淺談隧道防水板超聲波焊接及質量控制要點

謝遠耀

摘要： 隧道防水板使用傳統(tǒng)的熱熔焊接施工效率低，焊接質量和外觀效果差，本文結合云南富寧至廣西那坡高速公路板侖隧道采用新型超聲波防水板焊接技術的應用情況，從原理、工藝、組織、質量各個方面的效果進行了介紹和對比，其指標和性能優(yōu)勢明顯，對防水板超聲波焊接在工程中應用有積極的借鑒作用。

Abstract： The tunnel flashing uses traditional hot melt welding， its construction efficiency is low and the welding quality and appearance are poor. Combined with the application of the welding technology of a new type of ultrasonic flashing in Banlun tunnel of the Napo Expressway from Guning， Yunnan to Napo， Guangxi， this paper analyzes the results from principle， process， organization， quality and other aspects. The indicators and performance advantages are obvious， which provides the reference for the application of ultrasonic flashing welding in the engineering.

關鍵詞： 隧道；防水板；超聲波；焊接

Key words： tunnel；flashing；ultrasonic；welding

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）02-0131-02

1 項目概況

云南富寧至廣西那坡高速公路主線全長22.233km，起點位于云南羅富高速公路，連接廣西靖那高速公路，板侖隧道樁號為K3+885，位于廣西與云南交界的富寧板侖鄉(xiāng)境內(nèi)，隧道左線里程為ZK2+886～ZK4+851，長度1965m，右線里程為YK2+885～YK4+885，長度2000m，左線進出口明洞長度分別為26m、22m，右線進出口明洞長度分別為4m、12m；隧道左線最大埋深358m，右線最大埋深355m。本隧道為全線最長隧道，為分離式隧道，是富寧至那坡高速公路控制性工程，隧道進口處間距20.7m，出口處間距19.5m，洞口段為小間距施工。本文結合板侖隧道采用新型超聲波防水板焊接技術的實例應用，對焊接技術和質量控制要點進行分析探討。

2 工藝概況及原理

以往多數(shù)隧道防水板鋪設后一直采取手工方式固定到隧道內(nèi)壁上，固定方式以射釘錨固墊片為主，墊片與防水板以熱熔形式處理，往往容易燒焦、燒穿，與初支表面的密貼效果不穩(wěn)定，質量控制難，整體平順性不好。板侖隧道結構防水由噴射混凝土、柔性卷材防水層和二次襯砌結構自防水等組成，其中柔性防水卷材為土工布和1.5mm厚PVC防水板組成，施工過程中采用新型超聲波對防水板焊接，超聲波焊接機由發(fā)生器產(chǎn)生20kHz～35kHz的高壓、高頻信號，通過換能系統(tǒng)轉換成高頻機械振動，借助焊接槍頭加于兩個靠近的塑料工件上，通過工件表面及內(nèi)在分子間的摩擦提高接觸面局部溫度，當溫度升高至工件熔點時，工件接口迅速熔化將接口間的空隙填實，隨接觸時間延長，接觸面熔化深度加大，當接觸震動停止后，工件冷卻定形，至此超聲波焊接完美收官。

3 工藝特點

①超聲波焊接開機即可焊接，正常情況下焊接槍頭不會燙傷操作人員，安全性好。②超聲波焊接不需加溶劑、粘接劑或其他輔助品，使用成本低。超聲波焊接一次性投入較大，但設備使用壽命長，分攤成本僅為電熱壓力焊焊槍成本的7.5%，經(jīng)濟效益明顯。③超聲波焊接節(jié)約了電熱壓力焊的預熱等待時間，一個接觸點僅需3s，生產(chǎn)率高，也不會因出現(xiàn)焊點破洞修補而浪費時間。④焊點外觀質量和熔接程度好，焊點不破損，防水板鋪設質量好。

4 適用范圍

本方法適用于隧道施工的防水板與墊片間的焊接施工。

5 主要引用標準

《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1-2004）；

《高速公路施工標準化技術指南》 第五冊 隧道工程；

《公路隧道施工技術規(guī)范》（JTG F60-2009）。

6 施工方法

隧道內(nèi)壁一定范圍內(nèi)鋪設好土工布，土工布與隧道洞壁間的錨固點全部安放有熱熔墊片；作業(yè)臺架就位，在機械手卷筒支架上安裝好防水板卷筒；調試好超聲波焊接機；在隧道一側的拱腳處開始釋放防水板，使防水板縱向（新鋪與已鋪）搭接寬度和橫向起點位置正確，人工將防水板按壓至基層土工布墊片上并保持密貼，用超聲波焊槍對正墊片，啟動開關持續(xù)2～3s；每個墊片上點焊3-4個焊點；待水平方向熱熔墊片全部點焊完成后，再次啟動機械手向上移動，使防水板與下一排熱熔墊片熔接固定。如此，即可完成整個拱圈防水板的鋪設。

7 工藝流程及操作要點

7.1 施工工藝流程

施工準備→基面檢查→土工布鋪設→防水板鋪設及超聲波焊接固定→效果檢查

7.2 操作要點

7.2.1 施工準備

工前調配好人員、機具等各方面資源，做好工前準備工作。首先材料要準備到位，其中，熱熔墊片（圖1）選擇紅色新型改進型墊片，確定固定點的位置再開始施焊。另外，在受力條件允許的情況下需要盡量縮小墊片面積，以節(jié)省EVA原材料，降低材料成本。

7.2.2 基面檢查

鋪設防水層前先掃描隧道斷面，按質量要求處理好初期支護噴射混凝土表面，將錨桿頭或鋼筋露頭切除后用細石混凝土抹平覆蓋，凹坑深寬比不宜超出1/10，超出這一控制標準會影響混凝土噴射基面的平整度，所以檢查時必須用細石混凝土將其填平，再用平整度尺和塞尺檢驗填坑后表面的平整度，確認符合噴射要求后再鋪土工布，安裝環(huán)向透水盲管，然后施作防水板。

7.2.3 土工布鋪設

利用作業(yè)臺架將土工布沿隧道內(nèi)壁展開，用尾部套有熱熔墊片（如圖1）的射釘將土工布平順地固定到隧道洞壁上，構成防水板鋪設基層。鋪設時，要保證土工布兩幅搭接寬度至少為50mm，并且布面平順，沒有褶皺或隆起（如圖2）。墊片作為防水板固定點，應按設計要求布置成梅花形，拱部墊片間距控制在0.5～0.8m之間，邊墻的墊片間距為0.8～1.0m。盡量在平整的基面上設置防水板和熱熔墊片的固定點，以方便焊接。

7.2.4 防水板鋪設、超聲波焊接

7.2.4.1 超聲波焊接機調試

①接通電源：電源為220V、50Hz單項電源。通電后查看指示燈是否亮起，若不亮，需要對保險管進行檢查。

②儀器調試：通電后點按面板上的紅色“測試”按鈕，查看表盤電流表，電流正常值應該在“0.5～1”安倍之間，若不在這一區(qū)間內(nèi)，需要對頻率螺桿進行進行左右微調，調試過程中點按紅色“測試”按鈕，直至電流恢復正常，如果依然無法恢復正常，就應該查看模具是否完好，因為模具存在裂縫或破損，也會對電流造成不良干擾。

7.2.4.2 防水板鋪設及固定點焊接

①防水板對位。防水板鋪設從一側邊墻下部向拱部、再從拱部向另一側邊墻鋪設。打開防水板包裝，將板材拉出一兩米進行對位。要確保第二幅板材與上一幅防水板搭接處寬度至少為15cm，平順，且松緊度留有一定余量（設計周長和鋪設長度按4：5比例進行預留）。

②超聲波焊接機壓焊。墻部壓焊：一手持超聲波焊接機，一手頂壓防水板，超聲波焊接機與防水板面垂直壓緊開始點焊。防水板被熔化后，在端頭壓入防水板大概0.5mm處停止點焊，單點焊接持續(xù)時間約為3s（如圖3、圖4）。施焊時應確保防水板和墊片緊壓密貼，否則會影響點焊效果。

拱部壓焊：對拱部施焊時，先用臨時鋼筋支撐將防水板撐至噴射混凝土面，再以壓焊的方式進行焊接。

焊點數(shù)量：邊墻部位每個墊片焊3個點；拱部每個墊片焊4個點，且宜均勻布置于墊片上，以確保焊接牢固。

焊接順序控制：在確保和上一幅防水板搭接不小于15cm前提下，從一側邊墻向拱部、再從拱部向另一側邊墻鋪設、逐排與固定點焊接。單幅超聲波焊點完成后，采用爬焊機連接兩幅防水板。

7.2.4.3 防水板搭接焊接

防水板鋪設到位后及時進行搭接焊接。搭接焊接采用自動爬行熱熔器具，要求焊縫均勻，無燒蝕、不破損。

8 勞動力組織和主要機械設備

勞動力組織和機械見表1，表2。

9 質量控制

9.1 易出現(xiàn)的質量問題

焊點不牢固、焊點焊接過量、焊點結合面不均勻。

9.2 控制措施

①焊接時，防水板與墊片之間必須密貼，增加焊接時間，增加焊接壓力。

②減少焊接時間、減輕焊接壓力。

③檢查防水板與墊片之間是否密貼。焊接時，槍頭模具應與防水板墊片面垂直。

10 工程效果評價

防水板超聲波焊接技術的應用，使以往防水板焊焦、焊穿的質量通病得到了根本改善?，F(xiàn)場土工布、防水板鋪設美觀、平順，可操作性和觀感質量及經(jīng)濟性都得到大幅度提高，防水板和土工布的連接質量達到質的飛躍，板侖隧道通過采用新型超聲波防水板焊接技術，隧道防水板焊接效果顯著，質量及外觀控制得到較好效果。

參考文獻：

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