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(中铁22局).doc

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(中铁22局)

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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
中铁22局集团沪昆客贵州段工程指挥部

我们中铁22局集团沪昆客贵州段工程指挥部担负沪昆客专CKGZTJ-12标段48。32km的施工任务，全线共有隧道13座，总长32243米，需要3万余榀型钢拱架。面对大量的型钢拱架制作、安装工序,如采取传统的方式在隧道洞口附近采用小型设备进行小作坊式加工，往往存在原材料的存放、加工、检测、出场等不便于管理；型钢与连接板采用电弧焊焊接容易产生砂眼、夹渣、假焊、焊缝不饱满等现象；以及加工精度不高，拱架弯曲的弧度、连接板的下料、钻孔等难以达到要求等一系列的质量安全问题。
为此,我们认真总结经验、依靠技术、大胆创新,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,在生产制作、质量控制等方面进行严格管控，以达到提升项目管理水平，确保隧道施工安全和质量的目的。
一、 加工厂布置方案:
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。我们沪昆客专贵州段CKGZTJ-12标共设置3个型钢拱架加工厂，承担全线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。
二、 加工厂厂区设置
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。
三、 人员设备配置
每个加工厂大约需要施工人员23人左右，主要有：管理人员（2人)、质检人员(2人）、弯圆工（4人）、焊工（6人）、电工（1人)、车床工（4人)、龙门吊司机（2人)、普工（2人）等，施工人员经培训合格后,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。
施工机具配备表
序号
加工区域
机具名称
规格型号
功率（Kw）
数量（台)
相关参数
1.
全区域
龙门吊
MH-10
15

2
10t
2.
冷弯区
冷弯机
350/450
22
1
450t
3.
焊接区
等离子切割机
L6K8—100
37
1
切割厚30mm
4.
CO2焊机
NB—500KK
20
4
焊丝φ1。6mm
5.
切割机
J3G-SW—400
2。2
1
切割厚10mm
6.
砂轮机
250＊25＊32
1。1
1
线速度：40m/s
7.
剪板区
剪板机
C12Y-20X2500
22
1
剪板厚20mm
8.
钻孔区
数控钻床
ZK5140C
3
4
切削速度6～60m/min
四、加工工艺流程及作业控制要点
（一）加工工艺流程
拱架加工的工艺流程为:

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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;弯曲平台必须保持水平，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
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，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,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。而采用CO2气体保护焊有利于提高生产效率、降低焊接成本低、焊接变形又小、电弧可见性又好。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池，经过一段时间,再将羟基全部松开，关闭气阀，停止送气。
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
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。
(一) 拱架加工循环作业时间
拱架加工循环作业时间见下表。
序号
作业项目
持续时间(min）
备注
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

(二) 作业控制要点
1. 冷弯
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。
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。
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.
五、型钢拱架工厂化加工的优势
（一）型钢拱架集中加工采用了统一的机械设备，实行流水线作业,生产工艺先进，每道工序都有专业技术人员依照质量标准控制加工质量,加工精度又高，焊接质量好，集中管理到位，保证了型钢拱架的本体质量，使隧道初期支护安全质量有了源头保证。
（二）切断利益链，杜绝大包，提升项目安全质量管控能力。
我们采用了按隧道施工工序签订劳务合同的管理模式，设置了型钢拱架加工厂,施工过程管理牢牢掌握在指挥部手中，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，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。
（三）认真落实了标准化管理要求，提升项目标准化管理水平.
设置拱架加工厂，可以进行统筹规划，统一配置设备，实行集中管理，减少临时设施和临时用地,避免对外界产生干扰，保护周边环境,促进文明施工，真正落实了沪昆客专“创新 精品 绿色 和谐 惠民兴黔 以道唯善"的管理理念，提升了项目标准化管理水平.
（四)工作效率高，与传统加工方式相比具有较大的经济效益优势.
传统的拱架加工位于隧道洞口，场地局限性大，难以进行标准化布局，且占用临时用地多，人员、设备重复投入量大，产能低（每天3—5榀）。
采用工厂化加工型钢拱架占地面积相对小，采用专业设备实行工厂化流水线作业,提高了安全质量管理,生产效率高（每天15—18榀）。仅二氧化碳气体保护焊一项就比传统的焊条焊接节省焊接费用达40—50％，连接板钻孔比传统委托专门厂家节省成本20—30%.
六、存在的不足
工艺工法仍需要持续改进,在设置加工厂过程中，我们对加工工艺进行了多次改进,冷弯工艺原计划用三个液压千斤顶,经试验应力无法放散，易发生扭曲,后采用一大一小两个千斤顶，目前正在试验一次冷弯双排工字钢，以进一步提高工效。
未能全面实施流水线作业，受场地限制，半成品运至检测区仍需要人工搬运.
加工过程中仍有大量人工参与，全面实施自动化、机械化仍有大量的提升空间。
七、结束语
通过实现型钢加工工厂化，我们深深体会到标准化管理对提升项目安全质量管理的重要性和必要性，我们将以型钢加工工厂化为切入点,坚持“高标准、讲科学、不懈怠”，全面推进项目标准化管理，在今后的工作中，始终把安全和质量摆在首位,不断探索，勇于创新,积极进取，不断提高标准化作业水平，为沪昆客专贵州段建设做出新的贡献！

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