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郑州市轨道交通1号线一期工程土建施工02合同段

郑州大学站气压焊专项施工方案

编制：
复核：
审核：
批准：

中铁一局集团有限公司郑州市轨道交通1号线
一期土建工程02合同段项目经理部
二○一○年五月七日

气压焊专项施工方案
1 编制目的及依据
1.1 编制目的
为了充分调动各种资源有效地投入生产过程中，科学、合理的组织安排本工程的施工，确保工程质量、安全文明施工及工期目标的实现。
1.2 编制依据及相关规范规范、规程及验收标准
1.2.1 钢筋焊接及验收规程（JGJ18-1996）；
1.2.2 钢筋焊接接头试验方法（JGJ／T27-2001）；
1.2.3 混凝土结构工程施工质量验收规范（GB502204-2002）
1.2.4 《工业用氧》GB/T3863；《溶解乙炔》GB6819；《液化石油气》GB11174
1.2.5 郑州市轨道工程1号线一期工程施工图设计郑州大学站车站主体结构；
1.2.6 根据成都、南京地铁施工的经验；
2 工程概况
2.1 工程简介
郑州市轨道交通1号线一期工程土建施工02合同段郑州大学站车站总长180m。车站主体结构为地下二层双跨结构，标准段结构宽18.5m，高13.06m，顶板覆土厚3.5m，车站底板底埋深16.46m。车站西端区间采用盾构法施工，设置盾构始发井；东端区间采用矿山法施工，设置施工竖井。
2.2各种焊接技术的对比
焊接类型
特点
特点描述
气压焊
优点
焊接横向、竖向、任意方向的钢筋，钢筋接头合格率较高，卡具较小移动方便，接头成本低，设备投资小
缺点
对操作工人的技术要求较高，操作中焊接质量受工人技术水平影响较大，
闪光对焊
优点
焊接操作简单容易掌握，钢筋连接接头成本较低。
缺点
只能用作钢筋的横向焊接，设备体积较大，移动不便，狭窄空间或无吊车不能施工，接头合格率低，耗电量较大
电弧焊
优点
施工简单，可焊接横向、竖向任意方向钢筋，对工人技术水平要求不高
缺点
施工投资较大，接头合格率较低，需要大量的电焊机、用电量较大，钢筋浪费较大。
钢筋挤压连接
优点
节电节能、节约钢材、不受钢筋可焊性制约、不受季节影响、不用明火、施工简便、工艺性能良好和接头质量可靠度高
缺点
工艺较为复杂，对钢套管和钢筋的加工要求较高，加工时间较长，接头成本太高
通过各种焊接方法的对比，总结出气压焊焊接技术相对于其他焊接方法成本较低，综艺效益最优，根据成都、南京工地现场反复试验，采用熔态气压焊法新工艺省去了磨削加工钢筋端部的工序，不仅有效简化了操作工序，还大幅提高焊接速度，彻底有效解决了操作工人的技术要求较高问题。
2.2 钢筋工程概况
本工程所用钢筋直径见下表
部位
主筋
底板
32
25
20

柱
28
25
12

墙
32
28
25
22
20
18

梁
32
28
25
22
20
18
16
14
2.3 主要工程数量
主要工程数量见下表
主体工程主要工程量
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
主体钢筋
t
2286.22

3 气压焊焊接基本原理及适用范围
基本原理：采用氧乙炔（或氧液化气）火焰，对两钢筋接缝处进行加热，使其达到塑性（或基本熔态）状态后，施加适当压力，形成对接焊头的一种压焊方法。
适用范围：适用于Ф14～40mm的热轧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢筋相同直径或径差不大于7mm的不同直径钢筋间的焊接。
4 人员、材料、设备要求
4.1 施工人员要求
焊接工人必须持有经培训合格的气压焊焊工证件，并按照不同直径的钢筋施焊；不同级别的焊工有不同的作业允许范围，乙级：d≤40mm；丙级:d≤32mm；丁级：d≤25mm。
辅助工应有钢筋气压焊的有关知识，能掌握钢筋端部加工和钢筋安装的质量要求。
4.2 材料要求
4.1.1钢筋：须有出厂证明书和钢筋复试证明书，性能指标符合GB13013-91《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》及GB1499-91《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》的规定。当两钢筋直径不相同时，其两钢筋直径之差不得大于7mm。当采用其它品种、规格钢筋进行气压焊时，应进行钢筋焊接性能试验。合格后方可采用。
4.1.2所用的气态氧的质量应符合现行国家标准《工业用氧》GB/T3863的规定，其纯度应大于或等于99.5%。
4.1.3乙炔气：宜用瓶装溶解乙炔，其纯度必须在98%（体积比）以上 ，磷化氢含量不得大于0.06%，硫化氢含量不得大于0.1%,水分含量不得大于1g/m3,丙酮含量应不大于45g/m3，质量应符合现行国家标准《溶解乙炔》GB6819的规定。
4.1.4液化石油气应符合现象现行国家标准《液化石油气》GB11174的各项规定，液化石油气的主要成分为丙烷（C3H8）,占50%～80%，其余为丁烷（C4H10）少量丙稀（C3H6）及丁烯（C4H8），氧与液化石油气的体积比为1.7:1。
4.3 主要机具
序号
设备名称
单位
数量
1
供氧设备（氧气瓶）
个
55
2
乙炔气瓶
个
10
3
梅花状多嘴环管加热器
把
4
4
手动加压器
把
4
5
焊接夹具(固定卡具)
套
4
7
扳手
把
4
如下图所示：

焊接夹具 手动加压器
梅花状多嘴环管加热器
5 气压焊施工方法
5.1 操作工艺
熔态焊法操作工艺流程图
钢筋切割备料→检查焊接设备→安装卡具和接长钢筋（两待焊钢筋应留3-5mm→缝隙）→加热钢筋缝隙→钢筋端头至融化状态，端部呈凸状时快速加压→成型后拆卸卡具→检查焊接质量
5.2 施工方法
5.2.1钢筋切割备料：
计算钢筋切割长度时，应考虑焊接接头的压缩量，每一接头的压缩量约为一个焊接钢筋直径的1.0-1.2倍长度。尽量保证待焊钢筋端面较为平整，和轴线的垂直度偏差不得超过3毫米；若有弯折扭曲应切除。
5.2.2检查焊接设备：
加热器：检查加热器的射吸能力，保持射吸力正常，检查各阀门有效灵活；然后点燃加热器检查火焰形状，必须使每个喷嘴喷出的火焰在中心形成一个环型平面。
卡具：检查卡具钳口中的V型垫块是否适合待焊钢筋的直径，螺栓螺母转动是否灵活，注意对各个转动部位加注润滑油，夹具应装夹灵活，便于操作。
油泵：检查整个油泵系统是否正常，液压油够不够，缺油时必须加注液压专用油（不得用其它油料代替！），加注液压专用油必须过滤，防止杂物带入泵内。推荐使用L—HM46#液压油。油缸活塞复位灵活，整个油路系统不得有泄漏。
5.2.3安装卡具和接长钢筋：
在待焊钢筋上将卡具安装牢固，并保证两钢筋同心度。要保证对焊后上下钢筋轴线的相对偏心量（e）不得大于钢筋公称直径的0.15倍，同时不得大于4mm。同时应保证两待焊钢筋之间留有3-5mm缝隙。
5.2.4加热钢筋缝隙：
熔态焊法：首先使用中性焰加热，在加热器不离开钢筋缝隙的前提下，做均匀圆弧摆动，就是使得每个加热器焊嘴火焰轮流接近钢筋缝隙。直至钢筋端头至融化状态，附着物随熔滴流走，端部呈凸状时，即快速加压，挤出熔化金属。在加压时要宽幅移动加热器。使镦粗区最大直径为钢筋直径的1.4—1.5倍时，停止加压，用火焰吹烤镦粗区表面几秒钟，使镦粗凸起部分均匀平缓。使用氧液化石油气火焰进行熔态气压焊时，应适当增大氧气用量。
5.2.5成型后拆卸卡具：
停止加压加热后，待接头红色消失，即接头呈暗红色（约400℃—500℃）即可拆除卡具，继续自然冷却。注意不能用水等其它物质强行冷切。
5.2.6在加热过程中，如果火焰突然中断，发生在钢筋接缝已完全闭合以后，即可继续加热加压，直至完成全部压接过程；如果火焰突然中断发生在钢筋接缝完全闭合以前，则应切掉接头部分，重新压接。
5.3 焊接缺陷及消除措施
在焊接生产中，妆发现焊接缺陷时，宜按下表查找原因，采取措施，及时消除。
气压焊接头焊接缺陷及消除措施。
项次
焊接缺陷
产生原因
消除措施
1
轴线偏移（偏心）
（1）焊接夹具变形，两夹头不同心，或夹具刚度不够。
（1）检查夹具，及时修理或更换
（2）两钢筋安装不正
（2）重新安装夹紧
（3）钢筋接合端面倾斜
（3）切平钢端面
（4）钢筋未夹紧进行焊接
（4）夹紧钢筋再焊
2
弯折
（1）焊接夹具变形，两夹头不同心
（1）检查夹具，及时修理或更换
（2）焊接夹具拆卸过早
（2）熄火后半分钟再拆夹具
3
镦粗直径不够
（1）焊接夹具动夹尜有效行程不够
（1）检查夹具和顶压油缸，及时更换
（2）项压油缸有效行程不够
（3）加热温度不够
（2）条用适宜的加热温度及压力
（4）压力不够
4
镦粗长度不够
（1）加热幅度不够宽
（1）增大加热幅度
（2）顶压力过大过急
（2）加压时应平稳
5
压焊面偏移
（1）焊缝两侧加热温度不均
（1）同径钢筋焊接时两侧加热温度和加热长度基本一致
（2）焊缝两侧加热长度不等
（2）异径钢筋焊接时对较大直径钢筋加热时间稍长
6
钢筋表面严重烧伤
（1）火焰功率过大
调整加热火焰，正确掌握朱操作方法
（2）加热时间过长
（3）加热器摆动不均
7
未焊合
（1）加热温度不够或热量分布不均
合理选择焊接参数，正确掌握操作方法
（2）项压力过小
（3）接合端面不洁
（4）端面氧化
（5）中途灭火或火焰不当
5.4 气压焊质量检查
5.4.1气压焊接头的质量检验，应分批进行外观检查和力学性能检验，并应按下列规定作为一个检验批：
在现浇钢筋混凝土结构中，应以300个同牌号钢筋接头作为一批；当不足300个接头时，仍应作为一批、
在柱、墙竖向钢筋连接中，应从每批接头中随机切取3个接头座拉伸试验；在梁、板的水平钢筋连接中，应另切取3个接头做弯曲试验。
5.4.2气压焊接头外观检查，应符合下列要求：
A、偏心量不得大于钢筋直径的0.15倍，且不得大于4mm。当不同直径钢筋焊接时，应按较小钢筋直径计算。当大于规定值时，应切除重焊；
B、两侧钢筋线变折角不得大于3度，当大于规值时，应重新加热矫正；
C、镦粗长度不得小钢筋直径的1.0倍，且凸起部分平缓圆滑。当小于此规定值时，应重新加热镦长；
D、镦粗直径不得小于钢筋直径的1.4倍.。当小于此规定值时，应重新加热镦长；
E、压焊面偏移不得大于钢筋直径的0.2倍；
F、钢筋压焊区表面不得有横向裂纹或严重烧伤。
5.6 成品保护
5.6.1掌握好拆卸夹具的时间，在加压成型停火后，要待接头红色消失后再拆卸吏具，以免钢筋倾斜造成接头偏心或其它变形。
5.6.2焊接成形后，切忌用冷水浇泼并避免撞击接头。
5.6.3钢筋接头发生偏心时，不可盲目校正。
5.6.4 焊接成型的钢筋在接头未冷却前不得搬运，避免造成钢筋接头轴线偏移和弯角过大等现象。
5.6.5 成品钢筋须堆码整齐，不得随意乱丢乱放，应用方木支起，不得直接放置在泥土上面。
5.7 施工中应注意的问题
5.7.1 检查钢筋轴线偏移，以及钢材表面质量情况，不符合要求时不得焊接。
5.7.2 经常检查夹具有无产生弯折和弯心的现象。常用的方法是用两根光圆短钢筋安装在夹具上，稍加压力，检查夹头是否同轴，若不同轴要调整或更换夹具。
5.7.3 钢筋加热初期，即压焊面的缝隙完全闭合前，要使用碳化焰加然(1200℃)，这肘火焰的中心不要离开钢筋的接缝部位，并使内焰包住缝隙，加热至两端面基本熔合，这样可使钢筋内外受热均匀，并防止钢筋端头氧化。
5.7.4后期加热方法的正确与否，直接影响钢筋的镦粗效果，具体做法是在缝隙闭合后，改用中性焰加热，这时火焰在焊面缝中心2倍钢筋直径范固内均匀摆动，以免钢筋受热不均造成加压时镦粗头偏凸，焊面偏移或呈帽沿状。
5.7.5火焰的功率对焊接时间有较大影响，一般氧气工作压力不小于0.7MPa，乙块工作压力为0.05～0.1MPa。
5.7.6加热时要掌握好加热温度，当接近熔点的温度时，由于氧化性气体的渗入，接缝可能会发生金属过烧、晶粒破碎的现象，加热后镦粗头会形戒所渭的铁渣。若温度偏低，则挤压不动，且易产生纵向裂纹。这就要求施焊人员有一定的实践经验。
5.7.7钢筋接头达到可加压温度时，加压速度不可太快，要注意加压泵的压力表指数，一般在30～40MPa范围内，压力过大或过快，容易形成帽沿状接头．这就要求加热与加压人员要密切配合。
5.7.8禁止停火加压，若在停火后加压镦粗，容易使镦粗区表面出现纵向裂纹，当裂纹大于3mm时要割掉重焊。
7 质量保证措施
7.1严把进货关，做好钢材原材料检验，不合格品不进入工地。
7.2保证除锈、焊接等符合设计和规范要求，并做好抽查检验。
7.3钢筋安装符合设计及规范要求，绑扎牢固。
7.4选派经验丰富、责任心强的技术人员和技术熟练的钢筋工、电焊工进行施工。
7.5钢筋焊接前进行试焊合格检定，然后由经鉴定合格的人员按试焊的参数进行焊接，并且有专职人员对焊接进行检验，合格后方可放行使用。
7.6在施焊过程中随时对焊接部位进行抽检，保证焊接质量。
8 安全保证措施
8.1 气压焊安全保证措施
8.1.1 焊工必须有上岗证，不同级别的焊工有不同的作业允许范围，应符合国家相关标准的规定。气压焊辅助工应具有钢筋气压焊的有关知识和经验，掌握钢筋端部加工和钢筋安装拆卸的质量要求。
8.1.2钢筋对焊工应遵守相关气焊工安全规程制度。氧气，乙炔气瓶，减压器使用遵守相关安全规定。非焊接人员不得乱动和使用气焊工具与设备。 
8.1.3气压焊接作业如遇雨雪天气或气温在-3度以下，无遮蔽无保温缓冷不许作业。
8.1.4施工现场必须设置牢固的安全操作平台,完善安全技术措施，完善操作人员的劳动保护，防止发生烧伤烫伤跌落和火灾爆炸事故， 以及损坏设备事故。
8.1.5施工地点及附近不得有易燃，易爆物品，现场配备消防设施设备。
8.1.6油泵和油管各连接处不得漏油，防止因油管微裂而喷出油雾引起爆燃事故。
8.1.7气压焊可在负温条件下进行，但当环境温度低于-20℃时。则不宜进行施焊。 
8.1.8 雨天不宜进行施焊，必须施焊时，应采取有效地遮蔽措施。
 8.1.9焊接必须配戴防护眼镜．工作服和手套等劳保用品。 
　　8.1.10未熄灭火焰的焊钳，应握住在手中，不得乱放。 
8.1.11施工完毕，应先关严氧气瓶阀。
8.2氧气瓶和乙炔瓶安全保证措施
8.2.1严禁氧气瓶与乙炔瓶混合堆放。 
　　8.2.2夏季露天作业，氧气瓶和乙炔瓶应避免强烈阳光直接曝晒，以防气体膨胀造成爆炸。冬季如氧气瓶冻结，不得用明火加热，可用蒸汽或热气解冻。 
　　8.2.3氧气瓶应备有防震胶圈及卷帽；搬运时应避免碰撞和剧烈震动；不得与油脂类接触。 
　　8.2.4不得在氧气瓶和乙炔瓶上坐人与吸烟；氧气瓶和乙炔瓶附近不得有明火。 
　　8.2.5氧气瓶应备有防震胶管应用颜色表示，以示区别。 
　　8.2.6氧气瓶与乙炔瓶之间距离不得小于5m，与压接火钳两者距离不得小于10m。 
　　8.2.7氧气瓶、乙炔瓶避免接近热源和电闸箱，并应集中堆放。  
　　8.2.8每个氧气瓶和乙炔瓶的减压器只允许使用一把压接火钳。 
　　8.2.9在施焊时，应注意氧气、乙炔管与压接火钳之间有无漏气现象，有无堵塞现象。 
8.2.10施焊时应先开乙炔阀门，再打开氧气阀门，停止焊烧时先关闭乙炔阀门。
　　8.2.11减压器使用时，应先开启气瓶阀门，后调节减压顶针。 
　　8.2.12乙炔胶管在使用中脱落，破裂或着火时，应先将焊钳上火焰熄灭，然后停止供气；氧气胶管着火，应迅速关闭氧气瓶阀门，停止供气。