钢结构专项施工方案.docx
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钢结构专项施工方案
钢结构专项施工方案
1工程概况
本工程钢结构主要分布在裙楼六层和七层之间,位于3~7轴与1/F~J轴之间,总钢结构用量约85吨。
结构六层以下悬空,钢桁架与钢构件连接于两端混凝土墙柱,形式如下图所示。
图1-1钢结构三维模型图
(1)桁架形式
本工程钢结构桁架主要由三种形式,均为平面桁架。
另在钢柱之间布置有柱间支撑,具体桁架形式如下图所示。
图1-2桁架布置形式示意图一
图1-3桁架布置形式示意图二
图1-4桁架布置形式示意图三
(2)主要构件截面
表1-1钢结构主要构件截面
构件类型
截面形式
截面规格
材质
焊接H型钢梁
400×200×8×13
400×150×8×13
300×150×6.5×9
Q345B
焊接箱型钢梁
500×400×16×16
400×200×12×12
300×200×10×10
300×100×10×10
250×250×16×16
250×250×12×12
100×100×6×6
Q345B
(3)主要连接节点
表1-2钢结构主要构件截面
节点一:
桁架连接节点
节点二:
桁架与梁上柱连接节点
节点三:
梁与柱连接节点
节点四:
梁与梁连接节点
2钢结构制作及运输管理
(1)钢结构制作管理
表2-1钢结构制作管理重点
序号
重点
重点分析
1
厚板易产生非金属夹杂缺陷
必须从原材料采购开始就严格控制,按业主建议或认可的生产厂家采购,同时加强对厚板的进厂复验、100%确保原材料达到设计及合同规定的性能要求
2
焊接应力应变
制定合理焊接方案及措施,建立健全焊接质量保证体系,制定科学合理的技术路线,有效的控制焊接应力应变,提高整个军团的厚板焊接作战能力,从焊接工艺评定开始到焊缝的无损检测,各个环节进行有效的控制,保证每条焊缝质量一次合格。
3
超宽超长钢结构运输
根据运输限制等级要求,首先对钢结构分段方式进行合理优化,尽量将分段宽度、长度、高度控制在常规运输等级内。
对于构造或者工艺上要求,无法进行分割拆分的单元,选择运输路线,然后对运输路线进行排查,确保所有道路转折点、隧道、洞口可满足运输限制要求。
按设计要求,本工程选用材料Q345级结构钢材的力学、机械性能、化学成分等应符合《碳素结构钢》GB/T700-2006、《低合金高强度钢》GB/T1591-2008的规定,Q345GJC应符合《建筑结构用钢板》GB/T19879-2005的规定,且必须有抗拉强度、伸长率、屈服强度、屈服点、冷弯实验、冲击韧性的合格保证、且应具有碳、硫、磷的极限含量的合格保证。
(2)钢结构运输管理
1)运输及主要构件包装
①构件单根重量≧2吨时,采用单件裸装方式运输
②构件单根重量≦2吨且为不规则构件时,采用单件裸装方式运输;
③构件较小但数量较多时,用装箱包装,如连接板、螺杆、螺栓等。
表2-2构件包装形式
构件名称
构件包装形式
H型钢梁的运输包装方式
小型构件运输形式
2)运输注意事项
表2-3钢结构运输注意事项
序号
注意事项
1
大型构件运输时,要对交通法规对车辆的限制进行调查,必要时应取得当地相关机关的许可。
2
原则上不在节假日进行构件的运输。
3
现场吊装单位在工程上的变更需提前两周与钢构件制作单位联系确认。
4
因天气原因而造成运输时间变更时,应在工厂装车前一天的上午十点以前与构件制作单位负责人员取得联系。
5
构件到达后即使现场吊装单位因天气或其他原因停止施工,也应及时将货物卸下。
6
原则上应由现场吊装单位进行卸货
3钢结构进场管理
(1)钢结构进场验收
现场构件验收主要是焊缝质量、构件外观和外形尺寸检查以及制作资料的验收和交接。
构件到场后,按随车货运清单核对所到构件的数量及编号是否相符,针对巨柱、带状桁架、钢板墙等重型构件,应在卸车前检查构件尺寸、板厚、外观等。
按设计图纸、规范及制作厂质检报告单,对构件的质量进行验收检查,做好检查记录。
表3-1钢结构进场验收表
序号
验收项目
验收工具验收方法
拟采用修补方法
1
焊缝探伤抽检
无损探伤检测
碳弧气刨后重焊
2
焊角高度尺寸
量测
补焊
3
焊缝错边、气孔、夹渣
目测检查
焊接修补
4
构件表面外观
目测检查
焊接修补
5
多余外露的焊接衬垫板
目测检查
去除
6
节点焊缝封闭
目测检查
补焊
7
交叉节点夹角
专用仪器量测
制作厂重点控制
8
现场焊接剖口方向角度
对照设计图纸
现场修正
9
构件截面尺寸
卷尺
制作厂重点控制
10
构件长度
卷尺
制作厂重点控制
11
构件表面平直度
水准仪
制作厂重点控制
12
加工面垂直度
靠尺
制作厂重点控制
13
节点、钢梁牛腿角度和三维坐标
全站仪
制作厂重点控制
14
构件运输过程变形
经纬仪
变形修正
15
预留孔大小、数量
卷尺、目测
补开孔
16
螺栓孔数量、间距
卷尺、目测
铰孔修正
17
连接摩擦面
目测检查
小型机械补除锈
18
构件吊耳
目测检查
补漏或变形修正
19
表面防腐油漆
目测、测厚仪检查
补刷油漆
(2)钢结构堆放
各施工阶段的构件堆放根据吊装方法合理堆放,并根据道路设置情况确定合理转运路线。
整个吊装过程对首层楼板采取加固措施,使楼板的承载能力达到5t/㎡。
本工程构件主要分为以下类别进行堆放:
巨柱、钢板墙、小型钢柱和大型钢梁、小型钢梁等。
在地面堆放构件时,为了防止构件发生变形,根据构件外形尺寸、重量大小采用各种不同形式进行支垫。
重型构件必须单层铺放在指定加固场地,合理设置路基箱支撑,防止边缘挤压变形。
形状规则、重量较轻的小型构件采用枕木支垫形式,上下层构件之间预留100mm间隙,根据安装顺序合理叠放次序,构件最高堆放不超过三层,先安装的堆放于上面,并交错堆放防止构件平面外弯曲及栓钉变形。
4钢结构安装施工
(1)安装流程
本工程钢结构桁架部分采用地面拼装汽车吊高空吊装的方式进行安装,其它散件钢梁、钢柱及其他小构件采用塔吊直接安装。
安装时先安装六层桁架及钢梁,待六层安装完成后,安装六至七层之间柱及柱间桁架,最后安装七层钢梁。
具体安装流程如下:
表4-1钢结构安装流程
流程一:
由北向南依次安装六层主桁架
流程二:
安装主桁架间次桁架
流程三:
安装六层钢梁
流程四:
安装六层~七层之间主桁架上钢框柱
流程五:
安装七层之间主桁架上钢框柱钢梁
(2)吊装设备选择
本工程钢结构桁架安装采用地面拼装,高空分段吊装,其他构件散装。
因散装构件重量均小于1吨,采用1#塔吊均可吊装就位。
由于桁架重量较大,且在1/F~J轴之间有地下室结构,综合考虑,采用220吨汽车吊安装桁架结构。
吊装工况分析:
本工程桁架高度为21.3m,220吨汽车吊臂长选择31.8m,吊装半径为24m。
在此工况下起重量为24吨。
桁架分段后最大重量为16吨,故满足吊装要求。
图9.9.4-1桁架吊装工况分析图
地下室顶板加固
由于吊装时设备在地下室顶板上,需在地下室顶板堆放构件及设置拼装场地。
具体布置位置如下图所示:
图9.9.4-2钢结构堆场、拼装场地及吊车站位示意图
钢结构堆场、拼装场地及吊车站位区域地下室加固措施及验算详见“11地下室加固及安全验算”。
(3)预埋件安装
1)埋件形式
图9.9.4-3桁架与框架柱预埋件示意图
图9.9.4-4钢梁与混凝土梁预埋件示意图
2)安装概述
在土建框架柱、混凝土梁钢筋开始绑扎前,把埋件初步就位,等土建钢筋基本绑扎完,利用土建模板,对预埋件进行精确校正,预埋件安装时,如果遇到竖向或水平钢筋阻挡,在土建绑扎钢筋时,运用手拉葫芦及时调整竖向或水平钢筋的位置。
用全站仪测量校正埋件位置,精确校正完成后在埋件底标高处,并排焊接两根φ12mm钢筋作为埋件托筋,并进行最终固定。
埋件与连梁钢筋之间焊接固定,保证混凝土浇筑后埋件板不移位。
埋件安装就位固定后,由总包、监理测量复核,验收合格后才能浇筑混凝土。
3)安装步骤
为保证预埋件的安装精度,受剪连接板待埋件板安装定位且混凝土浇筑后,再放线定位焊接。
具体步骤及方法如下:
表4-2埋件安装步骤
第一步:
测量定位
土建与钢结构施工使用总包统一布置的控制网,钢结构根据总包控制网再测设细部轴线,控制预埋件安装位置。
第二步:
埋件板初就位
用全站仪测量校正埋件位置,精确校正完成后在埋件底标高处,并排焊接两根φ12mm钢筋作为埋件托筋,并进行最终固定。
埋件与核心墙钢筋之间焊接固定,保证混凝土浇筑后埋件板不移位。
第三步:
埋件精度复测
埋件板安装固定就位后,用水平靠尺和线坠复测埋件板水平度和垂直度,确保埋件精度。
第四步:
复测完毕后,及时对埋件进行点焊固定,防止其移位。
(4)桁架安装
1)桁架拼装胎架设计
桁架的地面拼装采用专门设计的钢马镫。
片状桁架采取地面卧拼的方法。
在桁架上下弦杆底部分别设置长度钢马镫用于桁架拼装。
钢马镫上部设置仿形支架,便于圆钢管进行支撑和调校。
钢马镫支撑设计形式及尺寸如下图:
图4-5拼装马凳示意图
2)桁架拼装
本工程桁架最大跨度为34m,最大高度为1.8m,散件运输至现场后使用25吨汽车吊分两段地面拼装成桁架单元形式进行整体吊装。
图4-6桁架拼装工艺流程
桁架拼装步骤如下:
表4-3桁架拼装步骤
步骤一:
测放胎架定位线,搭设拼装用的钢马凳。
搭设好进行顶部支撑部位的标高调整。
步骤二:
吊装桁架上、下弦杆至拼装马镫上,调校后采用限位板等临时固定。
步骤三:
吊装桁架腹杆,与弦杆初步对接。
步骤四:
整体调整桁架尺寸,焊接,安装上部施工安防措施,准备起吊。
3)桁架安装
①临时支撑胎架设置
支撑主桁架的临时支撑胎架设计成三角截面的格构式支撑架,两根立柱支撑上弦杆,一根立柱支撑下弦杆,胎架形式及截面如下:
图4-7支撑胎架设计图
图4-8支撑胎架三维示意图
1桁架吊装就位与校正
桁架各分段吊装到位后,汽车吊松钩前,使用缆风绳与胎架对称连接,以保证主桁架平面外的稳定性。
各吊装单元之间采用临时连接板进行连接固定。
胎架平台上按照定位轴线相应的设置垫板和限位板。
图4-9桁架就位固定就位示意图
③安全防护措施
桁架吊装单元采用连接码板进行临时对接,调校后进行焊接作业。
桁架上部搭设通道作为工人施工时的作业面。
通道采用L80×8mm角钢挂设,角钢之间间距为3m。
图4-10桁架安装安全防护措施
(5)钢梁吊装
1)安装概述
绑钩、起吊
为保证吊装安全及提高吊装速度,钢梁在工厂加工时预留吊装孔或设置焊接吊耳作为吊点。
对于大跨度、大吨位的钢梁吊装采用焊接吊耳的方法进行吊装,对于轻型钢梁则采用预留吊装孔进行串吊。
表4-4钢梁吊装方式
翼缘
重量小于4.0t
重量大于4.0t
翼缘板厚≤16mm
开吊装孔
焊接吊耳
翼缘板厚>16mm
焊接吊耳
焊接吊耳
2)钢梁就位与临时连接
钢梁就位时,及时夹好连接板,对孔洞有少许偏差的接头应用冲钉配合调整跨间距,然后用安装螺栓拧紧。
安装螺栓数量按规范要求不得少于该节点螺栓总数的30%,且不得少于两个。
3)钢梁安装注意事项
表4-5钢梁安装注意事项
序号
注意事项
1
钢梁吊装前,应清理钢梁表面污物,对产生浮锈的连接板和摩擦面吊装前进行除锈。
2
为便于施工人员行走时挂设安全带,临边的钢梁须在地面上安装夹具式安全栏杆并拉设安全绳。
3
在钢梁标高、轴线的测量校正过程中,要保证已安装好的标准框架的整体安装精度。
4
钢梁的吊装顺序应严格安装钢柱的吊装顺序进行,及时形成框架,保证框架的垂直度,为后续钢梁的安装提供方便。
5
待吊装的钢梁应装配好附带的连接板,并用工具包装好螺栓。
6
安装时应用临时螺栓进行临时固定,不得将高强螺栓直接穿入。
7
钢梁吊装就位时要注意钢梁的上下方向以及水平方向,安装完成后应检查钢梁与连接板的贴合方向。
8
安装后应及时拉设安全绳,以便于施工人员行走时挂设安全带,确保施工安全。
4)钢梁安装安全措施
图4-11夹具式安全立杆
图4-12自制安装吊篮示意图
5钢结构焊接施工
(1)焊接施工准备
1)人员准备
从事焊接作业的人员,从工序负责人到作业班组长乃至具体操作的施焊人员和无损检测人员,都须为持证人员和曾从事过类似工程施工的人员。
辅助工也须通晓焊接作业平台的具体搭设方法、顺序和搭设所需的时间,从而准备好焊前工作、做好过程辅助工作及焊后清理工作,从人员组织上做好保障。
表5-1钢结构焊接人员计划表
序号
人员、工种
人数
资历要求
1
焊接专业
负责人
1
持有相关部门核发的焊接高级技师证或焊接专业工程师证。
十年以上现场焊接施工管理经验。
三个以上大型工程类似岗位施工组织管理经验。
三个以上大型工程厚板、超厚钢板焊接指导经验。
2
焊接专业
班长
2
有多个大型工程本职位施工经验。
十年以上现场焊接施工经验。
多个工程厚板、超厚钢板焊接经验。
持有劳动部门颁发的焊接操作证以及安全部门颁发的安全操作证。
持有高级技工证书。
3
持证焊工
10
有大型工程现场焊接操作经验。
有类似工程厚板、超厚钢板焊接经验。
持劳动部门颁发的焊接操作上岗证以及安全部门颁发的安全操作证。
4
焊材负责人
1
有三个以上大型工程类似岗位材料采购、管理经验。
熟悉各种焊材的性能要求、分类管理要求。
了解相应的焊材保护规范及本工程相关的设计要求。
5
熟练辅助工
5
一个以上大型工程焊接辅助配合经验。
熟悉焊材分类要求,焊接特点,焊接顺序等基本知识。
能够熟练搭设焊接操作平台。
2)焊接设备准备
①焊接设备计划表及焊接设备使用说明
表5-2主要焊接设备及工具
编号
设备名称
型号
数量
备注
1
砂轮切割机
SQ-40-1Q
2台
气保焊
2
角向磨光机
φ100(0.75KW)
12台
手弧焊
3
二氧化碳焊机
OTC-600(36KW)
12台
4
直流电焊机
ZX-500(21KW)
6台
5
熔焊栓钉机
JSS-2500(80KW)
2台
6
空气压缩机
XF200(3KW)
2台
7
电焊条烘箱
ZYHC-60(6KW)
2台
8
电热焊条保温筒
TRB系列(5kg)
3个
9
等离子切割机
LGK-100(27.7KW)
2台
10
碳弧气刨枪
600A
6支
11
烤枪
H03~650
5把
12
陶瓷电加热器
(LCD-G-220V10KWSCD型)
15部
13
半自动埋弧焊机
LX5-1000(92KW)
6台
图5-1焊接工具及设备说明
②焊接检测设备
表5-3焊接检测设备
设备名称
样品
主要用途
红外线探温仪
厚板焊接时检测预热温度、层间温度、后热温度、保温温度等。
焊缝量规
焊接完成后进行焊高、焊脚、弧坑等自检工具。
焊缝检测成套设备
工序验收时进行抽检项目检查的成套工具。
便携式超声波探伤仪
1、焊接完毕,自检合格后24小时进行内部缺陷无损探伤专业仪器。
2、由有相应资质证书的专业人员进行操作。
3)焊接材料准备
焊接材料须经过焊接工艺评定合格后,方可允许作为本工程施焊的焊材,并要求按牌号、批次进场。
分类存放在干燥通风的库房,材质证明和检验报告应妥善保管。
焊接材料主要选用以下牌号:
电焊条:
CHE507(碱性焊条)相当于AWSE7015,直径:
3.2mm、4mm。
二氧化碳焊丝:
CHW-50C8(实芯焊丝)相当于AWSER70S-G,直径:
1.2mm。
CHT711(药芯焊丝)相当于AWSE71T-1,直径:
1.2mm,用于立焊盖面层。
焊材性能见下表。
表5-4焊接材料性能表
品名
型号
熔敷金属化学成分(%)
熔敷金属力学性能
C
Mn
Si
P
S
屈服强度
бs(Mpa)
抗拉强度бb(Mpa)
伸长率
δ5(﹪)
冲击功AKV(J)
CHE-507
E5015
0.110
≤1.60
≤0.75
≤0.040
≤0.035
≥400
≥490
≥22(﹪)
≥27(-30℃)
CHW-50C8
ER70S-G
≤0.15
1.40-1.90
0.55-1.10
≤0.030
≤0.030
≥400
≥480
≥22
≥27(-29℃)
CHT711
E501T-1
≤
0.18
≤1.75
≤0.90
≤0.030
≤0.30
≥400
≥480
≥22
≥27(-20℃)
二氧化碳气体:
要求气体纯度为99.9﹪。
预计本工程主要钢构件材质为Q345B,焊接方式有手工电弧焊和二氧化碳气体保护焊。
焊接材料根据设计要求采用以下匹配焊材。
表5-5焊材匹配表
焊接方式
焊接母材
焊接材料
规格
备注
手工焊
Q345B
E5015、E5016、E5018
Φ3.2mm、Φ4mm
焊条
CO2气体保护焊
Q345B
ER50-2
Φ1.2mm
焊丝
4)技术准备
焊接管理人员在焊接施工前认真阅读本工程的设计文件,熟悉图纸、施工工艺和验收标准。
根据《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002及其相关规定编制符合本工程情况的焊接工艺评定计划书,组织好工艺评定的场地、材料、机具,包括检测器具及评定记录表格。
编制焊接作业指导书,完成人、机、料的计划及组织。
根据本工程施焊部位具体情况,完成焊接施工前的准备工作及本工序的施工技术交底和施工安全交底。
(2)焊接工艺流程
图5-2焊接工艺流程图
(3)现场施焊
1)焊前检查及清理
构件到场后由项目验收工段根据深化设计图及《建筑钢结构焊接技术规程》对焊缝坡口形状和尺寸进行检查。
验收工段检查项目:
坡口尺寸、角度、坡口表面平整度、焊缝表面的清洁情况,并填写坡口检查记录表。
检查工具:
平板尺、焊缝量规、眼观。
构件组装完毕,焊缝施焊前由焊接质检员根据《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)对焊缝进行检查。
施焊前,清理待焊处表面雨水、氧化皮铁锈及油污。
根部间隙检查使用钢塞尺、平板尺。
检查结果符合下表规定:
表5-6根部间歇允许偏差
项目
允许偏差(mm)
无垫板间隙
+3.0
0.0
有垫板间隙
+3.0
-2.0
间隙不符合要求的处理措施:
坡口组装间隙超过允许偏差规定时,可在坡口单侧或两侧堆焊,修磨平整使其符合要求。
但当坡口组装间隙超过较薄板厚度2倍或大于20mm时,不应用堆焊方法,应使用增加构件长度来减小组装间隙。
检查结果应符合下表规定:
表5-7组装间歇允许偏差
项目
允许偏差(mm)
图例
对口错边△
T/10,且不应大于3.0
2)焊接作业环境
焊接作业区应搭设防风防雨棚。
焊接作业区相对湿度不得大于90%,当焊件表面潮湿时,应采取加热除湿措施。
下雨时,用不干胶带粘贴防风棚漏水处,不得有雨漏入防风棚内。
表5-8防风棚搭设要求
序号
防风棚搭设要求
1
上部稍透风、但不渗漏,兼具防一般物体击打的功能。
2
能抵抗强风的倾覆,不致使大股冷空气透入。
3
下部承载力足够6名以上作业人员同时进行相关作业,需稳定、无晃动;可放置必需的作业器具和预备材料且不给作业造成障碍,没有器具材料脱控坠落的缝隙,中部及下部防护采用阻燃材料遮蔽。
3)定位焊
钢结构安装就位校正完成后,正式焊接施工前,应对焊接接头进行定位焊接,焊接时应注意以下事项:
表5-9定位焊注意事项
序号
定位焊注意事项
1
定位焊焊缝所采用焊接材料及焊接工艺要求应与正式焊缝的要求相同。
2
定位焊焊缝的焊接应避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊,弧坑应填满,严禁在焊接区以外的母材上引弧和熄弧。
3
定位焊尺寸参见定位焊尺寸参考表。
4
定位焊的焊脚尺寸不应大于焊缝设计尺寸的2/3,且不大于8mm,但不应小于4mm。
5
定位焊焊缝有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时,必须清除后重新焊接,如最后进行埋弧焊时,弧坑、气孔可不必清除。
表5-10定位焊尺寸参考表
母材厚度(mm)
定位焊焊缝长度(mm)
焊缝间距(mm)
手工焊
自动、半自动
t≤20
40--50
50--60
300--400
20<t≤40
50--60
50--60
300--400
t>40
50--60
60--70
300--400
4)施焊作业
表5-11施焊作业方法及主要事项
序号
施焊作业
1
厚板焊接:
采用根部手工焊封底、半自动焊中间填充、面层手工焊盖面的焊接方式。
带衬板的焊件全部采用CO2气体保护半自动焊焊接。
2
全部焊段尽可能保持连续施焊,避免多次熄弧、起弧。
穿越安装连接板处工艺孔时必须尽可能将接头送过连接板中心,接头部位均应错开。
3
同一层道焊缝出现一次或数次停顿需再续焊时,始焊接头需在原熄弧处后至少15mm处起弧,禁止在原熄弧处直接起弧。
CO2气体保护焊熄弧时,应待保护气体完全停止供给、焊缝完全冷凝后方能移走焊枪。
禁止电弧刚停止燃烧即移走焊枪,使红热熔池暴露在大气中失去CO2气体保护。
4
打底层:
在焊缝起点前方50mm处的引弧板上引燃电弧,然后运弧进行焊接施工。
熄弧时,电弧不允许在接头处熄灭,而是应将电弧引带至超越接头处50mm的熄弧板熄弧,并填满弧坑,运弧采用往复式运弧手法,在两侧稍加停留,避免焊肉与坡口产生夹角,达到平缓过度的要求。
5
填充层:
在进行填充焊接前应清除首层焊道上的凸起部分及引弧造成的多余部分,清除粘连在坡壁上的飞溅物及粉尘,检查坡口边缘有无未熔合及凹陷夹角,如有必须用角向磨光机除去。
CO2气体保护焊时,CO2气体流量宜控制在40~55(L/min),焊丝外伸长20~25mm,焊接速度控制在5~7mm/s,熔池保持水准状态,运焊手法采用划斜圆方法,填充层焊接面层时,应注意均匀留出1.5mm~2mm的深度,便于盖面时能够看清坡口边。
6
面层焊接:
直接关系到该焊缝外观质量是否符合质量检验标准,开始焊接前应对全焊缝进行修补,消除凹凸处,尚未达到合格处应先予以修复,保持该焊缝的连续均匀成型。
面层焊缝应在最后一道焊缝焊接时,注意防止边部出现咬边缺陷。
7
焊接过程中:
焊缝的层间温度应始终控制在100~150℃之间,要求焊接过程具有最大的连续性,在施焊过程中出现修补缺陷、清理焊渣所需停焊的情况造成温度下降,则必须进行加热处理,直至达到规定值后方能继续焊接。
焊缝出现裂纹时,焊工不得擅自处理,应报告焊接技术负责人,查清原因,订出修补措施后,方可进行处