防水板超声波焊接机施工工法_20130905200625103

防水板超声波焊接机施工工法_20130905200625103

隧道防水板超声波焊接施工工法

中铁二十三局集团沪昆客专工程指挥部

二〇一三年八月

隧道防水板超声波焊接施工工法

中铁二十三局集团沪昆客专工程指挥部

1．前言

隧道发生渗漏水的主因是由于防水板施工过程中被破坏或者防水板焊接不合格造成的。按照相关规范要求: 隧道防水板应采用分离式，先铺缓冲层(土工布)，再铺防水板。两幅防水板搭接不小于15cm ，采用双缝热熔爬焊机焊接。土工布固定采用热熔垫圈; 防水板与垫圈焊接固定。

防水板与垫圈连接的传统方式为热风热熔焊接工艺或吊带挂设工艺。电热压焊器热熔焊受防水板、热熔垫片熔点影响较大，作业人员难以把握热熔时间和压焊力度，焊焦、焊穿、焊接不牢固成为常见质量通病，同时吹出的热风容易对施工人员造成伤害。吊带挂设则因防水板无法与围岩密贴，易造成二衬厚度不足或二衬背后脱空、不密实。

2．工法特点

2.1 本工法工艺新、可操作性强、适用广泛。

2.2 施工方法操作简便，安全质量效果好，防水板焊接质量得到了提高，每个点的焊接质量都可以得到保证，同时施工效率大幅提高，施工成本也得到降低。经济效益显著。

图1 传统施工方法

2.3超声波焊接技术的应用，使以往防水板焊焦、焊穿的质量通病得到了根本改善。现场土工布、防水板铺设美观、平顺，可操作性和观感质量都得到大幅度提高，有效的防止了隧道渗漏质量事故的发生。

3．适用范围

本工法适用于隧道防水板铺设施工。

4．工艺原理

采用超声波焊接工艺是利用当超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温，又由于塑料导热性差，热量不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速融化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。

现场采用超声波焊接工艺后不但节省了人力，而且大大提高了工作效率，加快了施工进度，同时成本得到了有效控制。

5．施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

图5.1 防水板超声波焊接机

5.2操作要点

（1）基面检查

防水层铺设前应先对隧道进行断面检查，对初期支护喷射混凝土表面进行处理，切除锚杆头和钢筋露头，确保喷射混凝土表面平整后方可铺设土工布、安设环向透水盲管，铺设、焊接防水板。

（2）铺设无纺布

用射钉将垫圈、土工布平整顺直地固定在基层上，土工布两幅搭接宽度不小于50mm，铺设平顺、无隆起、无皱褶。作为防水板固定点的热熔垫圈间距为拱部0.5～0.8米、边墙0.8～1.0米，梅花形布置。

（3）超声波焊接机调试

接通电源: 电源为220V、50Hz单项电源。接通后检查工作指示灯是否发亮，如果不亮，检查保险管。

仪器调试: 电源接通后，按住面板上的红色“调试按钮”。观察“调谐指示表”表盘。一边按“调试按钮”，一边旋转“调谐”旋钮。直到空载相对电压达到最小值为准。达到最小值后为焊接机的最佳工作状态。

（4）铺设防水板，超声波焊接

将防水板固定到预定位置后，手持超声波焊接机，超声波焊接机与防水板面保持垂直，再用力压紧并按下焊接机开关，融化防水板后，在焊接枪头压入防水板约0.5mm 时，即可停止焊接，单点焊接持续时间月2~3秒，焊接时必须将防水板与垫圈压密贴，否则将严重影响焊接质量。每个焊点完成后，焊枪对焊点在3秒内保持一定压力，防止过早松开时因焊点处防水板未冷却而撕裂。

焊点数量：边墙部位每个垫圈焊3个点，拱部每个垫圈焊4个点，且宜均匀布置于垫圈上，以保证焊接牢固。

图4 超声波焊接方法

图5 超声波焊接效果图

6．机具设备配置

防水板超声波焊接机基本构件介绍如下：①焊枪、②超声波发生器。分别见下图

图 2 超声波焊枪图3 超声波发生器

其中超声波焊枪重量为1KG，超声波发生器重量为3KG，重量较轻，方便工人操作。

7．质量控制

7.1做好初期支护基面的处理，确保喷射混凝土表面平整后方可铺设土工布、安设环向透水盲管，铺设、焊接防水板。

7.2将防水板横向中线同隧道中线对齐重合。由拱顶向侧墙方向铺设。铺挂时应留出足够的空余量（一般留5%的余量），保证足够的松弛度，避免防水板被砼压紧过度，拉裂，甚至防水板被拉断裂造成渗漏水。

7.3超声波焊接机调试过程中，按“调试按钮”同时旋转“调谐”旋钮，直到空载相对电压达到最小值为准。达到最小值后为焊接机的最佳工作状态。

7.4使用超声波焊接机时，超声波焊接机与防水板面要保持垂直，再用力压紧并按下焊接机开关，融化防水板后，在焊接枪头压入防水板约0.5mm时，即可停止焊接，单点焊接持续时间月2~3秒，焊接时必须将防水板与垫圈压密贴。

7.5每个焊点完成后，焊枪对焊点在3秒内保持一定压力，防止过早松开时因焊点处防水板未冷却而撕裂。

8．安全措施

施工中，严格遵照隧道或地下工程相关规范、规程关于安全方面的规定，确保施工安全。同时，重点注意以下几点：

8.1施工前做好操作人员的技术交底和岗位培训工作，定人定岗，考核合格后方可上岗，并对机具进行检查调试，严格按照设备操作规程实施，配给各种所需材料，严格按照施工技术规范施工。

8.2防水层施工是以高空作业为主，因此必须注意：在台架上高空作业时，除在作业台架上设置防跌落的栏杆外，作业人员必须系安全带，为防止作业台架滑动，要放置止楔后才能开始作业，为确保作业安全应有足够的照明亮度，要采取防止材料和工具等从作业台架上掉落以免砸伤其他通行作业人员的相关措施。

8.3土工布、防水板皆为易燃材料，必须采取可靠的防火措施，堆放这些材料场所不准使用明火。

9．环保措施

9.1建立专职的环境保护管理组织机构，健全环境保护管理体系，强化环保管理，广泛宣传教育，提高思想认识，增强环保意识。

9.2坚持环境保护工作“三同时”的原则，与设计、施工统筹规划、同步运作。

9.3建立“三级”检查落实制度，即领导层抓全面，管理层抓重点，实施层抓具体落实。内部建立“包保责任制”，运用行政和经济手段，加强环保工作的落实。

10．效益分析

10.1施工进度对比

表1 热风性焊接与超声波焊接施工进度对比

通过对比分析可以发现，超声波焊接开机即可焊接，节约了热风性焊接的预热等待时间，同时焊点质量大幅提高，大大减少了重复焊接浪费的时间。另外，在实际施工时，热风性焊接需要在垫圈与防水板之间将二者吹融化后再采用手压的方式将防水板与热熔垫圈按压在一起，由于防水板宽度为3米，位于防水板中间处的焊接无法保证及时按压，需要两个工人配合，造成每卷防水板中部的焊接质量不理想，而超声波