浅谈水库闸墩半圆弧钢模板的加工技术
发布时间：2015-07-08 09:18
论文关键词弧形模板 工装设计制造过程组装
论文摘要对水库闸墩半圆弧钢模板的加工工艺做了阐述，详细探讨了零部件加工工艺、装配焊接工艺编制和模板焊接工装的设计，制造过程证明该工艺在保证模板质量的同时，还能提高生产效率，效果较好。
某水库施工中需4j0余吨钢模板，其中有平模板及弧形模板。平模板有2050mm×1400mm、1455mm×1500mm、855mm×1500m／n、455mm×1500arm，弧形模板有闸墩弧形l80。和9o。钢模板，堰背弧形1m半径6o。弧和8m半径10。弧的钢模板。无论是平模板还是弧形模板，其技术要求大致相同：①模板高度和宽度偏差不大于2mm；②模板面板扭曲度不大于2nun；③模板组装，止1：3组合间隙不得大于o．5mm，结合处的错牙高度不得大于o．5mm。下文以半圆弧钢模板的制造来说明如何保证钢模板设计的技术要求。
内顶升的阻力，此时应提升导管。若需提高0．5m～1．0m以上才能灌人混凝土，则此时应拆除一些导管，减小导管在混凝土的埋深，使动力重新大于阻力。
(3)导管的埋深太大或太小都是不利的，埋深太大容易发生导管的断桩事故；埋深太浅容易冲翻孔内硅顶面而将沉渣泥浆卷入，造成夹泥至断桩，也容易发生将导管拔出硅的事故。因此应做到勤提勤拆。
3工程实例
某工程位于钱塘江北岸滨江地块，地基土由冲海相砂土和海湾相软土组成，地下水位较高。由于其土体形成时间较短(系围垦而成)，土体结构差，含砂量高且极不稳定，而且局部地表下有一层厚约4m由直径30cm到100cm的块石组成的块石层，较深处还有零星抛石，所以给桩基的施工带来了很大困难(表1)。经专家研究决定，采用冲击成孔灌注桩方法进行施工。
在该工程中，钻孑l桩施工129根，其中中150em桩120根，中180cm桩9根，各项检测结果显示：
(1)钻孑l取芯：沉渣、混凝土强度等级符合规范要求。
(2)混凝土灌注桩超声波检测：检测设备采用武汉岩海工程技术开发公司生产的rs—st01c一体化数字仪。根据桩身混凝土的均匀性、是否存在缺陷及缺陷的严重程度，可将桩身的完整性分为四类：
i类桩：无缺陷，完整性评定为完整，合格。
ⅱ类桩：局部小缺陷，完整性评定为基本完整，合格。
ⅲ类桩：局部严重缺陷，完整性评定为局部不完整，不合格，经工程处理后可使用。
ⅳ类桩：断桩等严重缺陷，完整性评定为严重不完整，不合格，报废或通过验证确定是否加固使用。
检测结果显示，l类桩占90％以上，无ⅲ、ⅳ类桩。
4结语
冲击成孔灌注桩在水利工程中被大量采用，但也存在不少质量问题。为了保证灌注桩施工质量，勘察及设计人员在选定该桩型前要进行充分论证，并提出详细的施工方案。施工人员要对施工中可能遇到的特殊情况准备多个应对预案。另外，现场监理人员在成孔施工及混凝土浇注过程中必须亲临现场，必要时要下到井下进行验收。确保设计、施工、监理三方工作人员各司其责。此外，对施工中有质量疑问的桩要及早进行检测，以便对缺陷桩进行及时处理，根本解决施工中存在的质量问题，确保基桩质量。
1模板设计图概况
(1)面板a386，2857mm~1500mm1件；圆横肋板a386，3000ramx100ram5件；(3)纵肋板i1槽钢l=1500mm2件；(4)纵肋板ⅱl槽钢l=362mm20件；f51定孔板a366，83mm×42mm12件。
2模板零件的制作
(1)面板的制作
在剪板机上对好尺寸，裁下面板料。为了保证设计要求，误面板差要求：板长2857mm．4-lmm，板宽1500mm±lmm，对角线偏差不大于1．5mm。
将面板料在卷板机上多次卷压，并用曲率样板对比，直至满足设计的弧度要求。
(2)横肋板的制作
在a18钢板原材料上划弧线内外尺寸，并留加工余量5mm；取6o。弧长，然后将6oo弧板，6块对成一个圆环(在平台上预先画好所要求的圆)；弧板对接处刨坡口，手工电弧焊焊接。校平圆环，在立车上车内r906mm、外r1006mm，气割圆环成对称的两半。气割半圆环两端头如图2所示，每5件中有两件需要画线钻孔，横肋板的制作即告完成。
纵肋板i、ⅱ只需按设计长度用10#槽钢截下即可，纵肋i亦需按图纸设计要求划线钻孔中l8。
3焊接工装设计
根据模板设计及技术要求，为了保证制造质量，设计焊接用工装，使制作的模板具有足够的刚性，不会因受载而扭曲变形，并且，模板组合使用时，止口结合处不会产生漏浆现象。
焊接工装分五部分考虑：
(1)焊接平台
2500arm×2000mm×20mm，这是焊接弧形模板的基础保证之一。
(2)内衬体
根据弧形模板横肋板的分布，在面板
中央。
(3)上、下横夹体
上、下横夹体的作用是固定模板框架边的横肋板，并限制面板在焊接过程中移动。上横夹体要保证模板母止口尺寸1o一，用直尺调整垂直后，将上横夹体固定焊接在衬体左侧相关位置上。下横夹体要保证模板公止口尺寸lo，它属前后移动的可动部件，便于焊前安装面板及模板焊成后起卸模板。
(4)纵夹体
穿过内衬体，平放在平台上，连接两纵肋板，并保证模板两边公止口尺寸10+050纵夹体需预制两件。模板焊成后，拉开下横夹体，行车起吊模板，并连同纵夹体一起吊出，等模板冷却后，方可卸下纵夹体。
这时候，另一块纵夹体可继续参与模板的焊接工作。纵夹体制作必须平直，不得扭曲，对角线偏差应不小于lmm，这样才能保证模板的焊接质量。
闸墩半圆弧模板焊接工装总图如图3。
4半园弧模板的焊接
模板制造工程中，焊接是制造的主要工序，它能实现设计要求的形状，并保证模板使用的工程可靠性。
(1)将压好的弧形面板放人焊接工装内衬体上，并将其两端插入纵衬体的止口内，推进下横夹体，将面板固定在工装内。再依次放置纵肋板，边横肋板与纵夹体及上、下横夹体，并用螺栓连接紧固，保证和面板贴紧。焊接纵肋与横肋结合处，即框架四角。为了保证模板的刚度，框架四角的连接处采用连接焊接。
(2)边框焊完后，再将其余横肋板骑放在面板上，等距离平行排放。然后在边纵肋板槽底、槽边结合处点焊，确保横肋贴紧面板。
(3)横肋板焊完后，再将短纵肋拼装上去，点焊牢固。拼时要保证平直，贴紧面板，纵向观察应在等距离的几个直线上。
(4)框架焊接牢固后，对焊接框架与面板的结合处采取点焊法进行焊接，即断续焊接法，其焊点长度30mm，9焊点均匀排布。焊接时要分段，对称焊接，以保证模板不变形。
模板焊接完毕后，松开所有连接螺栓，将下横夹体拉开，行车即可起吊模板和纵夹体。另一纵夹体这时可放人工装内，继续装配焊接。前一纵夹体等模板冷却后卸下。
5半园弧模板的组装与检测
(1)根据模板设计的技术要求，检查模板高度和宽度偏差是否在允许范围之内。因为使用焊接工装时，如果零部件尺寸超差，那么在工装内就可反映出来。所以，零部件必须经过整修合格后，才能放人工装进行焊接。
(2)检查模板是否扭曲。焊接工装在制造时对扭曲要求比较严。模板焊接如按规范操作，则能够保证扭曲度在允差范围内。即模板在焊好后，应等冷却了才能卸掉工装。冷却后卸掉工装在无外力作用下，模板不会发生变形扭曲。
上述两点合格后，对模板进行组装。组装后，模板止口组合间隙不得大于o．5mm，结合处的错牙高度不得大于o．5mm。由于止口的组合间隙在工装设计中已考虑到，在制造模板过程中能够得以避免，保证其间隙在允许范围内。而错牙情况有时与模板的组装有关，如有错牙，可松动相关连接螺栓，调整好止口后，旋紧螺栓即可。如果松动螺栓仍未能调整好错牙问题，可使用手动砂轮在止口结合处磨削，使止口平滑过渡。
模板经组装检验合格后，进行内表面抛光涂油、外表面喷防锈漆处理。
6结论
在半圆弧模板的制造工程中，零部件加工工艺、装配焊接工艺编制和模板焊接工装的设计是很有必要的，它能保证模板的制造质量，提高模板的生产效率。其制造过程证明，该工艺编制合理，工装设计先进，是一种较为科学的钢模板加工方法。
论文摘要对水库闸墩半圆弧钢模板的加工工艺做了阐述，详细探讨了零部件加工工艺、装配焊接工艺编制和模板焊接工装的设计，制造过程证明该工艺在保证模板质量的同时，还能提高生产效率，效果较好。
某水库施工中需4j0余吨钢模板，其中有平模板及弧形模板。平模板有2050mm×1400mm、1455mm×1500mm、855mm×1500m／n、455mm×1500arm，弧形模板有闸墩弧形l80。和9o。钢模板，堰背弧形1m半径6o。弧和8m半径10。弧的钢模板。无论是平模板还是弧形模板，其技术要求大致相同：①模板高度和宽度偏差不大于2mm；②模板面板扭曲度不大于2nun；③模板组装，止1：3组合间隙不得大于o．5mm，结合处的错牙高度不得大于o．5mm。下文以半圆弧钢模板的制造来说明如何保证钢模板设计的技术要求。
内顶升的阻力，此时应提升导管。若需提高0．5m～1．0m以上才能灌人混凝土，则此时应拆除一些导管，减小导管在混凝土的埋深，使动力重新大于阻力。
(3)导管的埋深太大或太小都是不利的，埋深太大容易发生导管的断桩事故；埋深太浅容易冲翻孔内硅顶面而将沉渣泥浆卷入，造成夹泥至断桩，也容易发生将导管拔出硅的事故。因此应做到勤提勤拆。
3工程实例
某工程位于钱塘江北岸滨江地块，地基土由冲海相砂土和海湾相软土组成，地下水位较高。由于其土体形成时间较短(系围垦而成)，土体结构差，含砂量高且极不稳定，而且局部地表下有一层厚约4m由直径30cm到100cm的块石组成的块石层，较深处还有零星抛石，所以给桩基的施工带来了很大困难(表1)。经专家研究决定，采用冲击成孔灌注桩方法进行施工。
在该工程中，钻孑l桩施工129根，其中中150em桩120根，中180cm桩9根，各项检测结果显示：
(1)钻孑l取芯：沉渣、混凝土强度等级符合规范要求。
(2)混凝土灌注桩超声波检测：检测设备采用武汉岩海工程技术开发公司生产的rs—st01c一体化数字仪。根据桩身混凝土的均匀性、是否存在缺陷及缺陷的严重程度，可将桩身的完整性分为四类：
i类桩：无缺陷，完整性评定为完整，合格。
ⅱ类桩：局部小缺陷，完整性评定为基本完整，合格。
ⅲ类桩：局部严重缺陷，完整性评定为局部不完整，不合格，经工程处理后可使用。
ⅳ类桩：断桩等严重缺陷，完整性评定为严重不完整，不合格，报废或通过验证确定是否加固使用。
检测结果显示，l类桩占90％以上，无ⅲ、ⅳ类桩。
4结语
冲击成孔灌注桩在水利工程中被大量采用，但也存在不少质量问题。为了保证灌注桩施工质量，勘察及设计人员在选定该桩型前要进行充分论证，并提出详细的施工方案。施工人员要对施工中可能遇到的特殊情况准备多个应对预案。另外，现场监理人员在成孔施工及混凝土浇注过程中必须亲临现场，必要时要下到井下进行验收。确保设计、施工、监理三方工作人员各司其责。此外，对施工中有质量疑问的桩要及早进行检测，以便对缺陷桩进行及时处理，根本解决施工中存在的质量问题，确保基桩质量。
1模板设计图概况
(1)面板a386，2857mm~1500mm1件；圆横肋板a386，3000ramx100ram5件；(3)纵肋板i1槽钢l=1500mm2件；(4)纵肋板ⅱl槽钢l=362mm20件；f51定孔板a366，83mm×42mm12件。
2模板零件的制作
(1)面板的制作
在剪板机上对好尺寸，裁下面板料。为了保证设计要求，误面板差要求：板长2857mm．4-lmm，板宽1500mm±lmm，对角线偏差不大于1．5mm。
将面板料在卷板机上多次卷压，并用曲率样板对比，直至满足设计的弧度要求。
(2)横肋板的制作
在a18钢板原材料上划弧线内外尺寸，并留加工余量5mm；取6o。弧长，然后将6oo弧板，6块对成一个圆环(在平台上预先画好所要求的圆)；弧板对接处刨坡口，手工电弧焊焊接。校平圆环，在立车上车内r906mm、外r1006mm，气割圆环成对称的两半。气割半圆环两端头如图2所示，每5件中有两件需要画线钻孔，横肋板的制作即告完成。
纵肋板i、ⅱ只需按设计长度用10#槽钢截下即可，纵肋i亦需按图纸设计要求划线钻孔中l8。
3焊接工装设计
根据模板设计及技术要求，为了保证制造质量，设计焊接用工装，使制作的模板具有足够的刚性，不会因受载而扭曲变形，并且，模板组合使用时，止口结合处不会产生漏浆现象。
焊接工装分五部分考虑：
(1)焊接平台
2500arm×2000mm×20mm，这是焊接弧形模板的基础保证之一。
(2)内衬体
根据弧形模板横肋板的分布，在面板
下对应布设内衬体，衬体垂直焊接在平台
中央。
(3)上、下横夹体
上、下横夹体的作用是固定模板框架边的横肋板，并限制面板在焊接过程中移动。上横夹体要保证模板母止口尺寸1o一，用直尺调整垂直后，将上横夹体固定焊接在衬体左侧相关位置上。下横夹体要保证模板公止口尺寸lo，它属前后移动的可动部件，便于焊前安装面板及模板焊成后起卸模板。
(4)纵夹体
穿过内衬体，平放在平台上，连接两纵肋板，并保证模板两边公止口尺寸10+050纵夹体需预制两件。模板焊成后，拉开下横夹体，行车起吊模板，并连同纵夹体一起吊出，等模板冷却后，方可卸下纵夹体。
这时候，另一块纵夹体可继续参与模板的焊接工作。纵夹体制作必须平直，不得扭曲，对角线偏差应不小于lmm，这样才能保证模板的焊接质量。
闸墩半圆弧模板焊接工装总图如图3。
4半园弧模板的焊接
模板制造工程中，焊接是制造的主要工序，它能实现设计要求的形状，并保证模板使用的工程可靠性。
(1)将压好的弧形面板放人焊接工装内衬体上，并将其两端插入纵衬体的止口内，推进下横夹体，将面板固定在工装内。再依次放置纵肋板，边横肋板与纵夹体及上、下横夹体，并用螺栓连接紧固，保证和面板贴紧。焊接纵肋与横肋结合处，即框架四角。为了保证模板的刚度，框架四角的连接处采用连接焊接。
(2)边框焊完后，再将其余横肋板骑放在面板上，等距离平行排放。然后在边纵肋板槽底、槽边结合处点焊，确保横肋贴紧面板。
(3)横肋板焊完后，再将短纵肋拼装上去，点焊牢固。拼时要保证平直，贴紧面板，纵向观察应在等距离的几个直线上。
(4)框架焊接牢固后，对焊接框架与面板的结合处采取点焊法进行焊接，即断续焊接法，其焊点长度30mm，9焊点均匀排布。焊接时要分段，对称焊接，以保证模板不变形。
模板焊接完毕后，松开所有连接螺栓，将下横夹体拉开，行车即可起吊模板和纵夹体。另一纵夹体这时可放人工装内，继续装配焊接。前一纵夹体等模板冷却后卸下。
5半园弧模板的组装与检测
(1)根据模板设计的技术要求，检查模板高度和宽度偏差是否在允许范围之内。因为使用焊接工装时，如果零部件尺寸超差，那么在工装内就可反映出来。所以，零部件必须经过整修合格后，才能放人工装进行焊接。
(2)检查模板是否扭曲。焊接工装在制造时对扭曲要求比较严。模板焊接如按规范操作，则能够保证扭曲度在允差范围内。即模板在焊好后，应等冷却了才能卸掉工装。冷却后卸掉工装在无外力作用下，模板不会发生变形扭曲。
上述两点合格后，对模板进行组装。组装后，模板止口组合间隙不得大于o．5mm，结合处的错牙高度不得大于o．5mm。由于止口的组合间隙在工装设计中已考虑到，在制造模板过程中能够得以避免，保证其间隙在允许范围内。而错牙情况有时与模板的组装有关，如有错牙，可松动相关连接螺栓，调整好止口后，旋紧螺栓即可。如果松动螺栓仍未能调整好错牙问题，可使用手动砂轮在止口结合处磨削，使止口平滑过渡。
模板经组装检验合格后，进行内表面抛光涂油、外表面喷防锈漆处理。
6结论
在半圆弧模板的制造工程中，零部件加工工艺、装配焊接工艺编制和模板焊接工装的设计是很有必要的，它能保证模板的制造质量，提高模板的生产效率。其制造过程证明，该工艺编制合理，工装设计先进，是一种较为科学的钢模板加工方法。