隧道工程防水板挂设超声波焊接作业标准
超声波焊接工艺参数的设定
超声波焊接工艺参数的设定Hessen was revised in January 2021超声波焊接工艺参数的设定超声波焊接的工艺参数设定包括超声波焊接功率、超声波频率、超声波振幅、超声波焊接压力、超声波焊接时间等。
l. 超声波的频率超声波焊接的工作频率通常在15-40kHz,对低频反应较差的材料,如PvC、PE等可以使用高频进行焊接,这可以减少对材料的损坏。
高频的超声波能量传递集中,对于一些精细的零部件可以使用高频的超声波进行焊接。
超声波焊接时,由于负载的变化会造成超声波设备的失谐现象,使焊接强度下强。
一般情况下,焊接机的工作频率确定后,需要保持声学系保持谐振。
下面的方程可以描述超声波的功率:P=μSnv=-2Aω/π=4usaf式中P超声功率;F静压力;S焊点面积;v相对速度;A振幅;μ一摩擦因数;w为角频率;f为振动频率。
2.超声波振幅在较大的工作频率和振幅下进行焊接,可以减少焊接时问,提高工作效率。
对于不同的材料都存在一个最佳的焊接振幅如表l所示。
超声波焊接20μm的振幅较小,通常建议使用40μm的振幅,因为过大的振幅常会使超声波电源疲劳损坏,所以超声波的振幅要求与超声波电源匹配一致。
3. 超声波焊接时间焊接时间指焊接过程中发出超声波能量的时间。
焊接时间过短,能量不够,并不能造成可靠的焊接结。
随着焊接时间的增加,能使焊件吸收更多的能量,焊接面的温度会提高,焊合面积也会增大,焊接熔深增加,这样焊接强度也会增加[22-24]。
然而,过长的焊接时间,会导致焊接位置材料熔化过多并造成较多的溢料。
这些熔料在焊合区域流动是有方向性的,所以过多的熔料流动会造成强度的下降。
另外,过长的焊接时间会造成焊件温度过高,造成焊件烧化和降解,使焊件表面造成焊痕,造成过焊,使强度下降。
焊接时间过长,能量过多会造成熔化层温度过高,被焊塑料变色、分解、脆化;而且焊接边缘应力集中,焊接表面出现压痕。
所以为了得到较高的焊接强度,必须要选择合适的超声波焊接时间,过短和过长都会造成焊接强度的下降。
隧道防水板铺设台车与超声波焊机施工作业指导书
隧道防水板铺设台车与超声波焊机施工作业指导书1.适用范围适用于隧道防水板铺设台车与超声波焊机施工。
2.作业准备2.1内业技术准备2.1.1 在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计及技术方案，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
制定施工质量、安全保证措施，提出应急预案。
2.1.2 施工前, 应完成三级技术交底，即项目总工程师对项目部各部室及技术人员进行技术交底，技术主管人员对作业队技术负责人进行技术交底，作业队技术负责人对班组长及全体作业人员进行技术交底。
对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后上岗。
2.1.3 对参加施工的人员进行安全及技术培训，考试合格后上岗；并体检合格。
2.2外业技术准备2.2.1 施工作业层中所涉及的各种外部技术数据已收集。
修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要；修建生产用房及设施，配齐并安装好各种生产设备，并按规定检测合格；配齐施工需要的各项材料及安全防护用品。
2.2.2 施工人员、机械及工器具配备齐全并进场，设备调试验收合格及材料进场检验合格。
2.2.3 基面处理达到设计要求。
3.技术要求3.1 必须按照设计及技术交底文件进行防水板（土工布）施工；按照《客货共线铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR9653-2017）、《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）及《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003）施工及验收。
3.2 防水板与垫圈采用热熔焊接，垫圈间距为拱部0.5～0.8m，边墙0.8～1.0m，底部为1.0～1.5m，土工布搭接宽度≮5cm；防水板搭接≮15cm，并使用爬焊机焊接，其焊缝须进行气密性检测，搭接位置与施工缝错开1～2m，分段铺设防水板的边缘应预留≮60cm的搭接余量；土工布搭接缝应错开防水板搭接缝。
3.3 初支基面应平整、无空鼓、裂缝、松酥、清洁干燥，无尖锐物。
隧道防水板机械辅助铺设及超声波焊接施工工法
隧道防水板机械辅助铺设及超声波焊接施工工法隧道防水板机械辅助铺设及超声波焊接施工工法一、前言隧道防水板机械辅助铺设及超声波焊接施工工法是一种高效、准确且可靠的隧道防水板施工工艺。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例，以全面展示该工法的优势和实际应用。
二、工法特点该工法采用机械辅助铺设和超声波焊接技术，具有以下特点：1. 高效快速：机械化操作能够提高施工效率，大幅减少人力投入和工期，缩短施工周期。
2. 准确精细：通过机械设备和超声波焊接技术，能够实现防水板的精确铺设和紧密连接，确保施工质量。
3. 可靠耐久：采用专业机具设备和优质防水板材料，保证施工质量，提高防水效果和使用寿命。
4. 安全环保：减少人工操作，降低劳动强度和施工风险，符合安全生产标准，降低施工产生的环境污染。
三、适应范围该工法适用于各类隧道工程，特别适合对防水要求高、工期紧迫的隧道项目。
可广泛应用于铁路、地铁、公路、水利等领域的隧道工程。
四、工艺原理该工法通过将机械辅助铺设和超声波焊接技术相结合，实现隧道防水板的高效铺设和连接。
1. 机械辅助铺设：使用专业机械设备，如防水板铺设机、压力机等，将防水板精确铺设于隧道墙壁或顶板上。
2. 超声波焊接：利用超声波振动产生的热能，将防水板相互连接，以形成连续、紧密的防水层。
五、施工工艺（略）六、劳动组织在施工过程中，需要组织合理、协调配合各项工作，确保施工进度和质量。
1. 设立专门的施工组织机构，明确各个部门的职责和任务。
2. 分工合作，确定施工人员的数量和岗位布置。
3. 充分培训施工人员，确保其熟悉工法要求和操作技能。
4. 定期进行施工现场会议，及时解决问题和协调工作。
七、机具设备该工法所需的机具设备包括：1. 防水板铺设机：用于自动化铺设防水板，具备稳定性和精确度。
2. 压力机：用于将防水板与隧道墙壁或顶板接触紧密。
超声波焊接作业规范
超声波焊接原理基本原理是利用换能器，使高频电子能转换为高频机械振动，超声波焊接是在塑胶组件上，通过二万周/秒（20KHZ）之高频振动，使塑胶和塑料胶和金属而产生一秒钟二万次的高速熟磨擦，令塑胶溶合。
按其方式可分为直接与传导二种熔接法。
直接熔接：即先使材质如线或带相互重叠，固定于塑胶熔接机之夹具上，让其能量转换器（HORN）直接在上面产生音波振动效能而熔接。
传导熔接：即熔接时，离超声波振动，隔一段距离籍其音波振动传导熔接。
www.csbgood.c n特点：A、可熔接除铁氟龙以外的热可塑性塑胶；B、熔接时间极为短暂，通常范围（0.05-1秒）；C、可经由介质如水，油等熔接于接合面D、熔接效果，可达气密、液密等密封效果；E、可作直接与传导熔接；F、熔接能量因塑胶材质而异，而且并非超声波振动全部材质，只选择适合发生的振动面生熟，所以产品表面无伤痕之顾虑，此为传道熔接之特色。
在较硬的塑胶质熔接时，更能发挥其熔接效果；G、超声波熔接不会产生如化学药剂之毒性，为一安全的熔接加工；H、无须添加任何粘剂，操作简更快捷。
应用：超声波应用范围极广，一般我们均熟悉被应用于医学、军事上，其中在工业领域中应用也极广泛。
如超声波清洗，超声波熔接，超声波打磨抛光等等。
在超声波熔接中，应用范围有：I、熔接；2、埋植；3、成型；4、铆接；5、点焊；6、振落（切除）；7、热熔故障分析与对策一件塑料成品可能由多种材料或部件制成，要将各部件结合起来，可使用机械固定件、粘合剂及焊接工艺加工。
三种接合方式中，以焊接工艺的效果最佳，而且焊接形式多样，可根据不同材料、尺寸、用途而使用不同的焊接工艺。
机械固定件、粘合剂和焊接工艺均可将两种工程塑料接合。
机械固定件可快速将两种部件连接，但接缝的防漏功能较差，局部应力也会使聚合物材料之间脱离。
粘合剂可提供良好的特性，形成防漏功能优良的接缝，可是，粘合剂处理难度较大，固化速度慢。
同时，采用粘合剂粘合时，接缝准备和表面清洁度要求较高。
浅谈隧道防水板超声波焊接施工技术
浅谈隧道防水板超声波焊接施工技术作者：丁树东来源：《科技视界》2019年第20期【摘要】防水板施工是隧道防排水的关键工序，传统采用的热熔焊接施工不仅施工效率低、外观难以保证、而且焊接人员的操作水平及经验有较高的要求，施工质量难以保证。
现如今越来越多的防水板施工采用超声波焊接机进行焊接施工，本文主要研究隧道工程中利用超声波焊接机焊接防水板的施工技术和质量控制要点。
【关键词】防水板;超声波焊接;质量控制中图分类号： U453.6 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）20-0210-002DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.20.0971 超声波焊接介绍1.1 工艺特点超声波焊接是利用超声波在聚合物材料中产生机械功，机械功的表现方式是高聚物分子因振动而引起连续受压和解压，这部分机械功是以热能的表现形式出现，持续的高频应变应力荷载以及较低的热传导率使应力应变集中区的材料温度迅速升高，再施加适当的压力使防水板瞬间熔融接合。
1.2 与传统热熔焊接对比传统防水板焊接采用电热压焊器热熔焊接工艺和吊带挂设工艺，电热压焊器热熔焊接受防水板、热熔垫片熔点影响较大，采用该工艺施工作业人员难以把握防水板热熔时间和压焊力度，使得防水板频频出现焊焦、焊穿、焊接不牢等焊接质量通病。
吊带挂设经同类隧道施工发现，该施工工艺常因防水板无法与围岩密贴，经常出现二衬厚度不足或背后脱空、不密实等现象。
超声波焊接经对比其他方式主要优势：不需焊剂和外部加热，对焊件损伤小、焊接时间短、焊接强度和残余变形小等优点，且超声波自动焊接机自动化程度较高，减少了人力资源的使用。
超声波焊接对传统热熔焊接相比，超声波焊接机不需预热，开机即可进行焊接。
经过查询相关文献，超声波焊接机设备使用寿命长，焊接成本仅为电热压力焊枪成本的7.5%，具有相当大的成本优势。
焊接出的焊点外观质量较好，不会出现传统热熔焊接出现的焊焦、焊穿、焊接不牢等质量通病，实际使用效果好，也避免了焊接时出现焊点破损从而进行修补的现象。
超声波焊接要求
超声波焊接要求超声波焊接是一种常见的焊接技术，它利用超声波的振动能量来实现金属件的焊接。
在超声波焊接过程中，超声波振动器通过振荡产生高频的机械振动，将振动能量传递给焊接部位的金属材料，使其发生塑性变形，从而实现金属件的焊接。
超声波焊接具有诸多优点，首先是焊接速度快。
由于超声波的振动频率高达20kHz以上，使得焊接过程能够在短时间内完成，提高了生产效率。
其次，超声波焊接不需要使用电弧或火焰，避免了焊接过程中产生的气体污染和火灾风险。
此外，超声波焊接不需要使用外界加热源，可以避免材料的热影响区域扩散，减少了变形和应力的产生，提高了焊接质量。
超声波焊接适用于多种金属材料的焊接，包括铝、铜、镍、钛等。
它可以实现不同材料之间的焊接，也可以实现相同材料之间的焊接。
在焊接过程中，超声波能够将金属材料的表面氧化层破坏，使得金属材料的表面清洁，提高了焊接接头的质量。
同时，超声波焊接对于金属材料的厚度没有太高的要求，可以焊接薄板、薄壁管等薄型材料。
超声波焊接在电子、汽车、航空航天等领域得到了广泛的应用。
在电子领域，超声波焊接可以用于连接电子元件、线路板等，实现电子产品的组装。
在汽车领域，超声波焊接可以用于连接汽车零部件，如车灯、仪表盘等。
在航空航天领域，超声波焊接可以用于连接航空航天器件，如航空发动机零部件等。
然而，超声波焊接也存在一些应注意的问题。
首先，超声波焊接对焊接面的平整度要求较高，如果焊接面不平整，会影响焊接接头的质量。
其次，超声波焊接的焊接接头通常是线性接触的，对接头的尺寸和形状有一定的限制。
最后，超声波焊接的设备和工艺相对复杂，需要专门的设备和工艺支持。
超声波焊接是一种快速、高效、清洁的焊接技术。
它在多个领域都有广泛的应用，可以实现不同材料和相同材料之间的焊接。
然而，超声波焊接也需要注意焊接面的平整度和接头的尺寸形状，同时需要专门的设备和工艺支持。
在未来，随着科技的不断发展，超声波焊接技术将会得到进一步的改进和应用拓展。
超声波焊接加工安全作业指南
超声波焊接加工安全作业指南一、设备检查与准备1、设备外观检查在每次使用超声波焊接设备之前，首先要对设备的外观进行检查。
查看设备外壳是否有破损、变形，电源线是否完好无损，插头是否松动等。
如有异常，应及时维修或更换。
2、焊接模具检查焊接模具是实现焊接效果的关键部件，因此必须确保其完好无损。
检查模具表面是否有划痕、裂纹、磨损等情况，模具的安装是否牢固，与设备的连接是否紧密。
3、设备参数设置根据焊接材料的特性和焊接工艺要求，正确设置超声波焊接设备的参数，如焊接时间、焊接压力、振幅等。
参数设置不当可能会导致焊接质量不佳，甚至损坏设备。
4、工作环境准备确保工作区域整洁、通风良好，无易燃、易爆物品。
工作台上应放置必要的防护用品，如防护眼镜、耳塞、手套等。
二、操作人员安全防护1、个人防护装备操作人员在进行超声波焊接作业时，必须佩戴防护眼镜，以防止焊接过程中产生的火花、碎屑等飞溅物伤害眼睛。
同时，佩戴耳塞可以减轻设备运行时产生的噪音对听力的损害。
此外，还应佩戴手套，避免手部直接接触焊接部位，防止烫伤。
2、着装要求操作人员应穿着符合工作要求的工作服，严禁穿着宽松的衣物、佩戴饰品或留长发。
避免衣物、饰品等被卷入设备，造成人身伤害。
3、培训与资质操作人员必须经过专业的培训，熟悉超声波焊接设备的操作方法和安全注意事项，并取得相应的操作资质后方可上岗作业。
三、设备操作安全1、开机与关机顺序开机时，应先接通电源，然后按照设备说明书的要求依次打开各个控制开关。
关机时，则顺序相反，先关闭各个控制开关，最后切断电源。
2、设备运行监控在设备运行过程中，操作人员要密切关注设备的运行状态，如焊接声音、焊接效果、设备温度等。
如发现异常，应立即停机检查。
3、避免过载运行严禁设备长时间过载运行，以免损坏设备或引发安全事故。
如果焊接材料较厚或硬度较大，应适当调整焊接参数，分多次进行焊接。
4、设备故障处理当设备出现故障时，操作人员应立即停机，并通知专业维修人员进行维修。
004隧道防水板超声波焊接技术交底
度大于15cm，焊缝为三条。
（2）热熔垫片位置准确，拱部间距为0.5～0.8m，边墙间距为0.8～1m。
三、施工程序与工艺流程3.1 施工工艺流程作业准备→铺设土工布→固定热熔垫片→铺设防水板→超声波焊接防水板和垫片→爬焊机焊接防水板接缝→检查破损情况→补救措施3.1.2 工艺流程见图：四、施工要求4.1 作业准备人员机具到位，隧道初支面凹凸不平的部位使用电镐凿平，露出的钢筋头使用角磨机切割，避免刺破土工布及防水板。
初期支护表面应平整，无空鼓、裂缝、松酥，并用喷射混凝土或砂浆对基面进行找平处理。
初期支护表面平整度应符合D/L≤1/10的要求（D 为初期支护基面相邻两凸面凹进去的深度；L为基层相邻两凸面间的距离，且L≤1m）。
初支表面处理示意图4.2 铺设土工布及固定热熔垫片4.2.1 铺设土工布人工配合防水板铺挂台车进行土工布铺设，土工布之间采用搭接法进行连接，搭接宽度为5cm，搭接缝部位使用射钉枪配热熔垫片固定。
土工布从边墙搭接处向拱顶开始铺设，土工布铺设时应与初支面密贴。
4.2.2 热熔垫片安装（1）固定卡具采用铝合金制作，根据设计及规范要求加工矩形框尺寸。
（2）卡具定位首先由技术人员测量放样出一条基准线，由作业人员根据确定的基准线，用固定卡具定位出热熔垫片的位置并进行标记，通过已标记定位点定位出其余热熔垫片位置，下一幅施工按照上一幅已完成的定位点为基准进行定位。
具体详见《热熔垫片定位卡具操作步骤示意图》。
热熔垫片定位卡具操作步骤示意图（3）安装热熔垫片根据标记的位置由另一名作业人员进行热熔垫片安装。
热熔垫片安装完成后，必须检查热熔垫片有无遗漏，有遗漏的及时补设。
技术参数：额定电压：190~230V（电源电压在额定电压范围内）额定频率：50/60HZ 额定功率：800W 频率：20KHZ 焊接时间：0.01~9.99S 外形尺寸：360×230×140mm 整机重量：8KG通过固定尺寸的卡具，控制热熔垫片的间距，布置线性规范，确保了定位的准确。
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水压爆破施工作业标准
1. 作业条件
隧道初支表面钢筋头、钢管头等突出物已经达标，验收平整度，合格后，铺设土工布，利用射钉枪固定热熔垫圈于土工布；土工布挂设质量满足要求。
2. 作业标准
（1）资源配置
人员配置：施放卷材2人、防水板临时支撑1人、施作超声波压焊2人、辅助施工1人，共6人。
主要设备配置：超声波焊接设备2台（见图3.3.1.1）、防水板专用支撑杆6套（见图3.3.1.2）。
图3.3.1.1 超声波焊接设备
材料准备：土工布、新型热熔垫圈、防水板。
其中，热熔垫圈采用改进型，其颜色为容易识别的红色，方便焊接时找到固定点位置；在满足受力前提下缩小了垫圈面积，节约EVA原材料31.6%（见图3.3.1.3）。
图3.3.1.2防水板专用支撑杆图3.3.1.3新型热熔垫圈
（2）工艺流程
施工准备→基面检查→环向排水板安装→土工布铺设→防水板
铺设及固定→两幅防水板连接→效果检查。
图3.3.1.4超声波焊接施工工艺流程图
（3）作业要点
⑴基面检查
防水层铺设前应先对隧道进行断面扫描，对初期支护喷射混凝土表面进行处理，切除锚杆头和钢筋露头，并用细石混凝土抹平覆盖，凹坑深宽比应控制在1/10以内；深宽比大于1/10的凹坑应用细石混凝土填平，确保喷射混凝土表面平整，基面严重不平整的要进行混凝土的复喷，采用平整度尺及塞尺检测。
经检查合格后方可安装环向排水板、铺设土工布，最后铺设防水板。
⑵防水板铺设
①防水板铺设从一侧边墙下部向拱部、再从拱部向另一侧边墙铺设。
铺设开始，操作机械臂上的防水板卷筒降低至一侧边墙下部，打开包装、人工拉出防水板1～2m进行对位。
防水板须与前一幅防水板平顺搭接，要保证相邻两幅防水板搭接宽度不小于15cm。
防水板松紧应适度并留有余量，一般设计周长和铺设长度按1:1.25比例预留。
图3.3.1.5防水板铺设图
②防水板对位正确后，从边墙下部开始，用超声波焊枪将防水板与热熔垫圈连接。
启动机械臂绕轴缓慢旋转，由于防水板下侧已固定，防水板会自动从卷轴上释放，顺次焊接防水板与固定热熔垫圈。
③由于隧道断面非圆形，在拱脚起点机械臂内部的二级油缸伸出（为机械臂最长状态），机械臂继续旋转，当机械臂端部触碰隧道洞壁时，因防水板支承架外侧（机械臂端部）安装有4个限位传感器，限位传感器发出信号使机械臂油缸收缩，机械臂自动缩回。
机械臂抓握防水板卷筒自隧道一侧边墙起绕转轴转动，使防水板卷筒贴近隧道内壁滚动，挂板作业人员即可完成防水板的铺设任务。
图3.3.1.6防水板铺设设备
图3.3.1.7机械臂端部限位传感器
⑶超声波焊接压焊固定防水板
墙部压焊：用专用支撑杆顶压防水板，手持超声波焊接机，超声波焊接机与压过的防水板面保持垂直，再用力压紧并按下开关。
焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，将塑料熔化。
振动停止后维持在工件上的短暂压力使两焊件以分子链接方式凝固为一体。
一般焊接时间小于１秒钟，所得到的焊接强度可与本体相媲美。
施作时，必须将防水板与垫圈压密贴，如果防水板与垫圈之间没压密贴，将严重影响焊接
质量。
图3.3.1.8超声波热熔焊接施工
图3.3.1.9超声波热熔焊接点
拱部压焊：在进行拱部焊接前，先用临时钢筋支撑把防水板撑至喷射混凝土面，再按照墙部压焊的方法进行焊接。
焊点数量：边墙部位每个垫圈的焊3个点；拱部每个垫圈焊4个点，且宜均匀布置于垫圈上，以保证焊接牢固。
⑷两幅防水板之间连接
两幅相邻防水板与土工布固定热熔垫圈连接后，采用自动爬行热合焊接进行连接。
图3.3.1.10双焊缝爬焊机焊接两副之间防水板
⑸效果检查
观察防水板整体焊接效果，如果有焊接后大面不平、褶皱等情况，在下一次铺设焊接时要制定纠正措施。
对防水板焊缝进行气密性检查，将5号注射针与压力表相连接，用打气筒进行充气，当压力表达到0.25MPa时停止充气，保持15min，压力下降在10%以内，说明焊缝合格。
如压力下降过快，说明有渗漏，
用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地方重新补焊。
图3.3.1.11土工布铺设效果
3.安全控制要点
⑴防水板卷材整卷在机械臂上应安置稳固、可靠；
⑵操作机械臂的人员应与固定防水板的人员紧密联系，操作熟练；
⑶超声波主机箱放置在台架上固定位置处，防止坠物砸坏或碰
撞损伤；
⑷高空操作人员需系安全绳，防止高空坠落；
⑸防水板铺设地段应配备足够数量的消防器材；
⑹防水板施工时严禁吸烟，钢筋焊接作业时，应设临时阻燃挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板。
⑺防水板作业面的照明灯具严禁烘烤防水板。
其防水板间距不得小于50cm。
⑻防水板作业时应指定专人观察作业安全状态。