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隧道防水板热熔焊铺设成果报告
防水板热熔焊挂设工艺改良 中铁 集团四处云桂铁路第三工程分部 QC 小组

一、工程概况 云桂线云南段 I 标段富宁 位于云南省文山州平安至富宁区间，起讫里程D4K339+026～D4K352+651，全长 13625m，其中Ⅲ级围岩 4020m，Ⅳ级围岩 6500m，Ⅴ级围岩 3083m，进口双耳式明洞 14m，出口偏压式明洞 8m。 二次衬砌厚度为 40～60cm，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用 C35 钢筋混凝土，Ⅲ级围岩采用 C30 混凝土。全隧拱墙铺设防水板加无纺布，防水板采用 EVA 型，厚度≥1.5mm，幅宽宜为 2～4m。

二、QC 小组概况 本小组名称为：中铁 集团四处云桂铁路第三工程分部 QC 小组，小组类型为现场型，小组成立于 xx 年 9 月。小组成员以技术人员为主，具体情况见 QC 小组成员简介表。本小组共有 12 名成员，既有经验丰富的一线技术人员，又有高学历和专业技能人员，为小组开展 QC 活动奠定了中铁 集团四处云桂铁路第三工程分部 QC 小组扎实的人才根底。小组中工程 4 人，管理人员 2 人，技术人员 4 人，工人 2 人，平均年龄仅为 36，本科学历占 30%，是一支既年轻又富有创新和科研能力的高素质团队。

表 表 1 C QC 小组人员简介表 序号 姓名 性别 年龄 职务或称职 文化程度 组内分工 1 黄天学 男 47 工程经理/高级工程师 本科 组长 2 王 勇 男 36 工程书记兼机械总工/工程师 本科 副组长 3 张 瑞 男 29 土木总工/助理工程师 大专 副组长 4 钟力生 男 45 工程副经理/工程师 中专 组员 5 甘小江 男 36 工程师 本科 组员 6 唐兴华 男 29 助理工程师 本科 组员 7 陈小军 男 40 助理工程师 高中 组员 8 王继峰 男 28 助理工程师 大专 组员 9 孙骁权 男 23 技术员 大专 组员 10 王建华 男 45 技术员 大专 组员 11 彭永强 男 39 班长 高中 组员 12 康洪刚 男 39 班长 高中 组员 三、选择课题 （一）提出问题 根据现场检查，前期衬砌防水板无钉挂设时常规采用压焊器或热风枪作为焊接工具，但由于这两种工具焊接时无法控制温度，或者通过控制时间来到达焊接效果，其完全由操作人员在作业时注意掌握防水板的熔化度后到达焊接的目的，否那么防水板会被焊焦、焊穿，或者防水板还没到熔点而焊接不牢固导致脱落，均直接影响着防水效果，这

就要求现场作业人员在操作时有丰富的经验和高度专注度。是否能够找到另一种焊接方法代替目前的方法，到达快速、牢固、美观的效果。

表 表 2 防水板挂设焊接质量缺陷调查统计汇总 表 序号 项 目 频数（点） 频率% 累计频率% 1 防水板焊焦、焊穿 44 75 38 2 防水板脱落 13 22 63 3 其他 2 3 100 4 合 计 59 100 制表人：唐兴华 制表时间：xx 年 9 月 23 日 表 表 3 3 防水板挂设焊接合格率调查统计 表 序号 项 目 检查数（点） 合格数（点） 合格率% 1 防水板挂点焊接 64 53 83 制表人：王继峰 制表时间：xx 年 9 月 23 日 （二）分析问题 衬砌防水板挂设采用压焊器或热风枪进行防水板与热熔垫圈焊接时，由于工具自身无法自动控制作业时间，这就要求作业人员必须有足够的专注度和经验，否那么在焊接时容易产生防水板熔化过度导致焊焦、焊穿，或者防水板未到熔点导致焊接不牢固而脱落，导致上述问题主要原因分析如下：

图 1 防水板挂设热熔焊质量缺陷原因分析图 防水板挂设热熔焊质量存在缺陷人 机材 法 环作业人员对焊接工艺不熟练作业人员责任心不强作业人员对焊接时间控制不准焊接工具性能存在缺陷防水板与垫较熔点相差较大洞内空气质量差洞内照明缺乏焊接方法掌握不正确

表 表 4 4 要因分析表 序号 末端因素 确认内容 目标 责任人 日期 确认结果 1 作业人员责任心不强 工人作业时不注重细节，只求进度，质量意识淡薄 提高质量意识，加强过程细节控制 唐兴华 王继峰 xx.9.30 非要因 2 作业人员对焊接时间控制不准 工人在焊接时工具工作时间过短或过长，引起防水板焊焦或未熔化 提高工人的技能水平 甘小江 王继峰 康洪刚 xx.10.1 非要因 3 作业人员对施工工艺不熟练 工人的整体素质不高，且人员流动性较大，不能确保每一个班组的每个人员都对其工作的施工工艺熟练，需要进行再交底、教育 熟练掌握防水板焊接工艺 唐兴华 王继峰 康洪刚 xx.10.1 非要因 4 焊接工具性能存在缺陷 工 具 无 法 控 制 时间，完成由工人在操作时掌握焊接时间，容易形成防水板熔化过度或未熔化导致焊接不牢 选择使用合理、适当的工具 陈小军 康洪刚 xx.10.1 要因 5 防水板与垫圈熔点相差较大 在过程中两种材料的熔点不一致，导致一种材料已熔化但别一种材料未到达熔化点，焊接不牢固或先到达熔点的材料被损坏 两种材料的熔点相近 刘伯怀 xx.9.21 要因 6 焊接方法掌握不正确 方法工人掌握不到位，操作时防不板被局部损坏 掌握正确的操作方法 王继峰 康洪刚 xx.10.1 非要因 7 洞内空气差 洞内烟尘大，造成工人作业不认真，不控制质量，只想赶进度 洞内空气质量达标 xx.10.1 非要因 8 洞内照明缺乏 作业区域照明光线不佳，工人看不清，操作困难 作业区域要有足够的照明 陈小军 康洪刚 xx.10.1 非要因 （三）确定课题 由于目前防水板焊接被焊焦、焊穿，或者防水板还没到熔点而焊接不牢固导致脱落现象较多，直接影响防水效果，也难以满足标准化施工要求，因此需立足现有条件，寻找另一种更有效的防水板热熔焊挂设方法。小组成员充分发挥各自丰富的想象力和经验，集思广益，提出了多条意见和建议，在考虑平安、经济、可操作性等要求的根底上，将本小组课题确定为： 防水板热熔焊挂设工艺改良。

四、设定课题目标 （一）设定课题目标

小组仔细分析现场施工条件，总结现场施工效果，结合标准化施工要求，本课题设定的目标为：对防水板进行热熔焊时到达焊接挂设快速，牢固，无焊焦、焊穿、脱落现象，焊接质量合格率到达 95%以上，整体美观。

（二）目标可行性分析 ①本小组成员合理，既有参与多个工程施工的技术人员，也有现场施工操作丰富经验的一线工人，积累了一定的创新及攻关经验。

②本工程材料、机具等资源采购得到了业主大力支持，实施方案的验证与完善得到防水板、热熔垫圈生产厂家的大力配合和帮助。

③随着高速铁路快速开展，施工标准进一步提高，为适合高标准的质量要求，防水板热熔焊机具也有了相应较大开展。

五、方案提出与确定 针对本课题需要解决的问题，结合现场条件，小组召开了防水板挂设工艺改良方案分析会，运用“头脑风暴法”充分发挥各成员意见，集思广益，在充分考虑防水板焊接效果、可操作性、本钱等要求的根底上，提出各种方案，开展了讨论和评估、选择，分析情况见下表 5。

表 表 5 5 方案评估表 方案名称 方案内容 优缺点 评估 结论 可操作性 焊接效果 经济性 平安性 综合得分 压焊器焊接 无纺布及热熔垫圈 后，将防水板紧贴垫圈，采用压焊器压在垫圈处的防水板外表上，开启压焊器，防水板及垫圈熔化后将其焊接牢固 1.焊接工具较廉价，维修简单；2.工作时间人为控制，容易产生焊或过火”或“欠火”，导致焊接、焊穿或不牢固。

3.焊焦或焊穿后须进行修补，影响 整 体 美 观 效果。

○ ○ ◎ △ 12 不采用 热风枪焊接 无纺布及热熔垫圈 后，将防水板紧贴垫圈，采用热风枪放于垫 圈 与 防 水 板间，开启压热风枪，防水板及垫1.焊接工具较廉价，维修简单；2.工作时间易产生焊或过火”或“欠火”，导致焊接、焊穿或不牢固。

○ △ ◎ △ 10 不采用

圈熔化后将其焊接牢固 3.焊焦或焊穿后须进行修补，影响 整 体 美 观 效果。

超声波点焊机焊接 无纺布及热熔垫圈 后，将防水板紧贴垫圈，采用超声波点焊机置于垫圈处的防水板外表上，开启点焊机，当焊接时间到达设定时间后焊机自动停止工作。每片垫圈处分别焊接 3～4 个焊点，其焊接时间通过试验设定。

1.焊接工具比前两种工具稍贵，维修简单；2.工作 时 间 自 动 控制，焊接质量稳定、牢固。

3.不易产生焊焦或焊穿现象，修补量少，整体美观效果好。

○ ◎ ○ ◎ 16 采用 ◎：5 分 ○：3 分 △：1 分 因此， 经以上方案比拟，小组认为选定第三种方案为最正确方案，即超声波点焊机作为改良防水板热熔焊工艺工具的选定方案。

六、制定对策 根据针对分析出的要因及经小组成员确定采用超声波点焊机作业焊接工具的最正确方案，结合现场施工条件，小组成员认真研究，反复讨论，每一步深入细化，使之更具有可操作性，同时依据最正确方案实施中将要遇到的问题按照 5W1H 原那么逐一制定对策，详见下表 6：

表 表 6 6 要因 对策实施表 序号 对策 目标 措施 地点 完成时间 负责人 1 焊接工具性能存在缺陷 防水板无焊焦、焊穿、脱落，合格率，满足验标焊接质量要求 焊接工具改为超声波点焊机 施工现场 xx.10.5 2 防水板与垫圈熔点相差较大 防水板与垫圈熔点相近 采购前充分了解材料性能，并通过试验验证选择熔点相近材料 厂家 xx.9.30 刘伯怀 七、对策实施 （一）对策实施一：防水板与热熔垫圈熔点相差较大

现场施工中发现，采购进场的防水板与热熔垫圈存在两种材料熔点相差较大现象，导致以往在焊接过程中，防水板已到达熔点而垫圈未到达其熔点，如再继续焊接防水板将被焊焦或焊穿而损坏，如停止焊接那么垫圈未到达熔点而与防水板连接不牢固。经材料现场进行熔点测试后，选择了熔点与防水板相近的热熔垫圈。垫圈采用红色，颜色与防水板不同，更利于洞内照明相对较差的环境下作业。采用的防水板相关参数如下：采用 EVA 型，厚度≥1.5mm，幅宽宜为 2～4m；断裂拉伸强度≥18Mpa；扯断伸长率≥650％；撕裂强度≥100KN/m；低温弯折性为-35℃无裂纹；不透水性为 0.3Mpa，24h 无渗水；加热伸缩量：延伸≤2mm，收缩≤6mm；热空气老化（80℃×168h）：断裂拉伸强度≥16MPa，扯断伸长率≥600％；耐碱性（饱和 Ca（OH）[2]溶液*168h）：断裂拉伸强度≥17MPa，扯断伸长率≥600％；人工候化：断裂拉伸强度保持率≥80％，扯断伸长率保持率≥70％；刺破强度：300N。

图 2 垫圈温度设定 图 3 采用的红色热熔垫圈 （二）对策实施：焊接工具性能存在缺陷 根据焊接工具选择的最正确方案采用超声波点焊机。超声波点焊机以点焊、铆焊为主，利用小型焊头来焊接大 的塑料件，到达快速、美观、牢固等优点。其结构以 BNS-2850手提式点焊机为例：其工作原理为：将工频 50KHZ 的交流电，经变频升压，产生每秒28+0.5KHZ 的高频电流，输入换能器转变为高频的机械振动，通过变幅杆和焊头，将能量齐加到要焊接的热塑性塑胶件上，在烛头与塑胶件紧处，由于超声波的高频振动，引起塑件间的外表及内局部子互相摩擦，使接触处的温度急剧上升到足以使塑料熔化后，界面就生产一层熔化层，当振动停止后，被焊塑件在压力的作用凝固而完成焊接工作。

采用点焊机作业前，先进行焊接试验确定在到达质量标准时的作业时间，然后将点焊机调整到作业控制时间，在操作时时间到达控制时间后点焊机自动停止作业。

图 4 手提式超声波点焊机

八、效果检查 （一）预期值的检查 通过使用超声波点焊机后，防水板热熔焊挂设无论从局部焊接，还是整体效果上均到达了无焊焦、焊穿防水板、无脱落的预期目的，焊接合格率达 98%，使防水板挂设热熔焊接更加标准，快速、美观、牢固，符合标准化施工要求。

表 表 7 7 采用点焊机后防水板焊接合格率调查统计 表 序号 项 目 检查数（点） 合格数（点） 合格率% 1 环向止水带 83 81 97.6 制表人：王继峰 制表时间：xx 年 11 月 30 日 图 5 热熔垫圈处焊点 图 6 热熔焊挂设局部效果 图 7 防水板热熔焊挂设整体效果

（二）经济效果 优化了衬砌防水板热熔焊工艺，减轻了作业人员的劳动强度，减少了因焊穿、焊焦防水板而增加的补焊工作量，且点焊机维修简单、耐用，每张防水板挂设速度比以往采用压焊器等快 1～2 小时。

（三）技术效果 通过调整热熔焊工艺的焊接工具，防水板的焊接到达了预期效果。采用超声波点焊机后，焊接工艺易于掌握，操作简便，防水板的焊接质量稳定、可靠。

（四）社会效果 通过 QC 小组的有效活动后，解决了防水板热熔焊铺设常规采用压焊器或热风焊枪工具在操作时容易将防水板焊焦、焊穿，且其修补量大，在修补处容易产生渗漏水现象等问题。调整焊接工具后使焊接工作到达了快速简便，牢固，无焊焦、焊穿现象，整体美观的效果，得到了业主、监理、设计院、质检站等各级单位的好评，为防水板热熔焊铺设提供了借鉴经验。

九、总结与今后打算 （一）总结 ①本次活动为防水板热熔焊挂设工艺探索出一条新道路。

②通过本次 QC 活动，全体小组成员利用 QC 管理模式解决问题的能力有了很大的提高，特别掌握了利用验证创新思路的研究方法，提高了团队工作的能力，加强了团队的凝聚力。但通过本次活动，也暴露出小组在技术资料和总结方面的缺乏，在今后的活动中有待提高。

（二）今后打算 今后本 QC 小组活动的打算：结合在本次 QC 活动的经验及本工程特点，我们将继续发扬 QC 小组团队精神，发挥 QC 小组活动经验优势去攻克下一个课题。

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