埋弧电焊工艺在桥梁高墩施工中的应用

李庆妮

(山西省高速公路开发有限公司，山西太原 030006)

1 工程简介

太古高速公路S7标为太古高速公路与古交市滨河路之间的连接线，起止里程为LK0+000～LK1+970，全长1.97 km，位于古交市河口镇，沿线途经河下村和三岔口村，设计标准为一级公路，设计速度60 km/h，路基宽度20 m。主要工程量有路基填筑17.9 万 m3，挖方984.6 m3;浆砌片石挡墙 2.5 万 m3;LK0+582 汾河大桥1座/781 m共六联;LK1+710三岔口汾河大桥1座/390 m共三联，两桥均为装配式预应力混凝土先简支后连续箱梁，下部采用双柱式桥墩，预应力盖梁，钻孔灌注桩基础共91根;124 m长防护太钢矿粉管盖板涵，桩基62根，盖板102块;LZK1+455.172三岔口村跨引黄管道分离式立交桥1座，为现浇预应力混凝土连续箱梁，桩基8根。由于施工工期非常紧张，竖向主筋的连接成为影响进度和质量的关键。通过认真比选，在高墩主筋连接工艺中一种新的施工技术工艺——埋弧电焊(亦叫竖向钢筋埋弧电焊)，显著提高了工程质量，取得了很好的经济效益。

2 竖向钢筋埋弧电焊原理及特点

1)基本原理:利用被焊钢筋端头之间的电弧熔化覆盖在周围的焊剂，从而获得2 000℃以上的高温，使被焊钢筋端头均匀地熔化，再经挤压而形成焊接接头。

2)竖向钢筋埋弧电焊工艺的特点:a.质量稳定。b.生产率高。c.无弧光及烟尘很少，安全环保。d.成本低。

3 竖向钢筋埋弧电焊钢筋连接工艺

3.1 适用范围

钢筋混凝土结构中的竖向或倾斜度在4∶1的范围内的斜向钢筋，直径一般在16 mm～32 mm的Ⅰ级，Ⅱ级，Ⅲ级钢筋。

3.2 设备和材料配置

1)设备:装焊剂铁铲1把、500 A及其以上电焊机1台。2)材料:钢筋、焊剂、石棉绳。

图1 竖向钢筋埋弧电焊示意图

3.3 工艺和具体操作方法

1)工艺顺序。a.检查钢筋、焊剂是否满足要求;b.检查焊接设备、工具及电源;c.固定焊接夹具，装焊剂;d.引弧、稳压、加压、顶锻保温，收集剩余焊剂;e.拆除夹具，打掉熔渣、检查焊接接头质量。竖向钢筋埋弧电焊示意图如图1所示。

2)施焊过程包括四个连续阶段:引弧过程、电弧过程、电渣过程、顶压过程。

3)主要焊接参数见表1。

表1 焊接参数表

4)操作方法。a.将电焊机、控制器调节至所需数值;b.焊枪Ⅰ、焊枪Ⅱ、焊接电缆和控制电缆按图连接好;c.把焊枪上的下夹钳夹在固定的钢筋上，把待焊的钢筋夹在上夹钳上，使导套上端与导柱上的刻线对正;d.填加HJ431焊剂至焊剂筒，以装满为准;e.接通电源，开始引弧，电压表指示30 V左右，此后电压值逐渐升高，保持熔池电压在40 V左右，待焊枪上仪表红灯熄灭时，加压断电，至此一个接头焊完。在保温期拔下快速接头，插入另一准备好的焊枪上，如此交替焊接;f.冬季施工采取缓慢冷却法，延长焊接通电时间并适当增加焊接电流，延长打渣时间。

3.4 竖向钢筋埋弧电焊操作中需注意事项

1)要严格执行焊接接头挂牌制;

2)操作人员必须持有培训考试合格证，实行专人专机;

3)焊接前要检查焊剂、夹具、钢筋接头部位是否满足要求，选择合理的焊接参数;

4)焊接过程中要注意观察焊接电压、电流及焊接速度。

3.5 质量检查和常见缺陷处理

1)取样数量及方法:竖向钢筋埋弧电焊接头的外观应逐个检查。力学性能检测时，以300个同牌号钢筋、同规格接头为一批，不足300个按一批计算，每批次随机抽取3个接头进行拉伸试验。

2)外观检查:a.焊点是否均匀，焊缝表面有无烧伤、气孔、咬边、夹渣、裂缝等缺陷。b.接头轴线偏位不超过钢筋直径的0.1，且不大于2 mm。c.焊包凸出钢筋表面高度不小于4 mm。d.接头处弯折角不大于3°。

3)力学性能检验:随机抽取3个接头进行拉伸实验，三个试件的抗拉强度均不得低于该钢筋母材规定的抗拉强度，若有一个试件的抗拉强度小于规定值，再取6个试件进行复验，复验结果有一个试件强度小于规定值，则判定该批接头不合格。

4)常见缺陷及防范措施:a.偏心，矫直钢筋，并正直安放钢筋，顶压用力适当，及时修夹具。b.弯折，矫直钢筋，并正直安放钢筋，适当延长夹具松开时间。c.咬边，适当调整焊接参数，矫直钢筋，均匀运条。d.未熔合，加大焊接电流，采取适当的手法。e.焊包不均，处理钢筋端部使平整，钢筋位置正中，风大时，增加一人扶正。f.焊包下流，在焊剂筒下部间隙用石棉布或耐火棉塞严。g.气孔，焊件表面清理干净，焊剂烧烤干燥。

3.6 钢筋连接经济技术比较

钢筋连接经济技术的比较表见表2。

表2 钢筋连接经济技术比较表

4 结语

埋弧焊是一种重要的焊接方法，也是一种综合效益极好的技术，其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光以及烟尘很少、成本低等等优点，与绑扎搭接法、手工电弧焊法、剥肋滚压直螺纹法、镦粗直螺纹法、套筒挤压连接法等相比，其耗用钢材分别约是其 1/28，1/9，1/3，1/2，1/7，单个接头成本分别约是 30%，40%，20%，50%，20%。埋弧电焊工艺的使用使得生产率大大提高，费用大大降低，该技术已经成为板材焊接、压力容器、管段制造、箱形梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法，随着竖向钢筋埋弧焊技术和设备的快速发展以及日益广泛应用，现在已经有取代后者的发展趋势。相信在今后的桥梁墩身钢筋现场焊接施工中必将得到广泛的应用，占据更大的市场份额，创造更大的经济效益。

［1］ 金旭川.建筑钢筋工程施工技术、质量控制与施工实务全书［M］.长春:吉林科技出版社，2003.

［2］ JGJ 18-2012，钢筋焊接及技术规程［S］.

［3］ JGJ 18-2003，钢筋焊接及验收规程［S］.