淺談工廠化機械加工型鋼施工技術

劉國杰

摘要：介紹了工廠化機械加工型鋼的施工技術，解決了傳統隧道型鋼拱架加工存在的質量難以管控等問題，為以后在施工現場進行工廠化流水線作業打下了良好的基礎，使隧道初期支護安全質量有了源頭保證。

關鍵詞：型鋼；拱架加工；冷彎；焊接

中圖分類號：TU755文獻標識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）08－0066－02

傳統隧道型鋼拱架加工是在隧道洞口附近采用小型設備進行小作坊式加工，往往存在質量難以管控等問題，影響了隧道的安全施工。如何保證型鋼加工質量、控制初期支護安全成為本工程的安全質量管控要點。型鋼機械化加工工廠將徹底改變傳統隧道施工型鋼拱架加工、安裝安全質量隱患突出的弊端。

1工程概況

中鐵三局五公司承攬的廣通至大理鐵路擴能改造工程中二標段共有6個隧道，總長度為4.829 km，鋼拱架工程量約為7 315 t。

2工廠化加工優勢

2.1經濟效益高

通過建立機械化型鋼加工廠減少了人員和設備的投入，降低了成本，提高了工作效率，與傳統加工方式相比具有較高的經濟效益。傳統的拱架加工位于隧道洞口，場地局限性大，難以進行標準化布局，且占用臨時用地多，人員、設備重復投入量大，產能低（每天3～5榀）。采用工廠化加工型鋼拱架占地面積相對較小，采用專業設備實行工廠化流水線作業，設備吊運全部使用龍門吊吊裝，減少了工人作業勞動強度，節省了人力、物力；采用工廠化布局，便于安全質量管理，生產效率高（每天15～18榀）。

2.2保證加工質量

鋼拱架集中加工時，配備了統一的機械設備，采取了統一的生產工藝和管理措施，從而保證了型鋼拱架的質量，使隧道初期支護安全質量有了源頭保證。

2.2.1加工工藝標準

由于采用了專業設備，實行流水線作業，每道工序都有專業技術人員依照質量標準控制加工質量。專業設備、專業技術人員、專業施工標準保證了型鋼拱架的加工質量。

2.2.2加工精度高

由于采用了先進的施工機械設備，型鋼各部位加工精度高，進一步提升了拱架的質量，且便于拱架現場安裝。

2.2.3管理集中

型鋼拱架實行工廠化加工后，隧道所有拱架在工廠加工，生產單一、管理集中，再加上嚴格的數量控制措施，杜絕了偷工減料的可能性，為隧道的施工安全提供了有力保證。

3施工工藝流程和操作要點

3.1施工工藝流程

型鋼拱架施工工藝流程見圖1.

3.2操作要點

3.2.1工字鋼彎曲

工字鋼彎曲是型鋼拱架成型

的關鍵。工字鋼冷彎采用WGJ-250

型冷彎機，冷彎時將工字鋼放在

冷彎機上，由兩個電機帶動減速

機轉動，靠摩擦力帶動工字鋼行

走，從而達到彎曲效果（見圖2）。

通過量取工字鋼的外弧長、外弦

長和弦高（見圖3），對工字鋼彎

曲的弧度進行校對，符合所需弧

度后方可進行批量生產，并對每

一節工字鋼進行校對，防止在彎

曲過程中由于液壓千斤頂的自卸

和工字鋼的回彈，造成工字鋼彎

曲弧度達不到設計要求。如果發現工字鋼彎曲超標，應及時糾正，一直到彎曲達到所要求的弧度。達到設計所需的弧度后關閉液壓系統，啟動機械傳動系統，使主動滾輪轉動并依靠摩擦力帶動型鋼平穩緩慢前行，從而實現連續冷彎作業。

圖2工字鋼冷彎 圖3工字鋼冷彎后測量

彎曲完成后將工字鋼吊至半成品加工區，在冷彎結束后，關閉機械傳動系統，同時啟動液壓系統，使液壓缸收回。

3.2.2工字鋼的切割

吊至半成品加工區完成彎曲后的工字鋼，要將多余部分切割掉。切割時采用手工火焰切割機進行切割。開始切割時，先用預熱火焰加熱金屬邊緣，通過乙炔和氧氣燃燒產生的熱量預熱金屬表面，使預熱處金屬達到燃燒溫度，即在割件表面層呈現將要熔化的狀態時，再放出高壓氧進行切割。切割時割嘴與被切割金屬表面的距離應根據火焰焰心長度來決定，最好使焰心尖端距割件1.5～3 mm，絕不能使火焰焰心觸及割件表面。

Introduction to the Application of the Project Cost Management in Construction Project Cost

He Derong

Abstract: The application of project cost management in construction cost of the analysis, it proposes strengthening the construction cost of the project cost management strategies applied in order to constantly improve the level of construction cost, and promote the development of construction projects.

Key words: construction; cost; project; costs

為了保證割縫質量，在整個切割過程中，割嘴到割件表面的距離應保持一致，從而達到切割工字鋼的目的。

3.2.3剪板

將鋼板用CG1-30B型雙割炬半自動切割機切割成固定寬度板條（見圖4）。在使用前必須仔細檢查切割機各部位，同時要檢查氣體分配各閥門、割炬和連接通路，然后點火并觀察火焰是否正常。確定無誤后再在被切割鋼板上放平特制軌道，根據切割厚度選好割嘴，調整速度后方可進行切割。切割完成后用WGJ-250液壓聯合沖剪機裁成所需尺寸（見圖5）。

圖4板條切割圖5連接板剪切

3.2.4連接板沖孔

連接板的沖孔同樣也是利用WGJ-250液壓聯合沖剪機完成。鉆孔前設置鉆孔參數，包括孔徑、孔深、孔間距等，然后安裝鉆頭，再將工件加牢。加牢工件后啟動沖剪機進行沖孔，液壓缸產生的液壓壓力經杠桿增力放大后轉化為沖壓工作壓力將鋼板的分子間結構分離，使其脫離，達到沖孔的效果。一個連接板鉆孔時間為2 min。

3.2.5型鋼與連接板的焊接

工字鋼與鋼板焊接，要求鋼板與工字鋼保持垂直，位置統一，焊縫飽滿。焊接采用CO2氣體保護焊，由于CO2氣體保護焊電弧可見性好，有利于觀察，焊絲能準確對準焊接，不會產生焊接夾渣、裂紋、砂眼、假焊、焊縫不飽滿等缺陷。

焊接過程中將CO2氣體保護焊槍安裝在設備上，依靠人工操作設備，通過設定參數，進行手動焊接，完成鋼拱架型鋼的焊接。

CO2氣體保護焊是以CO2為保護氣體進行焊接，主要由電源、控制箱、供氣系統、送絲機構、焊槍等組成。焊接工序分為以下三步：①焊接前調節好焊接參數，左手拿面罩，右手拿焊槍，打開氣閥開關，提前送氣。②啟動按鈕，接通焊接電源，送出焊絲，將焊絲與焊件短路，引燃焊接電弧，使焊機進入正常工作狀態。③將構件起始端充分融合后，使焊絲保持一定的高度（一般為不焊絲直徑的10倍）和角度，按選定的速度沿接縫前移，焊接時，焊絲沿導電嘴連續送進，CO2氣體按一定的流量由噴嘴不斷流出，焊絲末端、電弧、熔池被CO2氣體包圍，從而使焊接區形成一個封閉區，隨著焊槍絲的移動，熔池凝固形成焊縫。焊接結束后，注意將弧坑填滿，然后松開焊槍手柄后的上的羥基，焊絲便停止送進，電弧也將熄滅，但要繼續送入CO2氣體保護熔池。經過一段時間后，再將羥基全部松開，關閉氣閥，停止送氣。

CO2氣體保護焊有以下幾個優點：①焊接成本低。由于CO2氣體和焊絲的價格低廉，因此焊接成本低。②焊接變形小。由于電弧熱量集中、線能量低，CO2氣體具有較強的冷卻作用，使焊件受熱面積小，特別是焊接薄板時，變形很小。③生產效率高。CO2氣體保護焊的電流密度大，電弧熱量集中，焊絲的熔化效率高，母材的熔透厚度大，焊接速度快，焊后不需清渣，因此能夠顯著提高生產效率，同時也節省電能。④電弧可見性好。采用CO2氣體保護焊有利于觀察，焊絲能準確對準焊接件。

3.2.6型鋼拱架的檢測

對型鋼拱架進行檢測時（見圖6），應設置專門的拱架檢測模型，型鋼冷彎、焊接加工完成后，在檢測模型上試拼，合格后，在成品區內進行分類存放（見圖7）。

圖6拱架檢測 圖7拱架存放區

3.2.7型鋼拱架的數量控制

各個隧道作業施工隊提前15 d填報生產計劃，加工廠按照施工填報計劃提前3 d將檢測合格的型鋼拱架運至施工現場。生產和領取過程必須由施工隊隊長、隧道經理部、專管生產副經理簽認，生產和使用過程同時建立出場臺賬和使用臺賬。

施工作業隊每月對型鋼拱架生產、使用數量進行匯總，對照施工生產進度和設計圖紙核對拱架需求量，確保拱架使用數量與設計數量保持一致，杜絕偷工減料行為。

3.3其他操作要點

3.3.1冷彎

冷彎時應注意彎曲模具要嚴格按拱架各單元的弧度制作，否則冷彎后的型鋼與設計尺寸不符，直接導致拱架各單元不能精確拼裝；冷彎平臺要保持水平，彎曲模具嚴格與冷彎平臺垂直，否則容易導致彎曲后的型鋼扭曲；測量工字鋼的水平度，超標時，及時進行糾偏；工字鋼冷彎完成后，測量冷彎型鋼的弧度、水平度等指標，即使各項指標符合要求，也要進行二次頂推，防止型鋼彎曲回彈。

3.3.2剪板

剪板時剪板機工作平臺要保持水平；剪板前在剪板機上設置好所剪切板的相關尺寸；尺寸擋板緊貼鋼板端頭，剪板機上的壓板圓柱要緊緊壓住鋼板；調整好板厚與入口間隙，距離為1.2 mm；用腳踩住腳踏開關，切刀自動向下切割鋼板。

3.3.3鉆孔

鉆孔時聯合沖剪機操作箱夾件平臺要保持水平；沖孔前，要將工件夾緊，方可開動機器；鉆孔完成后，待鉆床自動停止工作后，方可取出工件。

3.3.4焊接

焊接時需注意以下幾點：焊接前調節好焊接參數，打開氣閥開關，提前送氣；焊接時，焊絲從導電嘴伸出的長度為10～15 mm，焊接速度為18～36 m/h，送絲的速度決定了焊接電流的大小，送進速度要均勻；焊接過程中，CO2氣體要不斷流出，焊絲末端、電弧、熔池要全部被CO2氣體包圍，使焊接過程飛濺降低到最小程度，焊縫成型良好。

4結束語

工廠化機械型鋼加工在中鐵三局五公司尚屬首次運用，集中設置型鋼加工廠，進行機械化施工能夠有效提高企業生產效率、降低生產消耗、控制產品質量，為以后在施工現場進行工廠化流水線作業打下了良好的基礎。

工廠化機械型鋼在本工程中的應用，實現了工廠化機械加工鋼拱架的流水線作業，保證了型鋼拱架的本體質量，使隧道初期支護安全質量有了源頭保證。

〔編輯：劉曉芳〕

On Construction Technology Machining Steel Factory

Liu Guojie

Abstract: This paper introduces the construction technology machining steel factory, to solve the quality of traditional steel arch tunnel existed difficult process control and other issues, at the construction site for the future factory assembly line work has laid a good foundation for the initial tunnel support with the source of safety and quality assurance.

Key words: steel; gantry machining; cold-formed; welding

CO2氣體保護焊有以下幾個優點：①焊接成本低。由于CO2氣體和焊絲的價格低廉，因此焊接成本低。②焊接變形小。由于電弧熱量集中、線能量低，CO2氣體具有較強的冷卻作用，使焊件受熱面積小，特別是焊接薄板時，變形很小。③生產效率高。CO2氣體保護焊的電流密度大，電弧熱量集中，焊絲的熔化效率高，母材的熔透厚度大，焊接速度快，焊后不需清渣，因此能夠顯著提高生產效率，同時也節省電能。④電弧可見性好。采用CO2氣體保護焊有利于觀察，焊絲能準確對準焊接件。

3.2.6型鋼拱架的檢測

對型鋼拱架進行檢測時（見圖6），應設置專門的拱架檢測模型，型鋼冷彎、焊接加工完成后，在檢測模型上試拼，合格后，在成品區內進行分類存放（見圖7）。

圖6拱架檢測 圖7拱架存放區

3.2.7型鋼拱架的數量控制

各個隧道作業施工隊提前15 d填報生產計劃，加工廠按照施工填報計劃提前3 d將檢測合格的型鋼拱架運至施工現場。生產和領取過程必須由施工隊隊長、隧道經理部、專管生產副經理簽認，生產和使用過程同時建立出場臺賬和使用臺賬。

施工作業隊每月對型鋼拱架生產、使用數量進行匯總，對照施工生產進度和設計圖紙核對拱架需求量，確保拱架使用數量與設計數量保持一致，杜絕偷工減料行為。

3.3其他操作要點

3.3.1冷彎

冷彎時應注意彎曲模具要嚴格按拱架各單元的弧度制作，否則冷彎后的型鋼與設計尺寸不符，直接導致拱架各單元不能精確拼裝；冷彎平臺要保持水平，彎曲模具嚴格與冷彎平臺垂直，否則容易導致彎曲后的型鋼扭曲；測量工字鋼的水平度，超標時，及時進行糾偏；工字鋼冷彎完成后，測量冷彎型鋼的弧度、水平度等指標，即使各項指標符合要求，也要進行二次頂推，防止型鋼彎曲回彈。

3.3.2剪板

剪板時剪板機工作平臺要保持水平；剪板前在剪板機上設置好所剪切板的相關尺寸；尺寸擋板緊貼鋼板端頭，剪板機上的壓板圓柱要緊緊壓住鋼板；調整好板厚與入口間隙，距離為1.2 mm；用腳踩住腳踏開關，切刀自動向下切割鋼板。

3.3.3鉆孔

鉆孔時聯合沖剪機操作箱夾件平臺要保持水平；沖孔前，要將工件夾緊，方可開動機器；鉆孔完成后，待鉆床自動停止工作后，方可取出工件。

3.3.4焊接

焊接時需注意以下幾點：焊接前調節好焊接參數，打開氣閥開關，提前送氣；焊接時，焊絲從導電嘴伸出的長度為10～15 mm，焊接速度為18～36 m/h，送絲的速度決定了焊接電流的大小，送進速度要均勻；焊接過程中，CO2氣體要不斷流出，焊絲末端、電弧、熔池要全部被CO2氣體包圍，使焊接過程飛濺降低到最小程度，焊縫成型良好。

4結束語

工廠化機械型鋼加工在中鐵三局五公司尚屬首次運用，集中設置型鋼加工廠，進行機械化施工能夠有效提高企業生產效率、降低生產消耗、控制產品質量，為以后在施工現場進行工廠化流水線作業打下了良好的基礎。

工廠化機械型鋼在本工程中的應用，實現了工廠化機械加工鋼拱架的流水線作業，保證了型鋼拱架的本體質量，使隧道初期支護安全質量有了源頭保證。

〔編輯：劉曉芳〕

On Construction Technology Machining Steel Factory

Liu Guojie

Abstract: This paper introduces the construction technology machining steel factory, to solve the quality of traditional steel arch tunnel existed difficult process control and other issues, at the construction site for the future factory assembly line work has laid a good foundation for the initial tunnel support with the source of safety and quality assurance.

Key words: steel; gantry machining; cold-formed; welding

CO2氣體保護焊有以下幾個優點：①焊接成本低。由于CO2氣體和焊絲的價格低廉，因此焊接成本低。②焊接變形小。由于電弧熱量集中、線能量低，CO2氣體具有較強的冷卻作用，使焊件受熱面積小，特別是焊接薄板時，變形很小。③生產效率高。CO2氣體保護焊的電流密度大，電弧熱量集中，焊絲的熔化效率高，母材的熔透厚度大，焊接速度快，焊后不需清渣，因此能夠顯著提高生產效率，同時也節省電能。④電弧可見性好。采用CO2氣體保護焊有利于觀察，焊絲能準確對準焊接件。

3.2.6型鋼拱架的檢測

對型鋼拱架進行檢測時（見圖6），應設置專門的拱架檢測模型，型鋼冷彎、焊接加工完成后，在檢測模型上試拼，合格后，在成品區內進行分類存放（見圖7）。

圖6拱架檢測 圖7拱架存放區

3.2.7型鋼拱架的數量控制

各個隧道作業施工隊提前15 d填報生產計劃，加工廠按照施工填報計劃提前3 d將檢測合格的型鋼拱架運至施工現場。生產和領取過程必須由施工隊隊長、隧道經理部、專管生產副經理簽認，生產和使用過程同時建立出場臺賬和使用臺賬。

施工作業隊每月對型鋼拱架生產、使用數量進行匯總，對照施工生產進度和設計圖紙核對拱架需求量，確保拱架使用數量與設計數量保持一致，杜絕偷工減料行為。

3.3其他操作要點

3.3.1冷彎

冷彎時應注意彎曲模具要嚴格按拱架各單元的弧度制作，否則冷彎后的型鋼與設計尺寸不符，直接導致拱架各單元不能精確拼裝；冷彎平臺要保持水平，彎曲模具嚴格與冷彎平臺垂直，否則容易導致彎曲后的型鋼扭曲；測量工字鋼的水平度，超標時，及時進行糾偏；工字鋼冷彎完成后，測量冷彎型鋼的弧度、水平度等指標，即使各項指標符合要求，也要進行二次頂推，防止型鋼彎曲回彈。

3.3.2剪板

剪板時剪板機工作平臺要保持水平；剪板前在剪板機上設置好所剪切板的相關尺寸；尺寸擋板緊貼鋼板端頭，剪板機上的壓板圓柱要緊緊壓住鋼板；調整好板厚與入口間隙，距離為1.2 mm；用腳踩住腳踏開關，切刀自動向下切割鋼板。

3.3.3鉆孔

鉆孔時聯合沖剪機操作箱夾件平臺要保持水平；沖孔前，要將工件夾緊，方可開動機器；鉆孔完成后，待鉆床自動停止工作后，方可取出工件。

3.3.4焊接

焊接時需注意以下幾點：焊接前調節好焊接參數，打開氣閥開關，提前送氣；焊接時，焊絲從導電嘴伸出的長度為10～15 mm，焊接速度為18～36 m/h，送絲的速度決定了焊接電流的大小，送進速度要均勻；焊接過程中，CO2氣體要不斷流出，焊絲末端、電弧、熔池要全部被CO2氣體包圍，使焊接過程飛濺降低到最小程度，焊縫成型良好。

4結束語

工廠化機械型鋼加工在中鐵三局五公司尚屬首次運用，集中設置型鋼加工廠，進行機械化施工能夠有效提高企業生產效率、降低生產消耗、控制產品質量，為以后在施工現場進行工廠化流水線作業打下了良好的基礎。

工廠化機械型鋼在本工程中的應用，實現了工廠化機械加工鋼拱架的流水線作業，保證了型鋼拱架的本體質量，使隧道初期支護安全質量有了源頭保證。

〔編輯：劉曉芳〕

On Construction Technology Machining Steel Factory

Liu Guojie

Abstract: This paper introduces the construction technology machining steel factory, to solve the quality of traditional steel arch tunnel existed difficult process control and other issues, at the construction site for the future factory assembly line work has laid a good foundation for the initial tunnel support with the source of safety and quality assurance.

Key words: steel; gantry machining; cold-formed; welding