港珠澳岛隧工程预埋件和舾装件制造工艺盘点.docx

港珠澳岛隧工程预埋件和舾装件制造工艺盘点机械配套有限公司 虞华0引言 港珠澳大桥工程是连接香港珠海及澳门的大型跨海通道，世界瞩目。包括海中桥隧、三地口岸人工岛及三地连接线，其中岛隧工程是整个工程中关键工程。图一 港珠澳大桥工程岛隧工程由东、西人工岛和世界上迄今为止规模最大的海上沉管法建成的隧道组成，海底隧道由33个管节和暗埋段等组成，管节断面采用2孔1管廊形式，宽37.95m高11.5m，管节先在预制厂将钢筋笼包括预埋件、端钢壳等一并混凝土浇铸成型，后逐步推到浅坞进行一次舾装，完后放水横移到深坞寄泊和二次舾装。用抛石整平船等工程装备先对安放位置的海床整平，再用沉放驳船吊放管节到指定海域，并拉合对接相邻管节，管节贯通后形成海中隧道。管节制造工厂化，在最靠近沉放海域的桂山岛建预制厂，而管节上大量的预埋件则由专业工厂制造，这些预埋件及舾装件的制造工期紧、质量要求高、任务重。本文就岛隧工程中预埋件和舾装件的制造中出现的工艺问题及解决作一简介。1.1 节段接头OMEGA止水带预埋件及压件（截面如图二所示），由工厂专业化制造，预制场总拼，为便于运输以及车间制作场地限制必然要分段制作，分段再总拼后的止水带预埋件要达到设计功用要求，通过以下工艺措施来实现。1.2 分段制作 分段方案考虑如下因素：a.分段拼缝焊接不影响灌浆；b.分段不宜多而影响总拼，少了不易制作；c.分缝尽量不骑在压板上；分段的角钢下料须考虑焊接收缩余量。拐角用两段拼接，拼缝为二级UT探伤焊缝，并用拐角靠模检验拐角内侧的角度和平整度。分段制作后要预拼，对分段处有联接要求的尺寸重点控制，并做分段标记，以保证管节预制厂总拼效果，总拼后的外形就是一隧道内截面（如图三）图二节段接头OMEGA止水带装配截面和成型角钢1.2 如上图所示预埋件L型结构原采用钢板拼成，经过分析直接用型钢可以提高制造质量也可降低制造成本。1.3预埋件固定螺母原为GB802组合式盖形螺母，这种螺母焊后不能防止海水泄漏要求，经过改进采用GB923整体不锈钢盖形螺母。图三 隧道内截面图四 管节节段接头止水带预埋件预拼现场1.4 OMEGA压件 OMEGA止水带安装在沉管的管段之间的预埋件上，通过专用压件固定实现管节节段接头的第三道防水（图四），因其横断面两边平中间凸，酷似希腊字母，习惯性称作止水带。专用压件的制造质量会影响预制现场的止水带的安装工期。压件的安装面平整度、直线度、孔位、外形尺寸都会影响压件质量。图五 预埋件及压件、止水带安装图压件需求量巨大，压件的制造工艺会直接影响压件质量和成本。专用压件的制作工艺： 数控下料-整体钻孔-组焊-校平-组铣压条安装面-擦平两端面。 2 测量塔及预埋件 测量塔预埋件和测量塔间安装需互换性，测量塔是舾装件可重复使用，而预埋件定位和测量塔底板的制造过程就要用定位架来保证，刚开始设计的定位架尺寸庞大，作为工具也不便运输和使用。后通过攻关图六 测量塔定位架改动前后对比改为可拆卸组装式（如图六右图），测量塔结构件三管间定位尺寸精度要求高，焊接要求也高，通过翻身工位来实现管管焊接。图七 测量塔和人孔井及预埋件3 管节预埋件和结构件 管节上的预埋件和结构件必须能合装，不能有问题，而两者有时是分开制造，这就要求在施工过程中考虑同一模板来加工预埋件和结构件，或者结构件和预埋件同时施工（结构件数量少的情况可以这样施工，如图七右图中人孔井及预埋件）。上面的测量塔及预埋件就是用测量塔定位架来统一两者的底板的定位精度。还有就是管节处的钢剪力键及预埋件。钢剪力键是管节对接的关键工具，而管节对接在深海中进行，容不得结构件不能装上预埋件或结构件有问题出现。图八 钢剪力键预埋件及结构件3.1 钢剪力键预埋件及结构件（图八左图）的加工工艺创新点：a.制作阴阳模来分别加工钢剪力键的配合孔；b.楔槽配合面采用数控机床加工，保证不同批钢剪力键结构件与预埋件楔合面配装无间隙；c. 楔槽面板由于是台阶面，如采用厚板则浪费材料，采取厚薄板对接成钢剪力键楔槽面板；3.2 混凝土剪力键预埋件（图九）的加工工艺创新点：a.钢筋下料追求最大利用率，定尺12米/根，对共五种规格的混凝土剪力键预埋件进行规范长度套料下料，使材料利用率达86%；b.底板上孔用钻模引小孔再扩大孔，再用工装固定螺纹钢和底板相对位置（图九右图），焊缝填满底板沉孔，并能使螺纹钢不歪斜；c.底板厚度放4mm余量，再机加工底板消除底板的焊接变形（图九左图）；图九混凝土剪力键预埋件及加工4 压舱水箱挡墙及预埋件 压载水箱挡墙由立柱、上横梁、下横梁组装而成由于管节内混凝土的浇筑无法保证压载水箱预埋件在管节中相互间的定位精度，从而按原设计图水箱挡墙的安装将不能顺利进行，制作前已充分考虑这些不利因素，在立柱、上横梁、下横梁联接方式上作了改进，改上、下横梁上联接孔为横向长腰孔，改立柱上联接孔和联接板孔为竖向长腰孔，斜拉杆两端分开安装，端面分别连上后改联接处为现场焊，通过以上改进措施使压载水箱挡墙安装工作顺利进行，并为一次舾装的完成赢得了宝贵的时间。图十 压载水箱挡墙安装及改进5 吊点结构件 吊点结构件用于沉放驳船吊放和拖拽管节到指定海域的关键工具，质量的好坏影响管节施工的成败和岛隧工程的工期。图十一 吊点结构图吊点结构件是主要由两块120mm板T型焊，焊道熔池大、焊道多、热量和应力一时难以释放就会形成裂纹，通过以下工艺措施终于解决了这个焊接难题。a. 焊前加热-道间保温-焊后热处理消除应力；b. 焊剂采用防焊裂焊丝；c. 坡口制备上，双面坡口减少反面清根的坡口空间，坡口的角度适当减小至焊枪可焊为止，熔池小了产热少了；d. 增加打底的焊接道数和从底部就开始跟踪查找裂纹，焊道顺序交错进行，尽量减少热量集中；e. T型板定位时考虑焊接反变形，将站板预放时倾斜一定角度，焊后站板恢复到垂直位置。5 结束语 上述简介仅仅是大量港珠澳岛工程关键部件制作的一部分，如西人工岛暗埋段的端钢壳