隧道施工防水板焊接失效分析和工艺优化

隧道施工防水板焊接失效分析和工艺优化

邢云祥

中交路桥南方工程有限公司

摘要：在隧道工程建设中，加强对现代工艺技术的高效应用至关重要，尤其是在地下隧道施工环节，更需着重提升其防水能力，有效规避渗漏问题，科学延长隧道工程的可使用寿命。在隧道的防水施工阶段，防水板的铺设及焊接是重点流程，焊接操作中仍以人工方式为主，会降低焊接质量的一致性，也可能因操作不当而出现焊接失效的不良情况。因此，需明确隧道施工防水板焊接失效的原因，对其工艺技术进行优化，以保证防水板焊接质量。

关键词：隧道施工；防水板焊接失效；工艺优化

1隧道防水板施工工艺

1.1防水施工总工艺

在地下隧道的防水施工阶段，不仅要加强防水，更需做好支护等各项工作。施工前需先基面轮廓进行全面检查，对其进行修整，检验基面质量，基面处理完毕后铺设缓冲层，根据设计图纸设置土工布固定点，安装热熔垫圈，而后铺设防水板并进行焊接，焊接结束后对防水板进行充气检查。因此，施工流程中的要点主要集中在初期支护表面处理、土工布缓冲层施工、防水板铺设及焊接这几大环节。在施工前初期支护的处理是重点，应对支护的渗透点进行检查，确定有无不平整部位，发现后及时处理，通过采取喷射混凝土等方式，提高支护表面的平整度。在土工布缓冲层施工中，可操作台车对该层进行铺设，而后使用射钉将热熔衬垫量布置在土工布上，对其进行固定，提高土工布缓冲层与初期支护面的贴合度。在铺设防水板时，也可操作台车，铺设中需以土工布缓冲层为主导，控制贴合度，促使防水板更为平顺。防水板焊接中要严格控制速度及温度，提高焊接质量。

1.2防水板焊接的工艺要求

在隧道防水板焊接中，需配备适宜的焊接设备，目前超声波焊机的应用频率较高，其外接电源为220V，在焊接前先将焊机电源接通，对超声波焊枪的状态进行检查，先进行试焊，确保焊接速度及温度都能满足施工要求后，才能正式焊接。焊接前还需清洁防水板表面，去除油污、锈蚀和杂质，以确保焊接接头的质量。焊接操作中应确保焊枪枪头与防水板紧密贴合，促使热熔垫圈能够与防水板充分接触，开机后应先熔化防水板，枪头焊接面应进入到防水板约0.3mm的深度，保持2-3s的焊接时间。在防水板焊接完毕后，对缺焊、焊穿及漏焊等情况进行检查，确定有无质量缺陷，如存在缺陷可采取补焊、找补丁焊接等方式，对焊接缺陷进行修补，运用充气法检验承压气密性。

2防水板焊接失效分析及工艺优化措施

隧道施工防水板焊接中，为了提高焊接效率及质量，可运用防水板施工台车，基于自动焊接功能，快速精准的完成防水板焊接作业，一般需应用超声波焊技术，以气缸为驱动力，带动焊枪操作，将防水板压紧在热熔垫圈上，系统可直接设置焊接温度及时间，实现对防水板的自动焊，但是由于相应因素的影响，可能会出现防水板焊接失效的情况，下面就通过分析失效原因提出工艺优化措施。

2.1焊枪位置偏差

在隧道防水板焊接中，保证焊接点位的准确性至关重要，在防水板的自动化焊接中，需通过控制系统对进给装置进行控制，保证焊枪位置的准确性，但是如果初始系统所应用的控制系统未能及时更新，仍执行射钉后驱动装装逼的位置记忆存储，或通过重新提取明确超声波焊枪接头的位置，则以开环控制为主，只要台车出现振动或轻微位移情况，就会导致焊枪位置发生改变，降低防水板焊接效率。基于此，此种防水板焊接失效的原因与设计失误密切相关，在对自动化焊接系统进行设计时，可对控制系统的相应功能进行保留，增设视觉检测、磁感式检测功能，由此精准反馈焊接头位置，将控制系统、进给装置、焊枪单元及检测装置相互结合，促使其形成闭环，保证焊枪位置的准确性。

2.2气缸系统未能有效驱动超声波焊枪

在隧道施工的防水板焊接操作中，需由气缸系统对将超声波焊枪进行驱动，由此保证焊接效率及操作的可靠性，但是当气缸系统的驱动力不足时，将难以带动焊枪的操作，枪头也无法形成对防水板、热熔衬垫的压紧作用，出现焊接失效问题。导致此类情况出现的原因为是，将在台车上固定焊接装置后，气缸系统在缩回状态时，焊枪接头将与隧道壁保持刚性距离，如果隧道初期支护的平整度不高，会引起焊接枪头与隧道壁距离的变化，气缸系统的驱动力将由此改变，出现驱动力不足或驱动力过度的不良情况。为了规避此类焊接失效问题，可对推动焊枪抵近的驱动气缸行程进行优化调整，可根据射钉需求的焊接枪头与隧道壁的距离，对其驱动行程进行改变，或直接将驱动气缸设置为低工作气压，保证其柔性状态。还可在气缸前端设置契合其行程的弹簧，将弹簧释放长度与驱动气缸形成有机结合，确保略大于最大距离，即使初期支护中存在小范围的不平整情况，焊接头仍能够形成标准的压紧力。

2.3枪头焊接端子难以与热熔衬垫全部贴合

在隧道施工的防水板自动化焊接中，需确保焊枪枪头能够与热熔衬垫上的防水板紧密贴合，枪头焊接端子也要全部贴合到热熔衬垫上，但是在实际焊接期间，可能会因枪头焊接端子难以与热熔衬垫贴合而降低焊接效率，在隧道初期支护中，缺少对施工质量的有效控制，则可能降低其表面的平整度，形成局部凹陷或凸起问题，铺设并固定土工布的过程中，虽然能够通过热熔衬垫对其进行固定，却也会由此形成非正常的安装姿态，当焊枪枪头抵近压紧热熔衬垫上的防水板时，由于其安装姿态不具有可调整性，在焊枪焊接端面上的焊接端头将难以与热熔衬垫充分接触，降低了焊接的可靠性。此类防水板焊接实效的原因在于焊接固定具有刚性特点，导向装置与可调的焊枪姿态需求不相符，为了解决此类问题，就需将多点弹簧支撑设置在焊枪的周边，在促使其保持正确的位姿，焊接非正常姿态的热熔衬垫上的防水板时，则可依靠弹簧的随行拉伸或收缩，提高焊枪枪头与热熔衬垫的接触效率，保证焊接效果。

2.4常规方式下的焊接失效原因及优化

焊接操作需要严格按照相关标准和规范进行，包括焊接电流、电压、焊接速度等参数的控制，如果操作人员对焊接工艺不熟悉或者操作不规范，就容易导致焊接接头质量不合格。防水板焊接需要使用特殊的焊接材料，如防水焊条，若选择的焊接材料质量不过关，就会影响焊接接头的强度和密封性能。另外，焊接设备的质量和维护状况也会影响焊接质量，如果设备老化或者维护不及时，就会导致焊接接头质量低下。为了规避此类焊接操作问题，就需加强对焊接操作人员进行培训，提高他们的焊接技能和操作规范意识，依照规范要求严格控制焊接技术参数，通过建立完善的焊接操作管理制度，对焊接过程进行监控和记录，及时发现问题并进行纠正。在选材时，要考虑焊接材料的质量和适用性，选择具有良好焊接性能和耐腐蚀性能的防水焊条。在隧道防水板焊接中，施工要求逐步提升，应同步加强焊接设备的维护和更新，定期对焊接设备进行检查和维护，确保设备处于良好的工作状态。

3结束语

综上所述，在隧道工程施工阶段，防水板焊接是重点工序，在实际焊接操作中影响其质量的因素较多，要想提高实际焊接效率及质量，就需积极引进新的焊接技术及设备，根据焊接要求构建起操作便捷、焊接速度快的自动化焊接系统，提高防水板焊接装置的优化性，减少焊接缺陷及问题，全面提升隧道防水板焊接工艺的有效性及可靠性。

参考文献：

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