勞動湖水系文化北大橋工程主塔制作工藝

范化敏

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程公司）

1 工程概況

齊齊哈爾勞動湖水系文化北大橋工程，位于齊齊哈爾市區(qū)，新建文化北大橋跨越勞動湖水系，橋梁起點(diǎn)側(cè)設(shè)置平面交叉連接文化大街，橋梁終點(diǎn)側(cè)通過引道落地至規(guī)劃路，道路設(shè)計全長為280m，其中跨越勞動湖水系主橋采用（60+10）m 無背索斜拉橋。主塔采用拱形塔，塔高32.7m，橋面以上高度為27.5m，高跨比0.46:1。塔柱為箱型截面，截面尺寸：橫向?qū)挾葹?.8m，縱向?yàn)樽儗挾龋?.8m-4.5m；斜拉索塔上錨固方式采用鋼錨箱方式，鋼梁采用正交異形扁平箱梁，梁高1.1m。該梁是由頂板、底板、腹板、加勁肋板、橫隔板等單元件組成。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段鋼梁頂板厚度為16mm，板寬為26.6m；底板厚度為16mm；腹板厚度為16mm 和25mm。主梁采用工廠分塊加工制作，工地現(xiàn)場拼裝架設(shè)完成。

2 拼裝工藝流程

此項(xiàng)目塔為箱型結(jié)構(gòu)制作時視為箱梁，在加工制造時將其側(cè)放加工。

2.1 下料

下料應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，各種誤差應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)范的要求。切割工作可選用火焰車床切割或等離子車床切割，切割要求規(guī)范如下表。切割完成后，需要及時清理鋼材邊緣的熔瘤、毛刺、冷作硬化層和飛濺物。下料完后后應(yīng)按照圖紙要求在鋼板上標(biāo)清零件編號、鋼板里程方向及坡口尺寸，零件型號書寫應(yīng)與圖紙相同，并字跡清晰。下料誤差控制見表1。

表1 下料誤差控制表

2.2 胎架施工

由于構(gòu)件高體型大,為了保證主塔的整體和精確性，按照1:1 比例，將整個主塔放倒，采用側(cè)身胎架的形式，為了保證錨箱的準(zhǔn)確性，在搭設(shè)胎架時建立坐標(biāo)系在整個施工過程中進(jìn)行測量監(jiān)控，保證胎架的位置、高程準(zhǔn)確。由于構(gòu)架較大焊接變形后矯正困難，因此在在搭設(shè)胎架時采取反變形措施（確定其焊后變形趨勢及量值，針對這些變形方向和量值設(shè)計反變形焊接胎架）。在搭設(shè)胎架時還要考慮鋼梁和主塔的橫坡、縱坡及預(yù)拱度。對胎架地線、標(biāo)高進(jìn)行核查嚴(yán)格控制在3mm 以內(nèi)，胎架應(yīng)設(shè)置地錨、橫撐和掃地?fù)伪ＷC足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性，以保證構(gòu)件在拼裝、焊接、矯正時的精度，控制焊接收縮和焊接變形。在焊接完斜撐，并且打完地錨后再進(jìn)行測量標(biāo)高。

2.3 單元件制作

（1）焊接材料：按圖紙要求進(jìn)行選材、存放，主材和焊絲、焊劑注意防潮。嚴(yán)格安裝設(shè)計圖紙要求使用焊材。不得出現(xiàn)降低焊材、焊劑等級或?qū)?shí)芯、藥芯焊絲混用情況。

（2）隔板單元件預(yù)制：主材檢驗(yàn)→數(shù)控下料→檢查下料尺寸→自動切割機(jī)切割開坡口→檢查→隔板與加勁板、人孔拼裝→檢查→標(biāo)號儲存。

（3）底板單元件預(yù)制：主材檢驗(yàn)→數(shù)控下料→檢查下料尺寸→半自動切割→埋弧焊底板對接→按拼版圖組成整體→檢查→底板定位線放樣、劃線→檢查→進(jìn)行下道工序。

（4）腹板單元件預(yù)制：主材檢驗(yàn)→數(shù)控下料→檢查下料尺寸→半自動切割開坡口→按拼板圖安裝腹板→腹板焊接→按排板放樣、劃線→安裝加勁板→檢查→標(biāo)號儲存。

（5）拼裝：裝配過程中頂?shù)赘拱逖b配前需和拼板圖對準(zhǔn)編號，按圖紙方向安裝，按圖紙要求開坡口（板厚變化段需開過渡坡口），坡口開完及要清理表面的氧化鐵和鐵屑。主塔底板拼裝時必須與胎架連接成一體保證主塔的整體性。由于板材較厚，腹板成曲線型，隔板與底版不是垂直90°，而且對錨箱安裝的精度要求很高為拼裝增加很大難度。

腹板安裝前需將隔板按照隔板定位線點(diǎn)焊到定位線上，將腹板一側(cè)與底板焊接，用錨固裝置固定好，另一側(cè)通過烤火矯正和導(dǎo)鏈，將腹板制作成曲線型，在施工過程中嚴(yán)格按照底板邊線和隔板定位線來控制腹板的線性，每烤火矯正成形一段馬上定位焊固定好，腹板固定好檢查線性合格后進(jìn)行焊接。

主塔箱內(nèi)的隔板與底板不是90°垂直，在施工中通過底板上的隔板定位線和腹板上的隔板定位線嚴(yán)格控制隔板的角度，來保證圖紙要求。

3 焊接工藝

3.1 主要焊縫的焊接工藝要求

(1)腹板與頂、底板拼裝要求密貼，不得有裝配間隙；

(2)裝配時應(yīng)在坡口反面進(jìn)行腹板與頂、底板的定位焊；

(3)鋼箱梁主體箱內(nèi)焊接主要包括橫隔板和支座隔板與頂?shù)装?、腹板與頂?shù)装澹瑸榉乐鬼?、底板變形?yīng)對稱焊接，在施焊過程中先立角，再平角；先縱縫，在橫縫；

(4)對箱內(nèi)主體框架焊接時，先進(jìn)行四條主角焊縫的手工打底焊，焊接完成注意清根，然后按照工藝要求進(jìn)行下一道焊接；

(5)剪力釘焊接前在鋼板上做焊接試驗(yàn)確定焊接參數(shù)。當(dāng)外觀檢查合格后進(jìn)行錘擊試驗(yàn)，敲擊30°，觀察焊縫根部是否出現(xiàn)裂紋情況，如檢查合格檢查后后可進(jìn)行正常的施工焊接。在施焊前保證場地平坦，在焊縫金屬完全凝固前不允許移動焊槍。剪力釘焊接前檢查磁環(huán)是否受潮，環(huán)境溫度是否大于0℃，相對濕度是否小于80%，鋼板表面是否干燥。

(6)定位焊要求：

①定位焊焊接時在保證焊腳尺寸的同時，不得大于設(shè)計焊腳尺寸的1/2；長度易在50mm～100mm。

②定位焊不得有焊縫缺陷，對于有缺陷的定位焊縫，須先查明其原因，再處理缺陷，保證定位焊受力要求；

(7)埋弧自動焊：在焊接前檢查在焊縫端部是否設(shè)置引弧板，引弧板長度易80-100mm，焊接過程中不應(yīng)斷弧，若有斷弧情況發(fā)生必須按1：5 的比例開坡口，并搭接50mm 再引弧施焊，焊后將搭接口的焊縫修磨勻順，焊接前保證焊道兩側(cè)平順，保證埋弧焊行走軌跡平穩(wěn)使焊縫美觀。

(8)任何焊縫在焊接前都應(yīng)清除待焊部位的氧化鐵、油污、鐵銹等有害物，使待焊接部位表面干凈、露出金屬光澤。

3.2 焊縫質(zhì)量要求及檢驗(yàn)

(1)外觀質(zhì)量：焊腳飽滿，焊縫不得存在咬邊、裂紋、焊瘤和表面氣孔等缺陷；

(2)對接焊縫內(nèi)部質(zhì)量：對接焊縫、熔透焊縫為Ⅰ級焊縫，其他焊縫要為Ⅱ級焊縫。焊縫質(zhì)量分級見表2。

表2 焊縫質(zhì)量分級

腹板與頂?shù)装彘g熔透角焊縫 I 級 超聲波 懸臂梁與箱梁間熔透角焊縫 I 級 超聲波 腹板與頂?shù)装彘g不熔透坡口角焊縫 II 級 超聲波 支座處橫隔板與頂?shù)装宓钠驴诮呛缚p I 級 超聲波 普通橫隔板與梁頂?shù)赘拱宓慕呛缚p II 級 超聲波 U 型肋坡口角焊縫 II 級 磁粉 開坡口加勁肋角焊縫 磁粉

（3）電焊工和焊縫檢測人員須持證上崗，且只能從事資格證書規(guī)定范圍內(nèi)的工作；在環(huán)境溫度、濕度滿足規(guī)范要求進(jìn)行焊接，主要構(gòu)件在裝配完成后24 小時內(nèi)進(jìn)行焊接；所有焊縫外觀質(zhì)量檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)后，才可進(jìn)行無損探傷檢測，無損探傷檢測應(yīng)在焊接完成24h 后進(jìn)行。

（4）對于不滿足圖紙及規(guī)范要求的焊縫，要及時進(jìn)行處理，氣刨清除焊縫缺陷的位置（如缺陷是裂紋需向兩側(cè)延伸50mm），氣刨出有利于返修的坡口，并打磨掉氧化鐵使焊道露出金屬光澤，相同位置的焊縫缺陷返修次數(shù)不宜超過兩次。

3.3 控制焊接變形

由于此項(xiàng)目鋼板較厚，防止后期產(chǎn)生變形不好矯正，在施工時嚴(yán)格控制焊接溫度、速度、焊接順序、電流等不利因素；

（1）在溫度方面：對屈服強(qiáng)度345MPa 以下，淬硬性不強(qiáng)的鋼材采用較小的熱輸入，盡可能不預(yù)熱或適當(dāng)降低預(yù)熱、層間溫度；優(yōu)先采用熱輸入較小的焊接方法，如CO2 氣體保護(hù)焊。

（2）焊接速度：保證勻速焊接，埋弧焊焊速380-440（mm/min）,CO2焊接180-220（mm/min）。

（3）焊接順序：采用對稱焊接對減少應(yīng)力變形很有利，原則上先焊對焊縫，反焊角焊縫。對十字型焊縫和T 字型焊縫，更應(yīng)采取正確的順序，避免焊接應(yīng)力集中，保證接頭焊接質(zhì)量。

（4）電流電壓的的控制：埋弧焊電流控制在475-575A，電壓27-30V；CO2 打底焊電流控制在240-260A，電壓24-26V；CO2 填充、蓋面焊電流控制在260-280A，電壓28-30V.

4 結(jié)束語

本工程加工制造流程較復(fù)雜，需要控制的節(jié)點(diǎn)較多，為施工增加一定難度。但合理的制造工藝可以提高產(chǎn)能，增加鋼結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量，為工程建設(shè)增值。