洞门延伸钢环安装技术交底

洞门延伸钢环安装技术交底1适用范围本交底适用于盾构法隧道工程始发、接收阶段，原洞门钢圈与盾构主机外径不匹配、洞门密封预留安装长度不足、围护结构侵限切除后需补设密封安装基面、富水砂层等高风险地层洞门防渗漏补强场景下的洞门延伸钢环安装作业。延伸钢环指焊接固定于原洞门钢圈端面，向外（盾构井内）延伸一定长度的环形钢结构，常用延伸长度规格为300mm、500mm、800mm，可根据现场实际需求调整。2编制依据《盾构法隧道施工及验收规范》GB50446-2017《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2017《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205-2020《钢结构焊接规范》GB50661-2011本项目隧道工程设计图纸、洞门测量复测成果、工程地质与水文地质勘察报告3施工准备3.1技术准备（1）以盾构井（车站）已批复的平面控制网、高程控制网为基准，对原洞门钢圈的中心坐标、内径尺寸、端面平整度、椭圆度进行全面复测，测量精度要求：平面坐标偏差控制±5mm以内，高程偏差控制±3mm以内。若原洞门钢圈实际中心与设计中心偏差超过20mm，或原洞门内径偏差超过设计允许范围，必须将复测成果上报设计、监理单位，调整延伸钢环加工参数后方可下料加工。（2）根据复测成果绘制延伸钢环加工图，明确分块数量、内径尺寸、坡口形式、预留螺栓孔位置孔径，加工图经技术负责人审核、监理审批后交付工厂加工。（3）对所有作业人员进行书面技术交底和安全交底，明确作业流程、质量标准、安全风险，考核合格后方可上岗作业。3.2人员配置及岗位职责（1）现场负责人1名：负责现场作业统筹调度，协调人员、材料、机具进场，管控作业进度。（2）技术负责人1名：负责现场测量复核、技术指导、质量验收，对接设计监理处理技术问题。（3）专业测量工2名：负责洞门复测、安装放线、成品检测，测量成果需经技术负责人复核签字。（4）持证焊工：根据钢环分块数量配置3~5名，所有焊工必须持有有效期内的熔化焊接与热切割作业操作证，Q235B钢板全熔透焊接作业要求焊工等级不低于Ⅱ级，进场前必须进行试焊考核，合格后方可作业。（5）普工4~6名：负责基面清理、材料倒运、焊缝清渣、现场卫生清理作业。（6）专职安全员1名：负责现场安全巡查，检查防护措施、人员劳保用品佩戴，排查安全隐患，监督隐患整改。（7）信号工1名：负责钢环吊装指挥，必须持有起重信号司索工操作证。3.3材料与机具准备3.3.1主要材料质量要求（1）延伸钢环母材：采用Q235B碳素结构钢，质量符合《碳素结构钢》GB/T700要求，力学性能指标：屈服强度≥235MPa，抗拉强度375~460MPa，断后伸长率≥26%，冷弯试验180°无裂纹。钢板厚度选型：延伸长度≤500mm时采用16mm厚钢板，延伸长度>500mm时采用20mm厚钢板，延伸长度≥1000mm时，需在钢环外侧沿环向加焊间距300mm的环形加劲肋，加劲肋采用12mm厚Q235B钢板，高度100mm。延伸钢环内径设计要求：比盾构刀盘外径大140~200mm，即内径Dₙ=Dd+(140~200mm)，Dd为盾构刀盘设计外径，富水地层取偏大值。（2）焊接材料：手工电弧焊采用E4303型焊条，符合《碳钢焊条》GB/T5117要求，焊条进场必须有质量证明文件，受潮、药皮脱落、焊芯锈蚀的焊条严禁使用，使用前经150℃烘干1h，放在保温桶内随用随取。（3）连接螺栓：洞门密封安装螺栓采用8.8级高强度螺栓，符合《紧固件机械性能碳素结构钢和合金结构钢螺栓》GB/T3098.1要求，规格为M16~M20，预留螺栓孔孔径比螺栓公称直径大2mm，孔距150~200mm，沿环向均匀布置。（4）防腐材料：采用环氧富锌底漆+配套面漆，环氧富锌底漆含锌量不低于70%，干膜厚度要求：底漆两道总干膜≥80μm，面漆两道总干膜≥60μm，总干膜厚度不小于设计要求的140μm。（5）填缝材料：延伸钢环外侧与围护结构、侧墙之间的空隙采用C35微膨胀混凝土填实，膨胀率满足设计要求，坍落度控制在160~180mm。3.3.2主要机具设备（1）测量设备：精度±(1mm+1ppm)的全站仪1台、DSZ2级水准仪1台，经检定合格的5m钢卷尺2把、50m钢卷尺1把。（2）焊接切割设备：400型逆变直流电焊机3~4台、角磨机4台、碳弧气刨1套、焊缝测温仪1台。（3）吊装调整设备：1~2t手拉葫芦2个、5t液压千斤顶2个、直径14mm钢丝绳2根、卸扣4个、撬棍2根。（4）检测设备：超声波探伤仪1台、磁粉探伤仪1台、涂层测厚仪1台。（5）辅助设备：通风排烟机1台、应急照明设备2套，电焊机接地装置符合规范要求。3.4现场条件准备（1）洞门范围内围护结构已经按设计要求完成切除，侵限部分全部清理到位，原洞门钢圈完全露出，作业空间满足安装焊接要求，最小作业宽度不小于800mm。（2）富水地层施工前已经完成端头降水，地下水位降至洞门底设计标高以下1.5m，洞门侧壁无渗漏水、涌沙现象，洞门基底积水已经抽排干净。（3）作业面通风、照明满足要求，洞内作业面照度不小于150lx，有限空间作业通风流量满足每人30m³/min的要求。（4）临时用电已经敷设到位，符合三级配电两级保护要求，电焊机、照明等设备接地可靠。（5）作业平台已经搭设完成，洞门高度超过2m时搭设满堂操作平台，平台脚手板满铺，临边设置1.2m高防护栏杆，18cm高挡脚板，验收合格后方可作业。4施工工艺流程洞门复测放线→原洞门钢圈基面处理→工厂加工预拼→分块运输现场→分块吊装对位调整→临时固定→接口焊接→整体与原洞门钢圈焊接→焊缝质量检测→空隙回填浇筑→防腐补涂→洞门密封组件安装→成品验收5核心操作要点5.1工厂加工与预拼（1）钢板下料采用数控切割，下料尺寸偏差控制在±2mm以内，切割面粗糙度不大于25μm，切割边缘的毛刺、熔渣打磨清理干净。（2）分块接口、延伸钢环与原洞圈连接端面加工V型坡口，坡口角度30°~35°，钝边厚度2±0.5mm，坡口表面不得有裂纹、夹层缺陷。（3）预留螺栓孔采用钻孔加工，孔位偏差不大于±1mm，孔壁垂直度偏差不大于1%，孔边缘毛刺清理干净。（4）所有分块加工完成后，必须在工厂进行1:1预拼，预拼平台平整度偏差不大于2mm/m，预拼检测合格标准：整体中心偏差不大于5mm，内径偏差0~+3mm，整体椭圆度不大于5mm，分块接口间隙不大于2mm，错边量不大于1mm，端面整体平整度偏差不大于3mm。预拼合格后对各分块进行编号，标注中心对位线、水平控制线，方可运输出厂。5.2现场复测与放线预拼合格钢环运抵现场后，重新对原洞门钢圈进行测量复核，在原洞门钢圈端面上弹出延伸钢环的内外径就位线、中心控制线，放线偏差控制在±5mm以内，同时标注高程控制点，用于调整延伸钢环端面平整度。5.3原洞门钢圈基面处理（1）原洞门钢圈端面上的混凝土结块、氧化层、油污、锈蚀全部采用角磨机打磨清理，露出金属光泽，清理范围比延伸钢环宽度大50mm，保证焊接质量。（2）检查原洞门钢圈端面平整度，平整度偏差超过5mm/m的位置，采用同材质薄钢板垫片调平，垫片厚度偏差不大于1mm，垫片与原洞门钢圈点焊固定，点焊间距不大于500mm，不得采用点焊堆焊的方式调平。（3）原洞门钢圈焊接位置原有坡口损坏的，重新加工V型坡口，尺寸符合加工要求，清理坡口表面杂质。5.4现场吊装与对位调整（1）钢环分块吊装采用两点吊装，吊点设置在距离分块端部1/4分块弧长位置，吊点内侧焊接临时加劲肋，防止吊装过程中钢环变形，吊具额定起重量满足分块重量的1.5倍以上安全要求。（2）吊装作业区设置警示围栏，严禁无关人员进入，信号工统一指挥，钢环吊至作业面后缓慢就位，对准预先弹出的就位线，采用千斤顶、手拉葫芦调整位置。（3）安装顺序按照从下到上、对称安装的原则，第一块就位调整完成后，进行临时点焊固定，点焊长度不小于50mm，点焊间距不大于400mm，焊脚高度不小于6mm，依次安装剩余分块，每安装一块完成临时固定后，立即复测该块的位置、平整度、圆度，调整合格后再安装下一块。（4）所有分块安装完成后，对整体安装精度进行全面复测，合格标准为：延伸钢环中心与设计中心偏差≤10mm，内径偏差控制在0~+8mm范围内，整体椭圆度≤10mm，端面整体平整度偏差≤8mm，满足要求后方可进行正式焊接，偏差超标的必须重新调整，严禁不合格情况下施焊。5.5焊接作业控制（1）焊接环境要求：环境温度低于-5℃严禁施焊，风速超过8m/s时必须设置防风棚，相对湿度超过90%严禁施焊，雨天禁止露天焊接作业。（2）焊接工艺要求：延伸钢环分块之间的对接焊缝为全熔透二级焊缝，开双面V型坡口，焊接顺序为先焊内侧焊缝，内侧焊完后采用碳弧气刨对外侧坡口进行清根，清理干净渗碳层后再焊接外侧焊缝。延伸钢环与原洞门钢圈之间的连接角焊缝，焊脚高度不小于母材厚度的1/2，且不小于8mm，16mm厚母材焊脚高度为8mm，20mm厚母材焊脚高度为12mm，保证连接强度。（3）焊接顺序控制：为减小焊接变形，采用对称分段退焊法，分块对接焊缝由两名焊工对称施焊，分段长度每段200~300mm，退焊间距100~150mm。延伸钢环与原洞门钢圈连接的环向角焊缝，沿圆周分为4个作业段，安排4名焊工同时同向分段退焊，每段焊接长度300mm，避免不均匀收缩导致钢环椭圆度、平整度超差。严禁在延伸钢环母材非焊接位置引弧，防止损伤母材。（4）温度控制：环境温度低于5℃时，焊接前对焊缝位置进行预热，预热温度不低于100℃，预热范围为焊缝两侧各100mm，层间温度控制在100~150℃，最高不超过200℃，焊接完成后进行后热消氢处理，后热温度150~200℃，保温缓冷时间不小于2h，防止产生冷裂纹。（5）焊接完成后，及时清理焊缝表面的药皮、飞溅、焊渣，将焊缝表面打磨平整，做好焊接记录。5.6焊缝质量检测（1）外观检测：首先对所有焊缝进行外观检查，焊缝表面不得有裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合、咬边超过允许值等缺陷，咬边深度≤0.5mm，连续咬边长度≤100mm，总咬边长度≤焊缝总长度的10%，对接焊缝余高控制在0~3mm，角焊缝焊脚尺寸偏差为0~+3mm。（2）无损检测：所有分块对接焊缝100%进行超声波检测，检测符合《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》GB/T11345要求，二级焊缝合格为符合Ⅱ级要求。环向连接角焊缝采用磁粉检测，抽检比例不低于30%，发现不合格缺陷后加倍抽检，仍有不合格则100%检测。（3）不合格焊缝返修：不合格缺陷必须彻底清除，返修后重新进行检测，同一位置焊缝返修不得超过2次，超过2次返修必须上报技术负责人，制定专项返修方案经总工程师审批后方可实施。5.7空隙回填与防腐处理（1）焊缝检测合格后，对延伸钢环外侧与围护结构、车站侧墙之间的空隙进行清理，排除积水，支设模板，浇筑C35微膨胀混凝土，振捣密实，不得留有空隙，防止后期水沿空隙渗漏。（2）混凝土强度达到设计强度的75%后，对所有焊缝、临时点焊位置、吊装点位置进行除锈处理，除锈等级达到Sa2.5级，然后补涂防腐涂层，底漆、面漆厚度符合设计要求，涂层不得有漏涂、流挂、脱落缺陷，采用涂层测厚仪检测，平均干膜厚度不小于设计要求，最小干膜厚度不小于设计要求的90%。5.8洞门密封组件安装（1）延伸钢环验收合格后，安装帘布橡胶板、径向压板、圆环板、铰页机构等洞门密封组件，安装顺序从下部开始，依次向上安装，不得颠倒顺序。（2）帘布橡胶板的螺栓孔与延伸钢环预留螺栓孔对正，孔位偏差不得超过2mm，帘布必须翻向盾构井内侧，严禁装反，螺栓涂抹黄油润滑，8.8级M20螺栓拧紧力矩控制在280~300N·m，M16螺栓拧紧力矩控制在120~140N·m，保证螺栓紧固到位。（3）安装完成后检查，帘布橡胶板与延伸钢环端面贴合紧密，不得有翘曲、间隙，压板拧紧后橡胶板压缩量控制在15~20mm，保证帘布能够紧密贴合盾构壳体，满足密封要求。6质量控制标准6.1主控项目（1）延伸钢环母材、焊接材料、螺栓的品种、规格、性能必须符合设计要求和规范规定，质量证明文件齐全，进场检验合格。（2）焊缝无损检测结果必须符合设计要求，所有二级对接焊缝合格，不合格缺陷全部返修到位。（3）延伸钢环安装精度：中心偏差≤10mm，内径偏差0~+8mm，整体椭圆度≤10mm，符合设计要求。（4）延伸钢环与原洞门钢圈连接焊缝连续饱满，无虚焊、裂纹、未熔合等缺陷，连接强度符合要求。（5）外侧空隙回填密实，无空隙、孔洞，混凝土强度符合设计要求。6.2一般项目（1）延伸钢环端面平整度偏差≤2mm/m，总偏差≤8mm，符合要求。（2）焊缝外观质量符合规范要求，缺陷在允许范围内。（3）防腐涂层厚度符合设计要求，无漏涂、脱落缺陷。（4）预留螺栓孔位偏差≤2mm，满足密封组件安装要求。7安全控制要点7.1吊装作业安全：吊装作业必须由持证信号工指挥，吊具、钢丝绳使用前进行检查，钢丝绳断丝超过总丝数的10%、磨损超过直径的10%严禁使用，吊装过程中钢环下方严禁站人，钢环就位临时固定牢固后方可松钩，吊装作业区设置警示标识，严禁无关人员进入。7.2焊接作业安全：焊工必须穿戴绝缘防护鞋、电焊手套、防护面罩，电焊机外壳接地可靠，接地电阻≤4Ω，严禁超载使用，洞内焊接作业必须开启通风排烟装置，排出焊接烟尘，防止人员中毒。高处作业必须系安全带，低挂高用，操作平台验收合格后方可作业，严禁抛掷工具材料。7.3有限空间作业安全：洞门安装作业属于有限空间作业的，必须严格执行“先通风、再检测、后作业”的规定，作业前通风30min以上，检测氧含量为19.5%~23.5%，有毒有害气体浓度符合限值要求，作业过程中安排专人监护，每隔2h重新检测一次，异常情况下立即撤离人员。7.4临时用电安全：洞内临时用电采用TN-S接零保护系统，三级配电两级保护，开关箱设置漏电保护器，额定动作电流≤30mA，动作时间≤0.1s，电缆架空敷设，严禁拖地浸泡，作业完成后及时切断电源。7.5渗漏水防控：富水地层作业过程中，安排专人每1h监测一次洞门侧壁渗漏水情况，发现渗水量增大、携带泥沙等异常情况，立即停止作业，组织所有人员撤离至安全区域，上报项目部处理。8文明施工与环境保护（1）施工过程中产生的焊渣、废焊条、包装废料、混凝土废渣每天作业完成后及时清理，集中运至指定弃渣场，不得堆留在作业面、井内。（2）焊接作业产生的烟尘必须通过通风排烟装置排出作业面，降低作业区烟尘浓度，满足职业健康要求。（3）废油漆、废稀释剂、废焊条桶属于危险废物，必须集中存放在专用危废存放箱，定期交由有资质的单位处置，严禁随意丢弃，污染环境。（4）夜间施工严禁大声喧哗，焊接作业采取遮光措施，避免光污染，影响周边环境。9常见质量问题及防控处理措施9.1钢环椭圆度超差：原因多为焊接顺序不合理，不均匀收缩导致，防控措施为安装时提前预留3~5mm的收缩余量，严格执行对称分段退焊工艺，减少不均