5实施型钢拱架工厂化加工提升隧道施工安全质量管控能力

1 实施型钢拱架工厂化加工实施型钢拱架工厂化加工 提升隧道施工安全质量管控能力提升隧道施工安全质量管控能力 概述概述 沪昆客专 CKGZTJ 12 标段承担 48 32km 的施工任务 全线共有 隧道 13 座 总长 32243 米 隧道工程占线路总长度的 67 设计采 用拱架支护的围岩有 15530m 占隧道总长度的 48 2 需要 3 万余 榀型钢拱架 其中包含了 1 座 级风险隧道 高家屯隧道 6420m 2 座 级风险隧道 林家屋基隧道 5885m 高塝隧道 5315m 面对较高 的施工安全质量风险 需要安装大量的型钢拱架 如何控制初期支护 安全质量成为本工程的安全质量管控要点 传统隧道型钢拱架加工采取在隧道洞口附近采用小型设备进行 小作坊式加工 往往存在拱架加工质量难以管控等问题 首先 传统 拱架加工设置在洞口附近 加工点分散 且受场地限制 原材料的存 放 加工 检测 出场等不便于管理 易产生拱架数量与设计不符等 问题 造成较大的安全隐患 其次 传统的型钢与连接板的焊接采用 普通的电弧焊 存在焊接砂眼 夹渣 假焊 焊缝不饱满等现象 再加 上加工精度不高 如拱架弯曲的弧度 连接板的下料 钻孔等均难以 达到要求 且各单元独立进行型钢与连接板的焊接 直接导致拱架各 单元不能精确对位安装 影响钢架自身的稳定性 型钢拱架质量隐患 突出 也进一步影响了隧道的施工安全 2 为彻底改变传统隧道施工型钢拱架加工 安装安全质量隐患突 出的弊端 中铁二十二局集团有限公司沪昆客专贵州段工程指挥部 认真总结经验 吸取教训 全面落实 六位一体 建设管理要求 以机 械化 工厂化 信息化 专业化 四化 为支撑 实施型钢工厂化加工 结合实际情况设立了 3 个型钢拱架加工厂 对全线隧道型钢拱架 构 配件进行集中加工 在生产制作 数量控制等方面进行严格管控 全 面提高标准化作业水平 以达到提升项目管理水平 推行隧道施工架 子队管理模式 确保隧道施工安全和质量的目的 加工厂布置方案及目加工厂布置方案及目标标 3 加工厂设置目标 以工厂化为支撑 提高标准化管理水平 从源 头上提升隧道支护施工质量 降低施工安全风险 提高工艺水平 工 作效率及施工质量 强化施工架子队管理能力 提升项目管理水平 加工厂设置方案 按照全线型钢拱架的使用总量 充分考虑运距 因素 合理选址设厂 沪昆客专 CKGZTJ 12 标全线共设置 3 个型钢 拱架加工厂 承担了全线 30502 榀型钢拱架的加工任务 第一个型钢拱架加工厂负责加工生产第一项目辖区内所有隧道 的型钢拱架及全线三个型钢拱架加工厂的小型构配件 法兰盘 标准 件等 的加工制作 加工厂占地 8 8 亩 加工总量为 13570 榀 第二个型钢拱架加工厂负责第二项目部辖区所有隧道工程的型 钢拱架 加工厂占地 3 6 亩 加工总量 8845 榀 第三个型钢拱架加工厂负责第三项目部辖区所有隧道工程的型 钢拱架 加工厂占地 3 5 亩 加工总量为 8087 榀 加工厂厂区加工厂厂区设设置置 4 型钢拱架加工厂按照工厂化流水线作业设置 实行全封闭工厂 化加工 所有工厂地面全部采用混凝土进行硬化处理 厂区四周设置 围墙 区内设置彩钢加工棚 厂区面积一般为 2000 平方米 拱架加 工厂由原材料存放区 冷弯区 焊接区 检测区 半成品存放区 成品 存放区 停车区 进出场便道等 8 个区域部分组成 需要加工连接板 构配件的厂区需要在一般厂区基础上增加剪板区 钻孔区两个区域 占地面积一般为 4000 平米 人人员设备员设备配置配置 每个加工厂需要施工人员 23 人左右 主要有 管理人员 质检人 员 弯圆工 焊工 电工 车床工 龙门吊司机等 施工人员经培训合 5 格后 方可上岗 由于三个加工厂采用相同的设置及设备 我标段根 据隧道施工安排 对加工人员进行统一调配 大大节省了人力资源 施工人员配备见下表 施施 工工 人人 员员 配配 备备 表表 序号序号工种工种作作业业内容内容人数人数备备注注 1 管理负责厂区管理2 2 质检负责原材料 成品检验2 3 弯圆工负责型钢冷弯4 4 焊工负责拱架焊接6 5 电工负责厂区电务1 6 车床工负责剪板 钻孔4 7 龙门吊司机负责吊装2 8 普工配合其他工种工作2 9 合计23 施工机具本着适用 先进 经济 高效的原则分区域进行配备 配备见下表 施施 工工 机机 具具 配配 备备 表表 序号序号加工区域加工区域机具名称机具名称规规格型号格型号 功率功率 Kw 数量数量 台 台 相关参数相关参数 1 全区域龙门吊MH 1015210t 2 冷弯区冷弯机350 450221450t 3 等离子切割机L6K8 100371切割厚 30mm 4 CO2焊机NB 500KK204焊丝 1 6mm 5 焊接区 切割机J3G SW 4002 21切割厚 10mm 6 6 砂轮机250 25 321 11线速度 40m s 7 剪板区剪板机C12Y 20X2500221剪板厚 20mm 8 钻孔区数控钻床ZK5140C34切削速度 6 60m min 7 加工工加工工艺艺流程及作流程及作业业控制要点控制要点 加工工加工工艺艺流程流程 拱架加工的工艺流程为 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不不 不 不 不不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 不 8 1 型钢弯曲 型钢弯曲是型钢 拱架成型的关键 型 钢弯曲在冷弯机上进 行 冷弯机由弯曲模 具 弯曲平台 千斤顶 等部分组成 其中弯 曲模具按拱架不同的 单元的弧度加工制成 千斤顶一共有两个 一个为 350t 一个为 450t 弯曲平台采用钢板制作 且平台必须保持水平 否则拱架在加工时容易扭曲变形 加工时 采 用龙门吊将检测合格的工字钢吊至弯曲平台 一段与弯曲模具的一 段对齐 然后用 350t 千斤顶顶住工字钢 再将 450t 千斤顶向工字钢 缓缓伸出 直至紧贴工字钢 然后缓缓向模具推进 每推进 5 厘米 停止推进 测量弯曲后工字钢的水平度 如发现工字钢弯曲超标 则 及时纠偏 直至弯曲至所要求的弧度 弯曲完成后将工字钢吊至半成 品加工区 切割单元多余部分 采用空气等离子弧切割机进行切割 2 剪板 9 拱架连接板尺寸 为 24cm 长 20cm 宽 采用剪板 机进行剪板 在剪板机 喂料口搭设平台 先在 剪板机上设置好连接 板的尺寸 先设置长 度 24cm 用龙门吊吊 起整块钢板 送至喂料口 启动剪板机 切下钢板 形成一块长条钢 板 再将长条钢板 二次切割 宽度设置成 20cm 就得到所需的连接 板尺寸 采用剪板机切割的连接板没有毛边 切边不需人工打磨 比 氧割大大提高了功效和标准 3 连接板钻孔 连接板钻孔采用 数控立式钻床进行钻 孔 钻孔前先进行钻 孔参数设置 包括孔 径 孔深 孔间距等 参数 然后安装钻头 再将工件加牢 最后 启动钻床进行钻孔 10 钻床会按事先设置的参数在连接板上按要求总动钻孔 一个连接板 钻孔时间 2 分钟 4 型钢与连接板的焊接 型钢与连接板的焊接采用 CO2 气体保护焊 由于型钢与连接板 接触面积小 如采用传统的焊条焊接 存在焊接砂眼 夹渣 假焊 焊 缝不饱满等焊接通病 CO2 气体保护焊采用焊丝进行焊接 CO2 气体保护焊 由电源 控制箱 供气 系统 送丝机构 焊枪 等组成 焊接前调节好 焊接参数 左手拿面罩 右手拿焊枪 打开气阀 开关 提前送气 启动 按钮 接通焊接电源 送出焊丝 将焊丝与焊件短路 引燃焊接电弧 使焊机进入正常工作 状态 将焊缝起始端充分融合后 使焊丝保持一定的高度和角度 按 选定的速度沿接缝前移 焊接时焊丝沿导电嘴连续送进 二氧化碳按 一定的流量由喷嘴不断的流出 焊丝末端 电弧 熔池被二氧化碳气 体包围 从而使焊接区与空气隔离 随着焊枪丝的移动 熔池凝固形 成焊缝 焊接结束时 注意将弧坑填满 然后松开焊枪手柄后的上的 羟基 焊丝停止送进 电弧熄灭 但要继续送入二氧化碳气体保护熔 11 池 经过一段时间 再将羟基全部松开 关闭气阀 停止送气 CO2 气体保护焊有以下优点 1 生产效率高 CO2 气体保护焊的电流密度大 电弧热量集中 焊丝的熔化效率高 母材的熔透厚度大 焊接速度快 焊后不需清渣 所以能够显著提高效率 同时节省电能 2 焊接成本低 由于 CO2 气体和焊丝的价格低廉 所以成本低 3 焊接变形小 由于电弧热量集中 线能量低和 CO2 气体具有 较强的冷却作用 使焊件受热面积小 特别是焊接薄板时 变形很小 4 电弧可见性好 有利于观察 焊丝能准确对准焊接线 5 型钢拱架的检测 设置专门的 拱架检测模型 拱架各单元加工 完成后 在检测 模型上试拼 合 格后 进行打包 在成品区进行分 类存放 6 型钢拱架的数量控制 12 各隧道架子队提前 15 日向项目部提报生产计划 加工厂按照施 工进度计划提前 3 天将检测合格的成品拱架运至施工现场 生产及 领取过程必须由架子队队长 项目部工程部 生产副经理签认 生产 及使用过程建立出场台账及使用台账 指挥部每月对型钢拱架生产 使用数量进行汇总 对照施工生产 进度及设计图纸核对拱架需求量 确保拱架使用数量与设计数量保 持绝对一致 杜绝偷工减料行为 拱架加工循拱架加工循环环作作业时间业时间 拱架加工循环作业时间见下表 拱拱 架架 加加 工工 循循 环环 作作 业业 时时 间间 表表 序号序号作作业项业项目目持持续时间续时间 min 备备注注 1冷弯5含型钢起吊就位 冷弯 吊至切割平台 2切割5单元以外剩余部分的切割 3剪板连接板的剪切 与冷弯同步进行 4钻孔连接板钻孔 与冷弯同步进行 5焊接30型钢与连接板的焊接 6试拼检测10各单元之间的试拼 7吊装存放10将检测合格的拱架移至成品存放区 8合计60 作作业业控制要点控制要点 1 冷弯 13 1 弯曲模具要严格按拱架各单元的弧度制作 否则冷弯后的型 钢与设计尺寸不符 直接导致拱架各单元不能精确拼装 2 冷弯平台要保持水平 弯曲模具严格与冷弯平台垂直 否则 容易导致弯曲后的型钢扭曲 3 350t 千斤顶顶住工字钢 不得松动 450t 千斤顶推工字钢时 速度要均匀 行程每达到 5 厘米时 停止顶进 测量工字钢的水平度 超标时 及时进行纠偏 4 工字钢冷弯完成后 收缩 450t 千斤顶 测量冷弯型钢的弧度 水平度等指标 即使各项指标符合要求 还要进行二次顶推 防止型 钢弯曲回弹 14 2 剪板 1 剪板机工作平台要保持水平 2 剪板前在剪板机上设置好所剪切板的相关尺寸 3 尺寸挡板紧贴钢板端头 剪板机上的压板圆柱要紧紧压住钢 板 4 调整好板厚与入口间隙 距离为 1 2mm 5 用脚踩住脚踏开关 切刀自动向下切割钢板 3 钻孔 1 数控钻床操作箱夹件平台要保持水平 2 在数控钻床的电脑上按连接板的孔位尺寸设置好相关参数 如孔径 孔间距等 并使用合适的钻杆 3 钻孔前 要将工件夹紧 并确保喷嘴水流正常 方可开动钻床 4 钻孔完成后 待钻床自动停止工作后 方可取出工件 4 焊接 1 焊接前调节好焊接参数 打开气阀开关 提前送气 2 焊缝起始端充分融合后 使焊丝保持一定的高度和角度 按 选定的速度沿接缝前移 焊接时焊丝沿导电嘴连续送进 送进速度要 均匀 3 焊接过程中 二氧化碳要不断的流出 焊丝末端 电弧 熔池 要全部被二氧化碳气体包围 从而使焊接区与空气隔离 15 4 焊接结束时 焊丝停止送进 电弧熄灭 但要继续送入二氧化 碳气体保护熔池 经过一定时间 再关闭气阀 停止送气 型型钢钢拱架工厂化加工的拱架工厂化加工的优势优势 型钢拱架实行工厂化加工 在安全质量控制 标准化管理等方面 有以下特点和优点 型型钢钢拱架集中加工采用了拱架集中加工采用了统统一的机械一的机械设备设备 生 生产产工工艺艺先先进进 管理措施到位 保管理措施到位 保证证了型了型钢钢拱架的本体拱架的本体质质量 使隧道初期支量 使隧道初期支护护安全安全质质 量有了源量有了源头头保保证证 1 加工工艺标准 由于采用了专业设备 实行流水线作业 每道 工序都有专业技术人员依照质量标准控制加工质量 专业设备 专业 技术人员 专业施工标准保证了型钢拱架加工质量 2 加工精度高 由于采用先进的施工机械设备 型钢各部位加工 精度高 进一步提升了拱架的质量 且便于拱架现场安装 3 管理集中 型钢拱架实行工厂化加工后 隧道所有拱架在工厂 加工 生产单一 管理集中 再加上严格的数量控制措施 杜绝了偷 工减料的可能性 为隧道的施工安全提供了有力保证 工厂化加工型钢拱架精度高 焊接质量好 成品质量好 现场安 装省工省时 安装质量好 消除了质量隐患 再加上严格的管理措施 从根本上保证了隧道初期支护施工的安全质量 切断利益切断利益链链 杜 杜绝绝大包 提升大包 提升项项目安全目安全质质量管控能力 量管控能力 沪昆客专 CKGZTJ 12 标采用按隧道施工工序签订劳务合同的 管理模式 按照开挖 支护 出碴 衬砌等环节分别签订劳务合同 支 16 护工序仅仅包含拱架安装 喷锚等工序 按照实际劳务量支付劳务费 用 按工序签订劳务合同的施工管理模式为型钢拱架集中加工创造 了条件 型钢拱架加工厂的设置进一步杜绝了大包的可能性 切断了偷 工减料的利益链 使劳务企业在施工时采取钢拱架以小带大 拉大间 距等不良行为根本无利可图 型钢拱架统一实行工厂化加工使施工过程管理牢牢掌握在指挥 部手中 通过施工过程中严格落实质量控制措施 能够有效地保障不 良地质段支护的施工质量 提升了项目安全质量管控能力 切切