預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(簡(jiǎn)稱PHC管樁)，是在近代高性能混凝土和預(yù)應(yīng)力技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的混凝土預(yù)制構(gòu)件，它是建設(shè)部科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。PHC管樁是專(zhuān)業(yè)工廠里采用先張法預(yù)應(yīng)力和離心成型工藝，經(jīng)過(guò)蒸壓養(yǎng)護(hù)而制成的一種空心圓筒體的等截面構(gòu)件，運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)后，通過(guò)錘擊或靜壓的施工方法沉入地下作為建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)。
西善花苑D地塊住宅工程位于雨花區(qū)岱山路，本工程為4幢12層和1棟18層的住宅樓，樁基采用PHC-400（AB）管樁，共計(jì)約777根，樁長(zhǎng)30米左右，由三節(jié)8米至10米的管樁組合而成，這樣每根管樁均有二個(gè)電焊接頭。根據(jù)國(guó)家規(guī)范規(guī)定，焊好的樁接頭應(yīng)自然冷卻后才可繼續(xù)錘擊，自然冷卻時(shí)間不宜少于8min；嚴(yán)禁用水冷卻或焊好即打。
采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC管樁)錘擊沉樁施工是一種相對(duì)比較成熟的工藝，它是利用打樁設(shè)備的沖擊動(dòng)能將樁打入土層中的一種方法。主要施工工藝為：吊樁-沉樁-接樁-送樁-(截樁)。目前普遍使用柴油錘進(jìn)行沉樁施工，其作業(yè)過(guò)程比較簡(jiǎn)單、工效高、沉樁速度快。若采用傳統(tǒng)的手工電弧焊進(jìn)行管樁的焊接接樁作業(yè)，此時(shí)，管樁的接樁工序中的焊縫冷卻時(shí)間（規(guī)范規(guī)定：自然冷卻時(shí)間不宜少于8分鐘）對(duì)整根樁的施工速度帶來(lái)很大的影響，加上接樁時(shí)的對(duì)中調(diào)整、焊接前的準(zhǔn)備工作、焊接的作業(yè)時(shí)間等，使得接樁工序的控制成為影響管樁沉樁質(zhì)量與效率的關(guān)鍵。本工程主要采用的是CO2氣體保護(hù)焊接，大大節(jié)約了焊接接樁的時(shí)間，提高了焊接質(zhì)量。
一、CO2氣體保護(hù)焊概述
二氧化碳(CO2)氣體保護(hù)電弧焊是用CO2氣體作為保護(hù)介質(zhì)的一種電焊方法。
焊接時(shí)，使用成盤(pán)的焊絲，焊絲由送絲機(jī)構(gòu)經(jīng)軟管和焊槍的導(dǎo)電嘴送出。電源的兩輸出端分別接在焊槍和工件上。焊絲與工件接觸后產(chǎn)生電弧，在電弧的高溫作用下，工件局部熔化形成熔池，而焊絲端部也不斷熔化，形成熔滴過(guò)渡到熔池中去。同時(shí)，氣瓶中送出的CO2氣體以一定的壓力和流量從焊槍的噴嘴噴出，形成一股保護(hù)氣流，使熔池和電弧區(qū)與空氣隔離。隨著焊槍的移動(dòng)，熔池凝固成焊縫，從而將被焊工件連接成一個(gè)整體。
二、CO2氣體保護(hù)焊設(shè)備
CO2氣體保護(hù)焊設(shè)備主要由焊接電源、焊槍、送絲機(jī)構(gòu)、供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成
三、CO2氣體保護(hù)焊焊接過(guò)程：
1.CO2氣體保護(hù)焊接準(zhǔn)備。
焊接前的準(zhǔn)備工作的好壞直接影響焊接的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
焊接前的準(zhǔn)備工作包括：
⑴焊口清潔：清除焊接接頭30mm范圍內(nèi)的水份、鐵銹、油脂、塵土等物，直至露出金屬光澤。
⑵定位焊：定位焊縫與定位板的個(gè)數(shù)相同，長(zhǎng)度為10～80mm沿圓周均勻分部。
⑶焊絲的外觀質(zhì)量及出廠日期要符合要求。
⑷焊機(jī)、焊槍經(jīng)調(diào)試能正常工作，且工作電壓穩(wěn)定。
⑸CO2氣體的氣瓶完好和氣體壓力檢查。
2.CO2氣體保護(hù)焊接操作。
CO2氣體保護(hù)焊焊接管樁程序如下：接樁時(shí)要注意新接樁節(jié)與原樁節(jié)的軸線一致，兩施焊面上的泥土、油污、鐵銹等要預(yù)先清刷干凈。當(dāng)下節(jié)樁的樁頭距地面1-1.2m時(shí)，即可進(jìn)行焊接接樁。接樁時(shí)可在下節(jié)樁頭上安裝導(dǎo)向箍，以便新接樁節(jié)的引導(dǎo)就位。上節(jié)樁找正方向后，對(duì)稱點(diǎn)焊4-6點(diǎn)加以固定，然后拆除導(dǎo)向箍。采用CO2氣體保護(hù)焊施工。
焊接時(shí)，使用成盤(pán)的焊絲，焊絲由送絲機(jī)構(gòu)經(jīng)軟管和焊槍的導(dǎo)電嘴送出。電源的兩輸出端分別接在焊槍和工件上。焊絲與工件接觸后產(chǎn)生電弧，在電弧的高溫作用下，工件局部熔化形成熔池，而焊絲端部也不斷熔化，形成熔滴過(guò)渡到熔池中去。同時(shí)，氣瓶中送出的CO2氣體以一定的壓力和流量從焊槍的噴嘴噴出，形成一股保護(hù)氣流，使空池和電弧區(qū)與空氣隔離。隨著焊槍的移動(dòng)，熔池凝固成焊縫，從而將被焊工件連接成一個(gè)整體。
CO2氣體保護(hù)焊操作要求：
(1)引弧。CO2氣體保護(hù)焊常采用直接短路引弧法。保持焊絲到工作面2-3mm的距離，導(dǎo)電嘴到母材間距離為10-15mm。在引弧前調(diào)整好適當(dāng)?shù)囊∥恢?，按下焊槍開(kāi)關(guān)，引燃電弧。控制焊槍使焊絲的外伸長(zhǎng)度保持在規(guī)定的工藝范圍內(nèi)，同時(shí)焊槍要移動(dòng)，以避免焊縫開(kāi)始出現(xiàn)熔化不良和焊縫過(guò)高。對(duì)在焊縫端頭引弧的焊件，應(yīng)在離端頭15~20mm處先引弧，然后移向端頭，待金屬熔化后，再以正常的焊接速度施焊。
(2)焊槍的位置與移動(dòng)。引弧時(shí)，焊槍與工件的夾角成90°，且噴嘴至工件距離為10-15mm。焊接時(shí)，焊槍與焊接方向的夾角為70°-80°，同時(shí)，還要以一定的均勻速度移動(dòng)。為了獲得一定寬度的焊縫，焊槍還要作適當(dāng)?shù)臋M向擺動(dòng)。
(3)收弧。由于CO2氣體保護(hù)焊比手工電弧焊使用的電流密度大，因此，收弧時(shí)產(chǎn)生的弧坑也大。正確的收弧方法，可消除弧坑，并可避免收弧氣孔和裂縫等缺陷的產(chǎn)生。收弧時(shí)，必須要大量的熔滴填滿弧坑，并在熔池未凝固前利用CO2氣體起到良好的氣體保護(hù)作用。通常CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊時(shí)采用的收弧方法有：①控制線路設(shè)置焊接電流自動(dòng)衰減裝置。焊接前，將焊機(jī)面板上的收弧電壓和收弧電流開(kāi)關(guān)調(diào)至適當(dāng)位置。焊接時(shí)，當(dāng)焊接進(jìn)行到焊縫終端時(shí)，按一下焊槍上的微動(dòng)開(kāi)關(guān)，焊接電流自動(dòng)衰減到原焊接電流的60%-70%，同時(shí)自動(dòng)匹配上相應(yīng)的電弧電壓，只要稍慢斷弧，就可避免弧坑的產(chǎn)生。②間斷送絲電弧斷續(xù)法。當(dāng)焊接到達(dá)焊縫終端時(shí)，人為地將焊槍沿焊縫軸線后退一點(diǎn)，停止移動(dòng)，并切斷一次電弧，停留1-2秒后，再接通焊槍開(kāi)關(guān)，引弧。往返操作重復(fù)2-3次，以填滿弧坑。③采用收弧板。在焊縫終端加設(shè)收弧板，將弧坑引出焊縫。
四、CO2氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)與不足
(一)CO2氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)
采用CO2氣體保護(hù)焊焊接低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼較之用手工電弧焊和埋弧焊更具優(yōu)越性。
1.生產(chǎn)率高。由于CO2氣體保護(hù)焊焊接時(shí)電流密度較大，電弧熱量集中且利用率較高，所以穿透能力強(qiáng)，熔深大，焊后一般不需清渣，不需換焊條，故提高了生產(chǎn)率。尤其薄板焊接時(shí)，可以全位置焊，亦可從上向下焊，生產(chǎn)率更高。每套管樁樁節(jié)焊接時(shí)間可縮短25-30分鐘。
2.成本低。CO2氣體價(jià)格低廉，且電能消耗少，故焊接成本低于其它焊接方法。約相當(dāng)于埋弧焊和手弧焊的40%左右。
3.焊接變形和內(nèi)應(yīng)力小。由于電弧熱量集中，工件受熱面積小，同時(shí)CO2有較強(qiáng)的冷卻作用，所以焊縫熱影響區(qū)窄，焊接變形及內(nèi)應(yīng)力小。不必冷卻5-10分鐘，管樁焊后即可使用。
4.焊縫質(zhì)量高。由于焊縫含氫少，抗裂性能好，是一種低氫焊接法，同時(shí)CO2氣體保護(hù)焊對(duì)鐵銹不太敏感，具有較強(qiáng)的還原和抗銹能力，只要CO2氣體純度符合要求，流量合適，且操作恰當(dāng)，一般焊縫不易產(chǎn)生氣孔，焊接接頭的機(jī)械性能良好。
5.操作簡(jiǎn)便。由于是明弧焊，焊接時(shí)能觀察到電弧和熔池的情況，故操作較容易掌握，更有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化焊接。
(二)CO2氣體保護(hù)焊的不足之處
1.規(guī)范不合適時(shí)，氣濺較大，并且焊縫表面成形較差。
2.弧光較強(qiáng)，特別是大電流焊接時(shí)，電弧的光、熱輻射均較強(qiáng)。
3.用直流電源進(jìn)行焊接，焊接設(shè)備比較復(fù)雜。
4.不能在有風(fēng)的地方施焊，不能焊接容易氧化的有色金屬。
5.焊接時(shí)，CO2氣體在高溫作用下分解出的CO2對(duì)人體有害，嚴(yán)重時(shí)可使人頭暈，所以要嚴(yán)格控制CO2氣體流量和工地的通風(fēng)條件，以防中毒。
五、結(jié)語(yǔ)
CO2氣體保護(hù)焊操作方便，具有前述的優(yōu)點(diǎn)，大大縮短了焊接時(shí)間，提高了焊接質(zhì)量及工作效率。而不足之處隨著其設(shè)備和工藝的改進(jìn)以及操作方法中的控制造型技術(shù)的推廣，已逐步得到改善，因此在各行業(yè)的焊接中得到了廣泛的應(yīng)用。
【參考文獻(xiàn)】：
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[5]《10G409.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁圖集》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社
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