胡世勇，李瑞宏，溫月亮

(保利長大工程有限公司第三分公司， 廣州 511430)

1 隧道二襯防水板鋪設(shè)發(fā)展歷程

2 磁焊槍無釘鋪設(shè)法工藝特點

該方法采用多功能防水板鋪設(shè)臺車作為施工平臺，首先無釘鋪設(shè)錨固無紡布，然后以磁焊槍熱熔焊接防水板，最后用自動爬焊機焊接防水板接頭成型。

2.1 工藝流程

防水板無釘鋪設(shè)施工工藝流程見圖1。

圖1 防水板無釘鋪設(shè)施工工藝流程

2.2 磁焊槍工作原理

利用磁焊槍通電產(chǎn)生磁場，磁場效應通過均勻加熱防水板與熱熔襯墊片之間的鐵絲網(wǎng)片，當鐵片絲網(wǎng)加熱后向兩面均勻地釋放熱能，使防水板和熱熔襯墊片中的VA材料融合成一體,在壓合力的幫助下完成焊接[2]。磁焊槍焊接原理示意見圖2。

圖2 磁焊槍工作原理示意

2.3 工藝參數(shù)選定

2.3.1 錨固點參數(shù)選定

以2車道隧道二襯防水板鋪設(shè)為例，二襯防水板錨固受力最不利情況為：二襯處于富水圍巖段，且無紡土工布飽水情況下，飽水土工布與防水板重量均由錨固點承受[3]。每模二襯防水板縱向長12 m,環(huán)向長25.1 m,防水板單位面積質(zhì)量1.14 kg/m2；飽水無紡土工布面積質(zhì)量3.0 kg/m2；1.2 mm防水卷材縱向抗拉強度為21 MPa，重力加速度g取10 N/kg。

防水板與熱熔墊片之間的錨固效果主要取決于兩者之間的粘結(jié)面積，即錨固粘結(jié)面積應能承受最不利環(huán)境下飽水土工布與防水板的重力，可通過下列壓強計算公式進行受力驗算：

F=P×S

(1)

式中：F為飽水土工布與防水板的總重力，N，系數(shù)取1.5；P為總錨固抗拉強度，MPa，系數(shù)取0.95；S為錨固點總面積,mm2。

經(jīng)計算：

F=1.5×12×25.1×(1.14+3.0)×10 =18 704.52 N

P=0.95×21=19.95 MPa=19.95 N/mm2

根據(jù)式(1)得：

S=F/P=18 704.52 /19.95 =937.57 mm2

試驗前量測熱熔墊片有效作用面積為4 mm2，則每模二襯防水板錨固點總數(shù)不少于：937.57/4=234個。

根據(jù)計算結(jié)果及規(guī)范要求，2車道隧道二襯防水板墊片錨固點縱向及環(huán)向均按間距1 m設(shè)置，縱向設(shè)13個錨固點，環(huán)向設(shè)25個錨固點，防水板錨固點總數(shù)為325個，其他不同寬度隧道防水板錨固點布置參照本算例[4]。

2.3.2 焊接時間及電流檔位選定

選擇在已作初支的拱腳附近平順基面(面積為1 m2)進行試焊[5]。第1次試焊，先將焊接時間定位為：1.2 s、1.5 s、2.0 s、2.5 s、3.0 s 五個檔，后將電位器電流定位為：9.0檔、8.5檔、8.0檔、7.5檔、7.0檔。

試焊時2人配合，一人固定好防水板，另一人手持磁焊槍，對準熱熔片中心進行試焊，焊接完畢后觀察焊接面是否出現(xiàn)如下現(xiàn)象：

1) 如果有明顯的鼓包或穿透現(xiàn)象，說明焊接時間長，產(chǎn)生了過熱。

2) 如果有焊跡不明顯或者防水板脫落現(xiàn)象，表明焊接時間短，造成強度低。

3) 若墊片熱熔區(qū)域面積大于等于4 mm2，表明焊接合格。

針對情況1)，主要通過降低電流(每次半檔)或調(diào)小焊接時間(每次0.2 s～0.5 s)來改善焊接效果；針對情況2)，加大電流(每次半檔)或調(diào)大時間(每次0.2 s～0.5 s)來調(diào)整最佳焊接效果[6]。試焊結(jié)果以防水板與熱熔片面均勻粘結(jié)而不出現(xiàn)鼓包、穿透、虛焊、手拉不脫離為佳。通過對現(xiàn)場焊接時間以及所對應電位器檔位的比選，得到了不同焊接時間、檔位下的焊接效果[7]，其對比情況見表2。第2次試焊，防水板與熱熔片連接工藝試焊見圖3。

表2 不同焊接時間、電位器檔位的焊接效果對比

(a) 試焊作業(yè)

由表2可知，電位器檔位在8.0檔、焊接時間為2.5 s時，焊接效果很好，且操作時間容易控制。

2.3.3 施工工藝控制要點

1) 初期支護基面修整

隧道初期支護后表面不平順及外露預埋件，鋪設(shè)防水板之前要清除，確保初支面平順，避免防水板破損，提高其防水功效，具體采用以下處理措施[8]：

(1) 鋼筋網(wǎng)、鋼管、錨桿等凸出部分，先切斷后用砂漿平抹。

(2) 局部凹凸不平的初支面，用鑿除或者補噴的辦法處理平順。

2) 磁焊槍焊接操作要點

自2015年李克強總理提出了“新舊動能轉(zhuǎn)換”以來，開始出現(xiàn)在國家領(lǐng)導人的講話和文件中，并在2016年開始頻繁出現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)中。進入2017年以來，“新舊動能”的內(nèi)涵才逐漸豐富和完善起來。所以“新舊動能”作為官方用語來說，沒有嚴格的概念界定，但我們從一系列政府文件中和領(lǐng)導講話中可以理解為：新舊動能轉(zhuǎn)換的實質(zhì)就是經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的過程，是轉(zhuǎn)型升級的過程。在這個過程中，壯大新動能、提升傳統(tǒng)動能，推動經(jīng)濟保持中高速增長、產(chǎn)業(yè)邁向中高端水平。在實施新舊動能轉(zhuǎn)換的經(jīng)濟驅(qū)動下，我們職業(yè)及教育的教學模式也應該進行相應的轉(zhuǎn)換才能夠適應社會經(jīng)濟的發(fā)展。

(1) 開機

① 開機前確認輸入電壓為AC220 V。

② 開機后待第2個“芯片電源”指示燈亮后，才可進行工作。開機啟動系統(tǒng)需自檢，用時約2 s，在此時間內(nèi)禁止操作。

(2) 焊接時間及電位器檔位設(shè)定

根據(jù)試焊比較取得最佳時間、電位器組合，將時間繼電器調(diào)在2.5 s的檔位，電位器置于8.0檔。

(3) 注意事項

① 磁焊槍功率為4 000 W，需要使用直徑大于4 mm2的帶PE線纜(排插線)。

② 漏電斷路器每半個月測試1次是否正常，若有問題由電工及時更換維修。

③ 磁焊槍使用時只能對熱熔片上的鐵網(wǎng)片加熱，不可作他用。每次開空槍不得超過1 s，間隔時間不低于1 s[9-10]。

④ 如果需要多次試開槍，要先將電流開在0檔上再試。

⑤ 在焊接時間內(nèi)不可多次扣動開關(guān)，會影響計時準確性。

⑥ 如需第2次焊接，需把槍頭轉(zhuǎn)動90°再焊，可實現(xiàn)均勻焊接效果。

(4) 防水板與熱熔片焊接工藝

① 在掛防水板之前要檢查專用熱熔片與防水板表面是否干凈。

② 左手按住熱熔片周邊的防水板，右手握磁槍，通過觀察熔片的位置, 將磁槍對準熱熔片中心后壓合并扣動開關(guān)約2.5 s進行焊接作業(yè)，到設(shè)定時間后即可放開。

③ 移開磁槍觀察是否偏焊或虛焊，修正焊接位置并將磁槍轉(zhuǎn)動90°后，第2次用同一手勢再焊1次，確保焊接的均勻性[11-12]。

④ 快速冷卻焊接點。持焊槍操作人員在移除磁焊槍后松開左手前，另一個操作人員用濕毛巾按著焊接點降溫，循環(huán)下去直到完成所有點的焊接。

⑤ 防水板固定點的間距拱部為4點/m2，在凹凸處應適當增加固定點。安裝防水板時要保持一定的松弛度，用手壓住防水板沒有出現(xiàn)繃緊及褶皺現(xiàn)象為宜[13]。無紡布和防水板安裝大樣見圖4，防水板鋪設(shè)效果見圖5。

(b) 防水板鋪設(shè)效果

圖4 防水板安裝大樣圖

3 防水板施工檢測

在試鋪階段，記錄了連續(xù)5組防水板單點焊接時間，量測了其熱塑性圓墊圈的徑向長度，檢測了其焊接有效面積，合格率為65%，平均焊接時間均超過4 s。結(jié)合現(xiàn)場分析5組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)初期支護面不平整是合格率低的主要原因，施工時加強了基面處理，并對作業(yè)人員焊接技能進行培訓[14]。改進后的施工檢測統(tǒng)計見圖6。由圖6可見，防水板單點錨固面積平均合格率為95.8%，明顯提升；單點焊接平均時間為2.5 s，明顯縮短，滿足施工要求[15]。

(a) 防水板鋪設(shè)作業(yè)

圖6 防水板安裝單點錨固及焊接統(tǒng)計

4 結(jié)束語

為解決隧道二襯防水板錨固點面積合格率低這一難題，隧道二襯防水板施作采用磁焊槍無釘鋪設(shè)法施工。通過調(diào)整不同焊接時間及電位器檔位試焊，得到了最佳焊接時間為2.5 s及電位器檔位為8.0檔，成功縮短了防水板的焊接時間，提高了焊接錨固合格率，減少了工人的作業(yè)時間；同時，優(yōu)化后的工藝操作簡便、速度快、不傷及母材，對比防水板其他鋪設(shè)方法，經(jīng)濟效益和社會效益良好，具有推廣應用價值。