簡蒲高速匝道橋鋼箱梁制造焊接及安裝技術(shù)研究

胡學(xué)明

摘? 要：改革開放以來，隨著交通網(wǎng)絡(luò)的日益完善，人們的出行方式變得更加多元和便捷。道路建設(shè)施工技術(shù)的發(fā)展及各類先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用使道路橋梁的施工建設(shè)效率和質(zhì)量獲得了顯著提升。在高速匝道橋的鋼箱梁制造、焊接及安裝過程中，相關(guān)施工工藝，工序的合理性與操作的規(guī)范性都會(huì)決定工程建設(shè)的整體質(zhì)量。該文針對簡蒲高速匝道橋建設(shè)項(xiàng)目中鋼箱梁的制造、焊接及安裝施工進(jìn)行深入分析。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)關(guān)注施工工藝及技術(shù)的應(yīng)用方式。希望以此為后續(xù)的類似工程項(xiàng)目建設(shè)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高速匝道橋;鋼箱梁;焊接工藝;安裝技術(shù)

中圖分類號(hào)：U448? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 項(xiàng)目背景與工程概況

該項(xiàng)目的施工范圍屬于成都經(jīng)濟(jì)區(qū)環(huán)線高速公路簡陽至蒲江段中的禾豐樞紐互通部分，與剛剛建成的成安渝高速公路相交，成十字型交叉，采用反8字混合式樞紐方案。橋跨由混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁和鋼箱梁2個(gè)部分構(gòu)成。其中，鋼箱梁平面位于緩和曲線和R=100m的圓曲線上，全長共計(jì)120 m。項(xiàng)目的施工建設(shè)過程主要包括鋼箱梁的制造、焊接、運(yùn)輸、安裝等工序。除了要保證施工的整體質(zhì)量和工程進(jìn)度外，還需對施工期間的安全管理和組織保證措施形成足夠重視并落實(shí)到位。該文將主要關(guān)注高速匝道橋鋼箱梁的制造、焊接以及安裝過程中的關(guān)鍵技術(shù)和施工工藝。

2 鋼箱梁制造及施工的前期準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行鋼箱梁的分段制造之前，需要根據(jù)工程項(xiàng)目的施工工期及現(xiàn)場施工條件，綜合確定詳細(xì)的施工方案。并結(jié)合甲方、監(jiān)理及設(shè)計(jì)院的意見展開溝通和交流后，確定基礎(chǔ)的施工技術(shù)方案。同時(shí)，要組織參與生產(chǎn)和提供技術(shù)支持的施工人員對施工方案的圖紙及施工工藝進(jìn)行技術(shù)性審查，保證各施工環(huán)節(jié)都能夠順利推進(jìn)。在圍繞設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行交流和溝通后，施工人員在領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖和主要施工方式的基礎(chǔ)上，應(yīng)在審批的分段方案圖上對施工圖紙深化設(shè)計(jì)進(jìn)一步探討。充分細(xì)化具體的施工細(xì)節(jié)，明確各環(huán)節(jié)的注意事項(xiàng)。為了保證鋼箱梁制造及安裝過程的效率和質(zhì)量，還需編制相應(yīng)的施工工藝方案及施工工藝文件，報(bào)送甲方及監(jiān)理部門進(jìn)行審批，保證施工方案的有效性及高可行度。

前期準(zhǔn)備工作還包括擬采用焊接工藝的客觀評定，需結(jié)合監(jiān)理工程師的審批標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)焊接工藝的評定方案制造相應(yīng)的工藝試板，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際建造需求展開有針對性的檢驗(yàn)和試驗(yàn)。在工藝評定的試驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)合格后，負(fù)責(zé)人員需將所有相關(guān)資料整理成冊并上報(bào)各相關(guān)單位和監(jiān)理部門進(jìn)行技術(shù)工藝的評審。

3 鋼箱梁的制造技術(shù)與實(shí)施方案

3.1 鋼板預(yù)處理

用于制造鋼箱梁的鋼板在下料前需對不平整或不合格的鋼板進(jìn)行矯平處理。通過在鋼板預(yù)處理流水線上進(jìn)行噴砂處理和噴涂車間底漆的操作，使其表面的噴砂除銹等級達(dá)到Sa2.5，表面粗糙度達(dá)到30μm～70μm，并噴涂無機(jī)硅酸鋅車間底漆1道，漆膜厚度≥30μm。

3.2 零件下料與加工

零件下料過程中的放樣與號(hào)料應(yīng)嚴(yán)格按照施工計(jì)劃和圖紙標(biāo)注的規(guī)格參數(shù)進(jìn)行，施工工藝對放樣及號(hào)料的效果有一定要求，樣板、樣桿、樣條制作的誤差也應(yīng)與項(xiàng)目容許的誤差范圍相吻合。在進(jìn)行預(yù)留制作和安裝時(shí)需保證對于焊接收縮余量及切割、刨邊、銑平等加工余量的放映和號(hào)料。號(hào)料前檢查鋼料的牌號(hào)、規(guī)格、質(zhì)量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼料不平直、有蝕銹、油漆等污物影響號(hào)料質(zhì)量時(shí)，對鋼材進(jìn)行矯正、清理后再號(hào)料;主要零部件原則上采用氣割切割，并優(yōu)先采用精密切割、數(shù)控自動(dòng)切割。對于要求再行加工的氣割零部件，其尺寸偏差可按工藝技術(shù)文件或圖紙上注明的尺寸執(zhí)行。對于形狀不規(guī)范不標(biāo)準(zhǔn)的零件，采用冷矯正時(shí)環(huán)境溫度不宜低于-12℃，矯正后零件的表面不應(yīng)有明顯的凹痕或損傷，否則仍需進(jìn)行整形。采用熱矯正時(shí)，加熱溫度應(yīng)控制在設(shè)計(jì)要求的溫度范圍內(nèi)，矯正后零件溫度應(yīng)緩慢冷卻，降至室溫以前嚴(yán)禁對零件錘擊以及用水急冷。

3.3 鋼箱梁單元件制作

匝道橋鋼箱梁的頂板單元通常由頂板、T肋以及板肋組成，底板單元由底板、板條組成。制作底板單元時(shí)，底板長度方向按照L+20 mm進(jìn)行下料，寬度方向按照L-4 mm進(jìn)行下料。在劃定位基準(zhǔn)線、板肋定位線后開始組裝板肋，需按照板肋定位線從一端（開坡口側(cè)）往另外一端依次點(diǎn)焊固定。底板單元焊接宜采用細(xì)絲實(shí)芯或藥芯焊絲二氧化碳?xì)怏w保護(hù)自動(dòng)焊，過程中還應(yīng)使用底板單元焊接設(shè)計(jì)專用的反變形胎架，根據(jù)不同的板寬、厚度，橫向設(shè)置不同的反變形量。此外，橫隔板零件采用數(shù)控火焰切割機(jī)編程下料，其余零件可采用半自動(dòng)火焰切割機(jī)下料。最后，鋼箱梁的中腹板和邊腹板結(jié)構(gòu)基本相同，下料方式也和橫隔板零件類似。

3.4 鋼箱梁焊接技術(shù)

鋼箱梁常采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接方式，按照先焊橫隔板與板條肋的貼腳焊縫，再焊橫隔板與頂、底、腹板的焊縫，再焊腹板與頂、底板的焊縫，再焊底板對接焊縫，最后焊頂板的對接焊縫的次序完成整個(gè)焊接過程。待縫焊接完畢后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行焊縫外觀檢測，并填寫檢測記錄。需確認(rèn)所有鋼箱梁的焊縫不存在裂紋、未熔合、焊瘤、夾渣、未填滿及焊漏等缺陷問題。焊接完成24小時(shí)后，具有專業(yè)資質(zhì)的探傷人員須持證上崗?fù)瓿沙暡ê缚p探傷。質(zhì)量檢查的內(nèi)容包括鋼箱梁的各部件焊縫等級及探傷部位存在的質(zhì)量缺陷。

在對焊縫進(jìn)行返修時(shí)應(yīng)首先確認(rèn)其產(chǎn)生原因，并采取相同的焊接工藝進(jìn)行補(bǔ)焊。返修操作時(shí)要將清除部位的焊縫兩端刨成斜率小于1∶5的斜坡，并將周邊的氧化層和含碳層打磨干凈。

4 鋼箱梁預(yù)拼及安裝技術(shù)

為了確保箱梁制造時(shí)與成橋狀態(tài)一致，胎架縱向和橫向均按照橋位狀態(tài)設(shè)置縱坡和橫坡。根據(jù)梁段的重量、結(jié)構(gòu)形式、外形輪廓、梁段制作預(yù)變形、設(shè)計(jì)線型及鋼箱梁轉(zhuǎn)運(yùn)等因素對胎架進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，節(jié)段組拼采取“正裝法”方案。

安裝鋼箱梁時(shí)，根據(jù)鋼箱梁的分段方案搭建安裝臨時(shí)支架并根據(jù)施工載荷等級進(jìn)行支墩的受力計(jì)算，保證安裝過程的安全。分析數(shù)據(jù)選用midas整體建模分析方式，明確最大軸應(yīng)力、剪切力、彎曲力和組合應(yīng)力，并確保各強(qiáng)度指標(biāo)均在容許強(qiáng)度范圍內(nèi)。

在確定吊裝設(shè)備和輔件選型的環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)全橋最大、最重及吊裝半徑最大位置確定吊裝設(shè)備選型并計(jì)算起重機(jī)的高度限制和最大吊裝重量。吊裝過程所使用的鋼絲繩和卸扣應(yīng)滿足最大受力承載要求。鋼絲繩與箱梁的安裝夾角及最大承受拉力都要結(jié)合實(shí)際的安裝施工方案進(jìn)行精確計(jì)算，以此保證鋼箱梁安裝全過程的施工安全。吊裝吊耳的選型和參數(shù)確定涉及吊耳的抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、擠壓強(qiáng)度和焊縫強(qiáng)度。各項(xiàng)基礎(chǔ)指標(biāo)和參數(shù)的規(guī)范會(huì)給吊裝施工帶來安全保障。

鋼箱梁在吊裝前需做好充分的準(zhǔn)備工作，包括對測量工具的反復(fù)校驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)有的橋墩標(biāo)高進(jìn)行復(fù)查，并對參與施工的所有人員進(jìn)行安全教育。通過安全技術(shù)交底和吊裝技術(shù)交底讓施工人員明確操作的流程和關(guān)鍵步驟。在夜間進(jìn)行吊裝施工時(shí)，還要對施工區(qū)域的照明裝置進(jìn)行檢查，確保不存在照明死角。

吊裝后的焊接過程需參照“焊接工藝評定”執(zhí)行，段內(nèi)先焊單側(cè)橫隔板與腹板的貼腳焊縫，再焊底板對接焊縫，最后焊頂板對接焊縫。段間先焊頂、底板對接焊縫，待無損檢測合格后，組裝焊接U肋、加勁肋嵌補(bǔ)段。

5 結(jié)語

通過該文對于簡蒲高速匝道橋鋼箱梁制造，焊接及安裝過程的關(guān)鍵步驟及施工工藝的研究、分析與論述，充分明確了各施工環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)和重點(diǎn)參數(shù)指標(biāo)。實(shí)際施工時(shí)，需從前期準(zhǔn)備到方案實(shí)施和安裝完成后的質(zhì)量檢查都嚴(yán)格貫徹規(guī)范化、流程化的操作步驟，全面保證施工建設(shè)質(zhì)量。

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