大桥基础施工中永久钢护筒现场焊接工艺研究

吕志峰

摘 要：近年来，随着桥梁建设的飞跃发展，永久钢护筒在基桩工程中大量应用，焊缝质量要求逐年提高。马鞍山长江公路大桥南塔基础永久钢护筒焊缝质量要求达到一级，现场通过采取一系列措施，确保焊缝质量。

关键词：永久钢护筒；现场焊接；焊缝

近年来，随着桥梁建设的飞跃发展，永久钢护筒在桥梁基桩工程中得到大量应用，如马鞍山长江公路大桥、苏通长江大桥、鄂东长江大桥、南京长江第四大桥等。永久钢护筒逐步取代了临时钢护筒，钢护筒的焊缝质量等级要求逐年提高。马鞍山长江公路大桥南塔基础永久钢护筒焊缝质量要求达到一级，如何克服环境因素影响、合理选定焊接参数、熟练掌握焊接技巧，成为能否实现现场制造的关键。

1 工程概况

马鞍山长江公路大桥南塔基础采用54根Φ2.5m钻孔灌注桩，钻孔桩钢护筒外径2.8m，壁厚为22mm，长16.2m，材质为Q345C。受运输条件限制，钢护筒在现场制作，采用埋弧自动焊和CO2保护焊进行钢护筒平焊成形。马鞍山市地处中纬度地带，副热带北缘，属北亚热带湿润性季风气候类型，气流随季节的变化很大，天气多变，年平均气温15.7℃，极端最高气温41.1℃，极端最低气温-12.7℃；年平均降雨量1004.2mm；最大降雨量1522.2mm；最小降雨量460.4mm，日最大降雨量254.6mm；霜期240天，年平均风速3.3m/s。

2 焊接工艺参数确定

经过广泛的调研，借鉴以往类似工程的经验，通过做试板焊接工艺试验，摸索、总结出在现场使用埋弧自动焊和CO2保护焊焊接永久钢护筒的工艺参数。

3 钢护筒焊接施工流程

3.1 钢护筒加工流程图

施工准备→场地处理→龙门吊轨道铺设、卷扬机安放基坑处理→功能区域划分→进料→下料→半成品加工→成品加工→钢护筒振沉。

3.2 开坡口

每节2m高钢护筒（底节为2.2m）所用钢板均为定尺。采用氧气+丙烷半自动切割机开坡口，切割速度控制在15cm/min。开坡口时，割线平直，割线面平稳，边缘缺棱不能大于1mm，垂直度不能大于2mm。

3.3 卷板

四面开好坡口的板料置于卷板机上并对中，板料的纵向中心线与轴轮线保持严格的平行，并用挡板挡紧，以免歪扭。板料位置对中后，采用多次进给法滚弯调节上轮（在三轮卷板机上），使板料初步弯曲，然后来回滚动而弯曲。当板料移至边缘时，确保所划检验线的位置正确，逐步压下上滚轮并来回滚动，使板料的曲率半径逐渐减小，直到满足设计要求。钢护筒卷制过程中，考虑钢板回弹的影响，卷制时施加一定的过卷量，并反复多卷几次。卷弯进程中，用样板检验弯板两端的椭圆度。

3.4 埋弧自动焊接

3.4.1 焊接施工步骤综述

CO2保护焊打底→埋弧自动焊打底→填充→盖面→反面气刨清根→埋弧自动焊（或者CO2保护焊）焊接。

3.4.2 钢护筒纵缝焊接

（1）板材卷制曲率半径达到设计要求后，将纵缝对接好，用CO2保护焊打底固定。为满足钢护筒在卷圆过程中焊缝的受力要求，打底厚度不少于12mm，分两次进行，每次6mm；（2）将已卷圆的钢护筒吊装至焊接胎架上固定，用角磨机磨除气保焊打底的表面、钢板的氧化层及坡口附近锈蚀区；（3）用埋弧自动焊分6次焊接钢板，每次有效熔深为3mm；（4）反面气刨清根，清根深度为8mm；（5）用CO2保护焊分2次焊接清根处，每次焊接厚度为5mm，总焊接厚度为10mm，形成2m长的钢护筒半成品。

3.4.3 钢护筒环缝焊接

钢护筒环缝的焊接和纵缝的焊接工艺类似，只是环缝焊接时先用CO2保护焊在内侧打底固定，再用埋弧自动焊焊接外侧坡口，然后在内侧气刨清根，用CO2保护焊焊接清根处。环缝焊接时，已卷成型的钢护筒吊放在联动滚轮架上，埋弧自动焊机放在焊接平台上并设挡雨棚。焊接V型坡口外部焊缝时，使焊丝对准钢护筒的中心线，焊机不动，旋转钢护筒，完成V型坡口外部的焊接。焊接V型坡口内部焊缝时，先气刨清根出白，然后旋转钢护筒，采用CO2保护焊完成内环缝的焊接。通过环缝的焊接，将2m（首节2.2m）长钢护筒焊连成16.2m长成品。

4 钢护筒焊接质量保证措施

（1）钢板进场后，需对其化学元素和性能进行检测，确保用于生产的钢板满足设计与规范要求。（2）焊工持有合格证方可施焊，合格证中注明焊工的技术水平及所能担任的焊接工作，如停焊时间超过半年以上应重新考核。（3）在施焊前必须清除焊接处的铁锈、油污、水分等杂质。CO2保护焊焊接后、埋弧自动焊施焊前，由焊工复查焊件接头质量和焊区的处理情况。打磨坡口，保证焊缝坡口的油污、铁锈、氧化皮等去除干净，如不符合要求，清理合格后方可施焊。（4）每次焊接完成后，要检验焊缝是否有砂眼、气孔等，有则先用角磨机打磨掉砂眼和气孔处的焊缝，再补焊，合格后进入下一次作业。（5）严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧。纵向对接焊缝配置引弧板和熄弧板。（6）现场环境差，为保证焊接质量，钢采取遮风挡雨措施，时刻监测操作间的温度和湿度。

5 关键设备

数控三辊液压卷板机（W11-30*3000）2台，联动滚轮架（RD100-WB120）2台，埋弧自动焊机（ZD5-1000）2台，CO2气保焊机（NBC-500A）3台。

6 结束语

通过精心组织和有效实施，马鞍山长江公路大桥南塔钢护筒加工焊缝满足设计规定一级焊缝的质量要求，取得了良好的经济效益，为下一步工作的开展打下了坚实基础，更为今后在现场实施一级焊缝质量要求的钢结构焊接提供可借鉴的经验。

参考文献

[1]GB/T5293-1999.埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂[S].北京：中国标准出版社，2000.

[2]GB/T8110-2008.气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝[S].北京：中国标准出版社，2008.

[3]GB/T1591-94.低合金高強度结构钢[S].北京：中国标准出版社，1994.