城市高架鋼箱梁制作與安裝施工技術(shù)

宮潤(rùn)喜 中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司

1.工程概況

太原市環(huán)線道路建設(shè)工程南中環(huán)鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)梁鋼箱梁工程屬單箱單室全焊接結(jié)構(gòu)，西北匝道鋼箱梁Pwn14～Pwn17總弧線長(zhǎng)度為85.8m，即（3×28.6m）、西北匝道鋼箱梁Pwn11～Pwn14總弧線長(zhǎng)度為88.796 m，即（28.96+30.258+29.578m）、北東匝道鋼箱梁Pne6～Pne9 總弧線長(zhǎng)度為90 m，即（3×30 m）、北東匝道鋼箱梁Pne 9～Pne 12總弧線長(zhǎng)度81.335 m，即（25.68+29.695+25.96m）。主箱室兩側(cè)沿全線布置懸挑，其每側(cè)懸挑寬度為1437mm。頂?shù)装寰O(shè)置300mm標(biāo)準(zhǔn)間距的板肋，沿主箱通長(zhǎng)布置；腹板設(shè)置兩道板肋，間距為722mm和739mm兩種，沿主箱全長(zhǎng)布置，但在橫隔板處斷開焊接；主鋼箱內(nèi)間隔布置橫隔板和橫向加勁肋，標(biāo)準(zhǔn)間距為3000mm。

2.工程的重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

本工程匝道鋼箱梁1800余噸，屬全焊單箱單室大截面連續(xù)鋼箱梁，焊縫數(shù)量眾多，焊接工作量大；鋼箱梁全寬達(dá)9300mm，箱室寬度達(dá)6426mm，無(wú)法實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)整箱室制作，整體運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)；NE匝道鋼箱梁和WN匝道鋼箱梁雙層疊加，其安裝高度達(dá)25.6m，其吊裝難度和高空作業(yè)難度大；本工程正遇雨季施工，縮短了施工周期，加大了各種不可預(yù)測(cè)的施工難度。

3.高架鋼箱梁制作

3.1 高架鋼箱梁制作要求

本工程鋼箱梁均采用Q345qD材質(zhì)，其各項(xiàng)性能均應(yīng)符合《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 714-2015）[1]的要求，本工程所選擇用的焊材必須是經(jīng)焊接工藝評(píng)定和焊接試驗(yàn)合格，與本工程母材相匹配的焊材。無(wú)論是埋弧焊絲、焊劑、CO2氣體保護(hù)焊絲，還是手工焊條，均應(yīng)符合相應(yīng)的國(guó)標(biāo)要求。

焊接前，必須對(duì)焊劑或焊條進(jìn)行烘干，焊劑或焊條重復(fù)烘干次數(shù)≤2次，嚴(yán)禁使用未烘干的焊劑或焊條進(jìn)行施焊。

3.2 鋼板對(duì)接

鋼板下料檢查合格后，按接料單進(jìn)行頂、腹板及隔板的對(duì)接。對(duì)接焊縫施焊前，必須在焊縫延長(zhǎng)端加設(shè)同材質(zhì)、同厚度、寬度≥80mm、長(zhǎng)度≥100mm的引、熄弧板。使用埋弧焊接，板材對(duì)接時(shí)根據(jù)鋼板厚度可根據(jù)設(shè)計(jì)要求及焊接工藝評(píng)定的坡口形式進(jìn)行焊接，一般為V坡口、Y坡口和X坡口。焊接前為防止焊接變形，根據(jù)板厚預(yù)設(shè)3°～5°反變形量。

不論頂板、底板，還是腹板，在不等厚對(duì)接時(shí)，均為內(nèi)平齊，保證室內(nèi)尺寸一致。不等厚鋼板對(duì)接按照1：8進(jìn)行變坡處理。焊接完成后要及時(shí)標(biāo)注鋼板使用方向，防止鋼板反方向上胎組拼。

3.3 鋼板焊接組件的矯正

鋼板接料后組件根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行矯正，可以使用火焰矯正和機(jī)械矯正的方法進(jìn)行矯正，經(jīng)過(guò)矯正后要求鋼板的表面無(wú)明顯的損傷和凹面，鋼板表面劃痕深度應(yīng)≤0.5mm。

3.4 頂板、底板、腹板單元組件制作

當(dāng)板接料探傷并矯正檢查合格后，即可進(jìn)行頂板單元、底板單元件的組拼和焊接工序；頂板組件單元由頂板與板肋組成，底板單元由底板和板肋組成。

頂板與板肋組拼定位焊接，均應(yīng)在板肋定位組裝設(shè)備上按圖紙進(jìn)行組裝；底板單元在平臺(tái)上進(jìn)行板肋與主部件的組拼。板單元件下料經(jīng)檢查合格后將主部件置于組拼胎具或設(shè)備上，調(diào)整好定位組拼設(shè)備或在主部件上劃出待拼加勁肋的定位尺寸線，然后頂緊壓牢。經(jīng)自檢合格后，進(jìn)行定位焊接。定位焊接所采用焊材應(yīng)與母材相匹配，焊腳高度不得大于設(shè)計(jì)焊腳高度的2/3，且構(gòu)件端部轉(zhuǎn)角處50mm范圍內(nèi)不得有定位焊縫，定位焊縫間距一般為400～600mm為宜。

頂、底板單元的拼焊將頂、底板放在板肋定位組裝設(shè)備平臺(tái)上，并按圖紙尺寸調(diào)整好板肋緊固頭位置，然后將板肋置于頂板上待組拼位置，并逐漸將板肋緊固頭向下慢慢頂緊。頂緊后再用盒尺對(duì)板肋定位位置的尺寸進(jìn)行檢查。檢查無(wú)誤后，點(diǎn)固焊出胎。

3.5 橫隔板（肋）單元件的拼焊

橫隔板（肋）下料合格后，用火焰切割出工藝孔，并按施工圖紙要求焊接工藝孔加勁肋。然后按施工圖紙尺寸劃出一側(cè)縱橫向的加勁板的定位尺寸線，并組拼定位焊本側(cè)的加勁板；按上述方法組拼定位焊另一側(cè)加勁板。最后由內(nèi)向外，先橫向后縱向的方法進(jìn)行加勁板的焊接。為了減少熱輸入量，降低隔板單元變形量，可以采用分段焊接的方法進(jìn)行施焊。焊接選用CO2實(shí)芯氣保焊絲進(jìn)行焊接。

焊后根據(jù)變形情況，進(jìn)行橫隔板單元件的矯正工作，矯正采用火焰矯正的方法進(jìn)行，矯正火焰的加熱溫度要保持在600～800℃，不允出現(xiàn)過(guò)燒的情況，熱矯正完成后要緩慢的進(jìn)行冷卻，在溫度下降到室內(nèi)溫度之前，不能采用冷水急冷，矯正后鋼材的表面不能出現(xiàn)明顯的損傷，深度要控制在0.5mm內(nèi)。

4.高架鋼箱梁安裝施工技術(shù)

4.1 鋼箱梁吊耳的布置

鋼箱梁吊裝用吊耳的設(shè)置位置按鋼箱梁吊裝段內(nèi)橫隔板位置進(jìn)行設(shè)置。吊耳的型式：頂板設(shè)置吊耳，其位置對(duì)正箱內(nèi)頂板橫隔板。

本工程吊裝時(shí)，采用400t汽車吊吊裝，鋼箱梁吊裝段最大質(zhì)量按100t（兩側(cè)對(duì)稱構(gòu)件）進(jìn)行設(shè)計(jì)。構(gòu)件兩端各設(shè)2個(gè)吊耳，且對(duì)稱布置。

4.2 鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)拼焊施工方案

橋型胎搭設(shè)、加固并驗(yàn)胎合格后。頂板、底板、腹板、橫隔板等單元組件已制作完成并運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)橋型胎附近指定位置。裝配時(shí)所使用25t汽車吊檢查合格，現(xiàn)場(chǎng)行車道修整完畢，并保證暢通無(wú)阻。頂板、底板、腹板進(jìn)行胎上定位，定位基準(zhǔn)線以及關(guān)鍵中心線打上樣沖眼。組裝時(shí)，寬度方向上將道路中心線作為定位基準(zhǔn)線，高度方向上以底板、頂板、腹板為基準(zhǔn)定位，長(zhǎng)度方向上將節(jié)段間中心線作為定位基準(zhǔn)。

4.3 鋼箱梁焊接

鋼箱梁組拼檢驗(yàn)合格后，按焊接順序及本工程焊接工藝進(jìn)行焊接施工。焊接時(shí)，應(yīng)將節(jié)段與節(jié)段之間加以點(diǎn)焊臨時(shí)固定，然后再進(jìn)行焊接。鋼箱梁焊接時(shí)，必須按焊接工藝中規(guī)定的焊接位置、焊接順序及焊接方向施焊，不得隨意施焊。

在組拼鋼箱梁時(shí)，所有的零件和單元剪都需要利用定位焊進(jìn)行組裝，然后再焊接成整體結(jié)構(gòu)，定位焊的質(zhì)量會(huì)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和焊縫的質(zhì)量，因此要充分的重視。在進(jìn)行定位焊之前要根據(jù)焊接工藝和圖紙對(duì)焊件的坡口尺寸、幾何尺寸、焊接縫隙、焊接部位等情況進(jìn)行清理。檢查合格后進(jìn)行組拼及定位焊接，否則不得進(jìn)行定位焊接。定位焊縫不能出現(xiàn)夾渣、裂紋、焊瘤、焊偏等缺陷，咬邊深度不得大于0.5mm。定位焊縫應(yīng)布置在焊道內(nèi)，并應(yīng)由持合格證的焊工施焊。

4.4 焊縫磨修和返修

焊縫施焊完畢后，及時(shí)使用氣隔將焊縫兩端的熄弧板、引弧板割掉，將切口磨平，焊腳的尺寸要控制在允許的焊縫偏差內(nèi)。當(dāng)焊縫超差＞1mm時(shí)，要立即將咬邊磨順，對(duì)于檢查后發(fā)現(xiàn)超出負(fù)偏差或焊縫咬邊＞1mm時(shí)要立即使用手弧焊返修焊縫，如果需要對(duì)焊縫進(jìn)行返修，需要將焊縫兩端刨成小于1：5的斜坡，然后在進(jìn)行焊接施工。焊接完成后要立即將其磨順，并按照要求進(jìn)行檢查，焊縫的返修此時(shí)要求控制在兩次以內(nèi)。

5.結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在城市鋼架橋鋼箱梁制作和安裝施工時(shí)，要合理的制定吊裝方案，并做好鋼箱梁接頭的設(shè)計(jì)工作，合理的確定吊點(diǎn)位置，并選擇相應(yīng)的鋼筋繩，只有合理的運(yùn)用各項(xiàng)化工技術(shù)，才能順利完成高架橋鋼箱梁的安裝。本工程采用上述方法進(jìn)行施工，取得了良好的施工效果，值得類似工程借鑒和參考。