02防水板超声波焊接施工工艺

1、1 前言工艺概况隧道防水板铺设过去一直采取手工方式固定到隧道内壁上， 固定方式以射钉锚固为主，防水板搭接头以热熔形式处理。 由手工方式铺设的防水板， 与峒表面的密贴效果不稳定，整体平顺性不好；射钉挂板时，防水板表面留有孔洞，从而影响防水效果。云桂铁路项目部一分部采用机械手辅助铺设、 超声波焊接施工工艺， 使施工效率和施工质量得到明显改善。工艺原理超声波焊接机由发生器产生 20kHz 35kHz 的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动， 通过焊接枪头加于两个靠近的塑料工件上， 通过工件表面及内在分子间的磨擦而使接触面局部温度升高， 当温度达到工件本身熔点时，工件接口迅速熔化并填

2、充于接口间的空隙， 随接触时间延长， 接触面熔化深度加大。 当接触震动停止时， 工件同时在一定的压力下冷却定形， 便达成完美的超声波焊接。2 工艺特点1）超声波焊接不需加溶剂、粘接剂或其他辅助品，使用成本低。超声波焊接一次性投入较大， 但设备使用寿命长 （按每月 10 板二衬计算， 枪头寿命个月，焊枪寿命 49 个月），分摊成本仅为电热压力焊焊枪成本的 %，经济效益明显。2）超声波焊接开机即可焊接，正常情况下焊接枪头不会烫伤操作人员，安全性好。3）超声波焊接节约了电热压力焊的预热等待时间，一个接触点仅需 3 秒钟，生产率高。也不会因出现焊点破洞修补而浪费时间。4）焊点外观质量和熔接程度好，焊点

3、不破损，防水板铺设质量好。3 适用范围本方法适用于隧道EVA防水板与热熔垫片间的固定施工4 主要引用标准高速铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10753-2010）高速铁路隧道工程施工技术指南 （铁建设 2010241 号）铁路隧道防水板铺设工艺技术规定 （建技 201013 号）5 施工方法隧道内壁一定范围内铺设好土工布， 土工布与隧道峒壁间的锚固点全部安放有热熔垫片； 作业台架就位， 在机械手卷筒支架上安装好防水板卷筒； 调试好超声波焊接机；在隧道一侧的拱脚处开始释放防水板， 使防水板纵向（新铺与已铺）搭接宽度和横向起点位置正确， 人工将防水板按压至基层土工布垫片上并保持密贴，用超声波焊枪

4、对正垫片，启动开关持续 2 3 秒；每个垫片上点焊 3-4 个焊点；待水平方向热熔垫片全部点焊完成后， 再次启动机械手向上移动， 使防水板与下一排热熔垫片熔接固定。如此，即可完成整个拱圈防水板的铺设。6 工艺流程及操作要点施工工艺流程施工准备基面检查土工布铺设防水板铺设及超声波焊接固定效果检查。操作要点施工准备进行作业人员培训，机具设备、材料准备到位，其中，热熔垫片（图 1）采用新型改进型， 其颜色为容易识别的红色同材质垫片， 方便焊接时找到固定点具体位置；在满足受力前提下缩小了垫片面积，节约 EVA原材料 %。基面检查防水层铺设前应先对隧道进行断面检查， 对初期支护喷射混凝土表面进行处理，切

5、除锚杆头和钢筋露头，并用细石混凝土抹平覆盖，凹坑深宽比应控制在1/10 以内；深宽比大于1/10 的凹坑应用细石混凝土填平，确保喷射混凝土表面平整，基面严重不平整的要进行混凝土的复喷，采用平整度尺及塞尺检测。经检查合格后方可铺设土工布、安设环向透水盲管，最后铺设防水板。土工布铺设利用作业台架将土工布沿隧道内壁展开，用尾部套有热熔垫片（如图1）的射钉将土工布平顺地固定到隧道峒壁上，构成防水板铺设基层。 铺设时，土工布两幅搭接宽度不小于50mm，铺设效果应平顺、无隆起、无皱褶（如图2）。作为防水板固定点的垫片间距为拱部、边墙，呈梅花型布置。 为使防水板与热熔垫片焊接时方便操作，固定点的应选择在基面

6、平整位置。图 1 热熔垫片图 2 土工布铺设效果防水板铺设、超声波焊接超声波焊接机调试接通电源：电源为 220V、50Hz 单项电源。接通后检查工作指示灯是否发亮，如果不亮，检查保险管。仪器调试：电源接通后，按面板上的“测试”红色按钮。以点动为准，按下后立即松开。同时观察表盘电流表，电流在“ 1”安培之间为正常。反之则要调试频率螺杆。左右微调，一边调试，一边按“测试”按钮。直到换能器空载电流为“ 1”安培为准。如果不能调试到“ 1”安培之间，则要检查模具是否破损或断裂。如有破损或断裂，及时更换。防水板铺设及固定点焊接防水板铺设防水板对位正确后， 从底部开始， 人工将防水板按压至基层土工布垫片上

7、并保持密贴，用超声波焊枪将防水板点焊到基层热熔垫片上。 再次启动机械手向上旋转，由于防水板下侧已固定， 防水板会自动从卷轴上释放， 继续焊接防水板与基层垫片。 防水板超声波焊接固定墙部压焊：一手持超声波焊接机， 一手顶压防水板， 超声波焊接机与压过的防水板面保持垂直， 再用力压紧并按下开关， 熔化防水板后， 在端头压入防水板约时，即可停止焊接，单点焊接持续时间约 3 秒（如图 3）。施作时，必须将防水板与垫片压密贴，如果防水板与垫片之间没压密贴，将严重影响焊接质量。图 3 现场防水板超声波焊接拱部压焊：在进行拱部焊接前， 先用临时钢筋支撑把防水板撑至喷射混凝土面，再按照墙部压焊的方法进行焊接。

8、焊点数量：边墙部位每个垫片的焊 3 个点；拱部每个垫片焊 4 个点，且宜均匀布置于垫片上，以保证焊接牢固。焊接顺序控制在确保和上一幅防水板搭接不小于 15cm前提下，从一侧边墙向拱部、再从拱部向另一侧边墙铺设、 逐排与固定点焊接。 单幅超声波焊点完成后， 采用爬焊机连接两幅防水板。 效果检查观察防水板整体焊接效果， 如果有焊接后大面不平、 褶皱等情况，在下一次铺设焊接时要制定纠正措施。检查异常焊点，针对施焊过程中出现的异常焊点要进行原因分析。如没焊牢、焊穿防水板等情况。检查异常故障， 针对施焊过程中出现的异常故障要进行原因分析。如一次焊接时间过长、模具容易损坏、焊接机突然不工作等情况。7 劳动

9、力组织劳动力组织见表 1。表 1 防水板铺设作业人员配置表序号作业内容数 量备注1土工布铺设72机械手操作13施放卷材、临时支撑24超声波焊接25防水板搭接焊接36辅助作业1兼安全瞭望合计（人）168 主要机具设备机具设备配置见表 2。表 2机具设备配置表序号机具规格型号数量用途1超声波焊接机自制2防水板焊接2射钉枪或铁锤可调节2打入钢钉3作业台架自制24自动爬行热盒器3防水板搭接5热风枪4焊缝修补6冲击电钻4钻定孔位9 质量控制易出现的质量问题焊点不牢固、焊点焊接过量、焊点结合面不均匀。控制措施1）出现焊点不牢固时，焊接时，防水板与垫片之间必须密贴，增加焊接时间，增加焊接压力。2）出现焊点焊接过量时，减少焊接时间、减轻焊接压力。3）出现焊点结合面不均匀时，检查防水板与垫片之间是否密贴。焊接时，枪头模具应与防水板垫片面垂直。10 安全注意事项1）超声波主机箱放置在台架上固定位置处，防止坠物砸坏或碰撞损伤；2）注意经常检查电源延长线，发现破损处及时修复或更换；3）高空操作人员需系安全绳，防止高空坠落；4）连接焊枪的电源线须在距焊枪处设置固定点，固定于安全绳上。11 应用实例截止目前，云桂铁路