碎石基床整平船樁腿齒條修補工藝

李家林，朱春峰，林祥標，王明祥，王利江

碎石基床整平船樁腿齒條修補工藝

李家林，朱春峰，林祥標，王明祥，王利江

（中交一航局第二工程有限公司，山東青島266071）

為滿足港珠澳大橋島隧工程后續沉管安裝需求，保障施工和船機設備安全，對碎石基床整平船抬升齒條進行檢測修補。文中介紹了齒條修補背景、修補范圍和修補工藝，利用最簡單有效的工藝，恢復了整平船性能，為后續沉管安裝提供了設備保障。

碎石基床；整平船；樁腿；齒條；修補工藝

1 工程概況

港珠澳大橋島隧工程沉管隧道穿越珠江口廣州、深圳西部港區出海主航道，沉管段長5 664m，共有沉管33節。沉管截面采用兩孔一管廊形式，標準沉管長180m，寬37.95 m，單節重75 000 t。

隧道基槽開挖后，首先進行2.0 m厚的塊石拋填及夯平，然后進行碎石基床鋪設。碎石基床鋪設厚度為1.3 m，壟頂寬度1.8 m，壟溝寬度1.05m，采用碎石基床整平船“津平1”施工（圖1）。

2 齒條磨損狀況

整平船于2012年建造完成抵達港珠澳大橋島隧工程施工現場后，連續完成24節大型沉管碎石基床的鋪設施工，抬升機構實際運行已近900 h，遠遠超過了樁腿齒輪齒條700 h的設計使用壽命。經檢測，發現的主要問題有齒面的變形、齒面的裂紋、齒面的磨損、齒頂的磨損等。

圖1 碎石基床施工圖Fig.1 Construction ofgravelsubgrade

3 齒條修補范圍

整平船樁腿直徑2 800 mm，總長為90m，壁厚50 mm，單根重量約450 t。每根樁腿單側335個齒，共計2 680個齒，齒間距251.33 mm，齒寬140 mm，齒高154mm，齒條母材的材質為ASTMA514Q，屈服強度690 MPa。

經過檢測，齒面最大裂紋為長100 mm，深9 mm，齒頂磨損最大為20 mm，按照設計要求，需要修補的齒共計447個，主要集中在樁底以上45～65m范圍之間。

4 齒條修補工藝

齒面裂紋需經探傷后打磨去除，齒面磨損和齒頂磨損需要采取堆焊的方式將齒形填充完整，再通過手工打磨，將齒形打磨至設計要求的形狀[1]。

齒條修補工藝流程為:表面清理（清洗、打磨等）→無損檢測→二次清理打磨→預熱→測溫→堆焊→保溫→打磨修型→無損檢測→驗收[2-5]。

4.1 齒條缺陷確認與清除

內部裂紋、夾渣等缺陷采用相控陣檢測，檢測出缺陷的尺寸、位置信息，并作出標記，后續采用打磨清除缺陷，做好焊接修補準備。

按照圖紙及設計要求進行齒形檢測，測得齒面磨損量及齒頂磨損量的準確數值，對不符合要求的齒進行標記，后續進行堆焊及打磨處理。

4.2 焊前預備

焊接人員必須是通過CCS或ABS考試的持證焊工。焊條采用奧林康TENACITO80CLφ3.2或φ4.0，焊條使用前必須在350～400℃溫度下烘焙1 h，之后在100～150℃之間保溫，焊工領用焊條時每次領用2.5 kg，領用后必須放于通電保溫桶內保溫，桶內溫度保持120℃左右，保溫時間最長4 h，超過此時間的焊條必須返回焊材間再次烘干后方可使用，烘干次數最多為3次。

在所需補焊或堆焊的齒條周圍搭建加熱工裝，固定電加熱設備，為齒條進行預熱及保溫。在焊接施工區域周圍搭設相應的平臺或腳手架，保證施焊的位置和空間。焊接現場四周應安裝擋風設施，避免焊接過程中風速過大導致焊接件冷卻速度過快。不可在齒條上隨意點焊、搭焊和不按加熱要求焊接。

4.3 缺陷清理

對不符合要求的齒形采用打磨或加熱的方式去除表面油污、氧化皮、鐵銹等雜質。

焊前將齒面或裂紋部位打磨光滑圓順，待修補位置周邊至少50 mm范圍內的油污、鐵銹等雜質必須清理干凈，之后對待焊部位進行MT100%（干式）檢測，確認表面裂紋和缺陷已去除干凈。

4.4 齒面缺陷打磨凹槽修補

焊接工位需合理劃定區域，齒條修復期間采取多工位同時施工，焊接及打磨工位之間保證至少10m間距，確保焊接、打磨施工不相互影響。

對實施修補的單個齒距范圍內進行預熱，焊接時最低預熱和道間溫度為200℃，最高預熱和道間溫度為230℃，所有焊接均應在此溫度區間內進行，預熱、后熱的加溫速率和降溫速率控制在100℃/h（不小于2 h）。

焊接施工前，提前安排對計劃修補的齒進行預熱，專人檢測、記錄預熱溫度，預熱完成后焊接工作才能正常開始。

齒面加溫必須確保焊縫受熱均勻。

SMAW單道焊最大寬度不得超過10 mm（φ4.0 mm焊條），熱輸入控制在1.8～2.3 kJ/mm。

焊道采用回火焊道技術，即最后兩層焊接順序從坡口兩邊向中間焊接，如圖2所示，具體位置的焊接工藝要求執行WPS文件。

圖2 焊道順序圖Fig.2 Sequenceofwelding

焊接完成后立即開始后熱，后熱溫度280℃± 20℃，保溫時間最少2 h。

整個修補焊接過程中焊縫加熱及保溫必須一直保持到后熱結束，后熱完成后，焊件冷卻降溫速率應≤100℃/h，并繼續使用硅酸鋁纖維毯雙面覆蓋焊縫直至冷卻至室溫。

齒面修復結束冷卻至室溫，將齒面打磨平整，打磨后測量齒面磨損量及齒頂磨損量，磨損量應在設計允許的最大磨損范圍內。齒面和齒頂的磨損量測量參照原測量方法，利用齒條模板和測量工具進行測量。

4.5 齒面或齒頂堆焊修補

齒面堆焊的焊縫高度要按照測量出的磨損量值加上3 mm堆焊打磨量實施，例如齒面實測磨損量為6mm，按照設計要求齒面堆焊的焊縫高度至少為6mm+3mm打磨余量。

齒頂堆焊的堆焊高度要按照測量出的磨損量值確定，例如齒頂實測磨損量為15 mm，按照設計要求需要保證全齒高為152 mm±1 mm，則齒頂堆焊的高度至少為15mm+3mm打磨余量。

齒面或齒頂堆焊結束經后熱并冷卻至室溫后，將堆焊的齒面或齒頂進行打磨平整，打磨后測量齒面磨損量及齒頂磨損量，磨損量應在設計允許的最大磨損范圍內。齒面和齒頂的磨損量測量參照原測量方法，利用齒條模板和測量工具進行。

齒面或齒頂堆焊修補的其他工藝要求與齒面缺陷打磨凹槽修補相同。

4.6 齒條補焊修復后檢測

齒形修磨結束72 h后，對修復部位進行目視檢測，焊縫不容許有可見表面缺陷，同時對齒面或齒頂進行MT100%檢測，確認缺陷完全消除，焊縫達到標準要求。在條件具備的情況下，采用CTOD檢測內部缺陷，確保焊接質量和使用安全。

5 結語

利用齒條修補工藝技術，可在最短時間解決碎石基床整平船抬升齒輪齒條的磨損修復，確保其安全使用，最大限度地滿足港珠澳大橋島隧工程的施工需求，為后續沉管安裝提供設備保障。

[1]GD 09—2007，海上自升式平臺樁腿裂紋檢測與修復指南[S].

GD 09—2007,Guide line for detection and repairof cracks in legs ofoffshoreself-elevatingplatform[S].

[2]AWSD1.1/D1.1M:2010.Structuralwelding code-steel[S].

[3]DIN EN 1714-1997+A1:2002,Ultrasonic testing(UT)of groove welds[S].

[4]ASTME709-2001,Guide formagnetic particle inspection[S].

[5]GB/T 2970—2004，厚鋼板超聲波檢測方法[S]. GB/T 2970—2004,Thicker steel plates-method for ultrasonic inspection[S].

Technological process for repair of rackson legs of riprap leveling ship

LIJia-lin,ZHUChun-feng,LINXiang-biao,WANGMing-xiang,WANG Li-jiang
（No.2Engineering Co.,Ltd.ofCCCCFirstHarbor Engineering Co.,Ltd.,Qingdao,Shandong266071,China）

Tomeet the requirements for subsequent laying of immersed tunnel sections for the island-tunnel project for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge and to ensure the safety of construction and the safety of vessels and equipment,the lifting racks for the riprap leveling shipwas inspected and repaired.The paper introduces thebackground,scope and technology of the repair,and the most simple and effective technology used for the repair,with which the ship's performance was restored to guarantee the equipment requirements for the subsequent installation of immersed tunnelsections.

riprapped foundation bed;leveling ship;supporting leg;rack;repair procedure

U672.7

B

2095-7874（2016）07-0094-03

10.7640/zggw js201607027

2016-05-23

李家林（1971—），男，山東青島市人，高級工程師，一級建造師，注冊設備監理師，船舶運用工程專業。E-mail:378833562@qq.com