàn)場焊接施工中必將得到廣泛的應用，占據更大的市場份額，創(chuàng)造更大的經濟效益。

［1］ 金旭川.建筑鋼筋工程施工技術、質量控制與施工實務全書［M］.長春:吉林科技出版社，2003.

［2］ JGJ 18-2012，鋼筋焊接及技術規(guī)程［S］.

［3］ JGJ 18-2003，鋼筋焊接及驗收規(guī)程［S］.