隧道防水板电磁焊接在玉磨铁路中的应用

赵忠千

中铁昆明局集团公司滇南铁路建设指挥部 云南 昆明 650000

1 工程概况

新建玉溪至磨憨铁路站前工程YMZQ-13、14标，线路起讫里程DK265+085～DK311+055，正线长度45970km，标段内包含隧道17座，共36102延长米，隧道工程占比为78.5 %。

2 电磁焊接原理及特点

2.1 电磁焊接原理

电磁焊接工作原理为通过线路板产生磁场，磁场产生能量，焊枪头的磁芯对磁能量再进行聚磁反射，增强磁场，能量传递至垫片上的铁网片转换成热能，热能再传递到防水板和垫片，发挥熔合作用，从而使防水板与垫片均匀牢固粘结。

2.2 电磁焊接工艺特点

电磁焊接工艺淘汰了防水板超声波焊接工艺，做到了无伤焊接及高强度焊接，保障了防水板焊接的质量和提升了焊接效率。电磁焊接的特点主要有四点：

（1）操作简单易控制，焊接速度快、效率高。

（2）焊接面积大，焊接强度高，更牢固。

（3）材料适用性广，对一切可熔性防水材料均可焊接。

（4）不伤材料，焊接过程堪称无伤焊接。

3 电磁焊施工工艺及操作要点

3.1 工艺流程

施工准备→基面检查及处理→无纺布铺设→防水板铺设及电磁焊接固定→质量检验。

3.2 施工工艺及操作要点

①施工准备。电磁焊机设备进场，对施作人员进行电磁焊机的使用方法及注意事项进行培训交底。准备嵌有细铁丝网的专用深色热熔垫圈，符合规格的土工布及防水板。

②基面检查及处理。复合防水层挂设前利用全站仪或断面扫描仪对初期支护喷射混凝土表面进行扫描，判别初支面是否侵限，切除露出初支面的锚杆头和钢筋头等凸出尖锐物，人工凿除混凝土鼓包，对凹坑复喷混凝土或用细石混凝土抹平，确保初支喷射混凝土表面平整度，检查合格后铺设无纺布。

③无纺布铺设。利用射钉将热熔垫圈、无纺布平整顺直的固定在初支面上。无纺布密贴初支面，确保无隆起或褶皱。固定垫圈尽量选择初支面较为平整之处，射钉打在垫圈凹圆内，钉头不得高出垫圈面，便于防水板与热熔垫圈的焊接施工。

④调试电磁焊接机。输入电压为220V，开机启动系统自检，“芯片电源”指示灯亮后开始工作。现场取小块材料进行试焊，首次焊接好后注意认真观察焊接质量是否合格，根据焊接效果调节断流时间及电流大小，若过火或焊透，调小断流时间及电流大小以改善效果，若焊接强度不足造成虚焊，则加大电流或增加时间，调节幅度每次以半档为宜，直到最佳施焊效果。

⑤防水板铺设及电磁焊接。电磁焊接机调试好后，保持最佳断流时间及电流大小，一手持焊接机，垂直防水板紧压焊点位置，按下开关，待电流自动断开后移走焊枪至下一焊点，另一手持潮抹布覆盖已施焊点以降温，减少焊接强度上升所需时间，重复动作施焊下一焊点。焊接过程中若出现焊接不牢固或焊面不均匀现象，焊枪旋转90°再次施焊。

4 防水板电磁焊接与超声波焊接工效及成本分析

4.1 施工工效对比

（1）焊接时间比较

①采用超声波焊接机焊接防水板，一个热熔垫片上一般需要施焊4～6个点，按4个点计算，正常超声波焊接每个点融合时间为2～4秒，压合1～2秒，从上一点完成至下一点融合前需1～2秒。我们按最短时间计算，融合2秒，压合1秒，两焊点动作间隔1秒，也就是说完成一个焊点最少需要4秒，一个垫片4个点最少用时16秒。

②使用电磁焊接机焊接一个垫片仅需一次即可完成，融合时间为2秒，压合时间为2秒，共用时仅需4秒，比超声波焊接节省12秒钟。

（2）焊接牢固性比较

①采用超声波焊接机焊接，焊枪嘴直径一般为8毫米，一个焊点焊接面积约50.2 6平方毫米，一个垫片4个焊点总共焊接面积约201平方毫米。

②使用电磁焊接，焊接面为垫片整个圆环面，有效焊接面外圆直径60毫米，内圆直径20毫米，融合焊接圆环面积约2513平方毫米，是超声波焊接面积的12.5 倍。

（3）材料伤损程度比较

①用超声波焊接，会使得焊接材料在焊点位置至少烫伤四分之三厚度，仅剩焊点底部四分之一厚度与垫片融合粘结。且一但偏焊即出现防水板焊穿现象，大大降低了防水板的焊接强度和焊接质量。

②电磁焊接焊枪与整个垫片是面接触，粘合面融合焊接，焊接机自动断流，不受人为因素影响，对防水板基本无损伤，故有无伤焊接之称。

（4）可焊性比较

①超声波焊接受限于其固有的震动特性，因此其焊接材料必须具备一定的共振特性才能焊接。对于PVC等不具备共振特性的材料，超声波焊接不再适用。目前使用的防水板，为提高其性能，生产过程中会加入一些特殊材料，形成转性塑料，这种材料超声波焊接同样不适用。

②凡是可熔性塑料，电磁焊接均可焊接，不受材料特性的影响，适用范围更广。

4.2 施工成本对比

超声波焊接机和电磁焊接机单机价格均为1.5 万左右，单台设备成本差别甚微，但就单纯焊1000个垫片来计算，所需工时相差甚大。用超声波焊接机焊接需工时为4.4 4小时，而采用电磁焊接仅需1.11小时，可见电磁焊接人工成本仅为超声波焊接的四分之一。虽然电磁焊接需用专用的热熔垫片，比普通热熔垫片略贵，但电磁焊接不存在返焊或补伤成本，相比之下可忽略不计。电磁焊接在提高施工进度，保障工程质量上优势十分明显，从而大大降低了施工成本。

5 结语

铁路隧道防水板施工过程中采用电磁焊接技术，具有进度快、强度高、操作简单、不伤材料、可焊性好等显著优点。同时解决了以往超声波焊接工艺极易出现焊接不牢、易焊穿、操作难度大等普遍存在的质量问题，保障了隧道防水板施工质量。电磁焊接开启了隧道防水板高质量施工的历史新篇章，是一种值得大力推广的新技术。