境外鋼管樁現(xiàn)場拼接技術(shù)總結(jié)

李奉林 裴守意

中交一航局第一航務(wù)工程有限公司

境外鋼管樁現(xiàn)場拼接技術(shù)總結(jié)

李奉林 裴守意

中交一航局第一航務(wù)工程有限公司

巴布亞新幾內(nèi)亞中央省沿麥吉和哈里塔諾高速六座橋梁工程橋梁承臺基礎(chǔ)采用鋼管樁直徑800mm，鋼材的材質(zhì)為Gread250。鋼管樁通過國內(nèi)加工廠預(yù)制成短節(jié)后運輸至現(xiàn)場，現(xiàn)場通過陸地拼接短節(jié)組成上下半段，先用振動錘打入下班先，再通過水上接樁后換液壓錘打入上半段。一系列現(xiàn)場工藝措施保證了鋼管樁的橢圓度和直線度等外形尺寸的要求，也保證了鋼管樁拼接焊口的焊接質(zhì)量。

陸地拼裝；水上接樁

1 工程概況

本工程共計需改建巴新6座橋梁，橋梁位置相對獨立，其中位于首都莫爾斯比南部3座25米長橋梁Dogona Bridge、Kokebagu Bridge及Sivitatana Bridge相對位置較近，位于北部的2座80m橋Laloki Bridge和Brown Bridge及1座160m橋Angabanga Bridge距離相對較遠(yuǎn)。橋梁以水中墩為基礎(chǔ)，下部施打鋼管樁，墩頂上部為鋼桁架梁。鋼管樁的長度（設(shè)計長度+預(yù)留段長度）為11m～51m。其中長度超過30m的鋼管樁需要進(jìn)行水上接樁。根據(jù)各個橋梁鋼管樁長度在國內(nèi)分段預(yù)制成3m～12m鋼管樁單管。經(jīng)過海上及陸地運輸Laloki鋼管樁存儲堆場，根據(jù)各個橋梁需要的鋼管樁規(guī)格進(jìn)行分揀，然后運輸至各個橋梁施工現(xiàn)場。

2 現(xiàn)場主要拼接工藝及措施

本次鋼管樁長度最長51m，打樁采用80噸履帶吊先震沉后液壓錘的方法。根據(jù)80噸的吊車性能和現(xiàn)場實際情況。鋼管樁現(xiàn)場拼接采用陸地拼接和水上接樁的工藝，制作流程圖如下：

單管運輸至拼裝場地→切割坡口→打磨→內(nèi)襯圈安裝固定→

組隊鉚接→焊接→打磨焊口兩側(cè)→無損檢測→段半成品區(qū)存放→

打樁下半段→水上鉚接上下半段→水上焊接→打磨焊道兩側(cè)→

無損檢測→沉樁下半段→切割樁頭→樁頂擋圈擋塊鉚焊→完成

2.1 陸地拼接

2.1.1 現(xiàn)場準(zhǔn)備

鋼管樁的陸地拼接選在靠近橋墩處便于起吊的位置，拼接場地須密實無沉降，上鋪碎石，并用壓路機(jī)碾壓密實。將對樁所用的鐵輥調(diào)整好間距后點焊固定在16號槽鋼之上，槽鋼下設(shè)鋪底鋼板，然后根據(jù)鋼管樁短節(jié)的長度布置鐵輥的位置，將鋪底鋼板通過地錨固定在拼接場地，在正式對樁前用經(jīng)緯儀測量對樁臺架的直線度和標(biāo)高，以保證對樁的外形尺寸。焊接臺架和存樁臺架采用平鋪三列雙拼40號工字鋼，布置完成后采用經(jīng)緯儀抄平。焊接時專人用撬棍轉(zhuǎn)動，焊接完成后存于存樁臺架。

2.1.2 焊接坡口處理

根據(jù)AS1579，AS1554.1，JIS5525及焊接工藝評定，坡口的形式采用Ⅳ型坡口，即采用外單面坡口，鋼管樁下半段管端齊平無坡口形式，管段的上段為30度的單面坡口，不留鈍邊。坡口的切割采用磁力切割機(jī)切割，調(diào)整好風(fēng)線的寬度，鋼管樁的坡口完成后，應(yīng)將焊縫覆蓋處表面熔渣、氧化層，鐵銹等異物等清理干凈，使其露出金屬光澤。

2.1.3 組隊拼接

組隊拼接在專用的拼接臺上進(jìn)行，拼接臺應(yīng)平整、堅固、穩(wěn)定。管節(jié)拼接后應(yīng)保持在同一軸線上；相鄰兩段短節(jié)的縱焊縫應(yīng)錯開300mm以上為保證熔透，要保證兩對接管端的坡口間隙：間隙為3～5mm；若不能滿足應(yīng)用砂輪對其修整。另短節(jié)拼對時，橢圓度的偏差范圍為±0.5%D，且不大于5mm，若兩管端橢圓度較大應(yīng)采用千斤頂?shù)容o助工具進(jìn)行校正，相鄰管節(jié)對口的板邊（外側(cè)）高差△≤0.1倍板厚，其軸線彎曲矢高應(yīng)≤0.1%樁長，且不大于30㎜。

鋼管樁內(nèi)襯圈采用5mm*50mm的扁鐵，從鋼管樁內(nèi)部采用千斤頂輔助并點焊在焊道坡口底部。

管節(jié)拼對檢查合格以后，應(yīng)進(jìn)行定位點焊，點焊的高度一般應(yīng)為2mm～3mm、長度為40mm～60mm，點焊所用的焊接材料應(yīng)與正式施焊材料相適應(yīng)，點焊處如有缺陷應(yīng)及時清除，不得殘留在正式焊縫中。

管節(jié)拼對完成后所有的輔助工具應(yīng)全部清除，不得妨礙管節(jié)焊接時的自由伸縮。由于露天拼接，當(dāng)?shù)仃柟鈴?qiáng)烈，陽光輻射造成的樁身彎曲較大，這時需考慮轉(zhuǎn)動調(diào)整上下半段的位置想法抵消熱輻射造成的彎曲。

2.2 水上拼接

鋼管樁下半段通過振動錘沉入后，需進(jìn)行鋼管樁的水上接樁，水上接樁平臺采用作為導(dǎo)向架的貝雷梁，將木板鋪設(shè)在導(dǎo)向架的頂部，四周欄桿固定，并用防雨布做好防風(fēng)措施。在進(jìn)行鋼管樁水上拼接時須注意如下幾點：

a，水上組隊前坡口處理須提前完成，上下半段在組對的時候預(yù)留3～5mm的間隙。

b，下半段樁頭由于被振動錘夾頭夾過，橢圓度達(dá)不到要求的時候需要進(jìn)行休整之后方能進(jìn)行對接。

c，水上接口的內(nèi)襯圈應(yīng)緊貼在下半段的樁頭位置，結(jié)合處用二氧焊在正式焊前提前溜縫。

d，為便于上半段能順利對接，內(nèi)襯圈采用楔形，在固定內(nèi)襯圈時，用大錘配合割炬處理內(nèi)襯圈。

e，由于日本咨工方不允許在正式樁水上對接的時候采用輔助定位焊，因此在水上對接的時候，制作対樁器，采用扳手?jǐn)Q螺栓的方式通過機(jī)械外力來調(diào)整對樁的錯口及橢圓度。

f，在進(jìn)行水上拼接的時候，鋼管樁的直線度須采用經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測。

2.3 焊接措施

2.3.1 焊接材料管理

（1）施工中所用的焊材，必須具有出廠合格證書，質(zhì)保書內(nèi)的化學(xué)成分及機(jī)械性能必須符合國家有關(guān)規(guī)定。

（2）焊材的儲存庫應(yīng)保持干燥，相對溫濕度不大于60%，并有專人保管焊條的進(jìn)出、烘干、發(fā)放、回收，記錄簽名、焊工領(lǐng)取焊條的時間、直徑、數(shù)量和焊接內(nèi)容、回收時間。

（3）焊條使用時，應(yīng)存放在100-150℃保溫筒內(nèi)，存放時間不宜超過4小時，否則應(yīng)按原烘干溫度重新干燥。

（4）二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接采用的二氧化碳?xì)怏w純度，不應(yīng)低于99.5%，含水量不應(yīng)超過0.005%。

2.3.2 焊前準(zhǔn)備

（1）所使用的硅整流電焊機(jī)應(yīng)具有防電擊和遠(yuǎn)距離控制能力。

（2）每臺焊機(jī)必須單獨接地，要達(dá)到規(guī)定的絕緣和耐熱性。

（3）焊接接頭及其坡口型式應(yīng)根據(jù)圖紙規(guī)定的型式選用。

（4）施焊前應(yīng)檢查組裝質(zhì)量，將坡口表面和兩側(cè)20mm范圍內(nèi)鐵銹、油污、水分及其他有害雜質(zhì)清除凈。

2.3.3 焊接方法

由于本次的鋼材為新材料，因此進(jìn)行了專門的焊接工藝評定，為正式焊提供依據(jù)。根據(jù)巴新當(dāng)?shù)氐奶攸c，現(xiàn)場焊接采用CO2氣體保護(hù)焊，氣體保護(hù)焊的焊絲選用跟母材匹配的THY51B。焊接前應(yīng)將焊口及焊口至兩側(cè)表面20～30mm范圍內(nèi)的鐵銹、氧化皮、油污、水氣和雜物清除干凈，使焊口兩側(cè)保持清潔干凈，選用清潔、干燥的焊絲。焊接工藝嚴(yán)格執(zhí)行焊接作業(yè)指導(dǎo)書內(nèi)容。焊接按設(shè)備操作規(guī)程執(zhí)行，隨時觀察其電流、電壓有無變化，進(jìn)絲速度、焊道成形情況，焊道是否對中、焊絲是否過熱等。及時鏟除焊根處的熔渣和未焊透等缺陷。清理后的焊接面應(yīng)露出金屬光澤，并打磨干凈，然后進(jìn)行下層焊接。。CO2氣體保護(hù)焊宜采用多層焊，每層焊縫焊完后，應(yīng)清除焊渣并進(jìn)行外觀檢查。CO2氣體保護(hù)焊焊接時的周圍風(fēng)速應(yīng)控制在四級以下，必要時可在焊接部位加設(shè)局部風(fēng)擋，保護(hù)焊接的CO2保護(hù)氣氛，以保證焊接質(zhì)量。如有缺陷應(yīng)及時鏟除，多層焊的接頭應(yīng)錯開。

2.3.3 焊接要領(lǐng)

(1)采用后退法在坡口內(nèi)起弧，為了減少焊接缺陷產(chǎn)生，施焊前設(shè)置引弧板，采用后退法在坡口內(nèi)引弧，后退長度取電弧穩(wěn)定長度的20～30倍的長度；焊接開始時引弧的位置必須在坡口內(nèi)，不得在非坡口上引弧、熄弧,以免影響母材。

(2)收弧焊肉要飽滿，必須避免形成弧坑。

(3)對于要求熔透的單面焊，須保證對口間隙，要求根部焊透、融合較好。

(4)為了減少焊接接頭，各層均需連續(xù)施焊，換焊條要快。

(5)多層焊接，層間接頭應(yīng)相互錯開50mm以上。多層焊接應(yīng)連續(xù)施焊，應(yīng)注意控制層間溫度不至過高，每一層焊縫焊完后應(yīng)及時清理檢查，清除藥皮、熔渣、溢流和其他缺陷后，再焊下一層。

(6)對于要求熔透的雙面焊，一側(cè)焊好后，另一側(cè)采用角磨機(jī)徹底清根，方可施焊。

2.4 焊接檢驗

每道焊接工序完成后，操作人員和專職檢驗人員都要對其焊件進(jìn)行外觀檢查和無損探傷檢測。焊道與管壁的過度必須平滑，焊縫的加強(qiáng)高度為0～3mm。所有焊縫的無損檢測采用超聲波，標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行AS2207-2007的要求。無損檢測人員將檢件編號，日期時間，焊工姓名，檢驗結(jié)果情況寫在焊口處并拍照存檔。

3 結(jié)束語

本文通過鋼管樁的野外現(xiàn)場拼接，水上對接，詳細(xì)闡述現(xiàn)場接樁施工工藝的應(yīng)用和注意事項，在實際的應(yīng)用中，上述施工工藝提高了鋼管樁現(xiàn)場拼接的效率、保證了鋼管樁現(xiàn)場拼接的質(zhì)量。對同類型鋼管樁現(xiàn)場水上接樁具有中要的借鑒意義。

[1]AS 1579，Arc-welded steel pipes and fittings for water and waste-water，2001;

[2]AS2207，Non-destructive testing-Ultrasonic testing of fusion welded joints in carbon and low alloy steel，2007；

[3]JIS A5525 Steel pipes piles，2004；

[4]JTS 167-4，港口工程樁基規(guī)范，中華人民共和國交通運輸部，2012。