城市高架鋼箱梁制作與安裝施工技術(shù)分析研究

張國祥

摘 要：鋼箱梁施工是城市鋼架橋建設(shè)施工中的要點(diǎn)環(huán)節(jié)，除了存在較大的焊接作業(yè)量，也面臨著較高的吊裝難度，對(duì)箱梁的制作與安裝質(zhì)量具有嚴(yán)格要求。本文以淮安市快速路一期城市高架跨翔宇大道工程項(xiàng)目為例進(jìn)行對(duì)鋼箱梁制作與安裝施工技術(shù)進(jìn)行論述，分析工程施工的重點(diǎn)與難點(diǎn)，從高架箱梁的制作要求、鋼板對(duì)接、鋼板焊接組件的矯正以及頂板底板等單元組件的制作等方面闡述具體的制作流程，總結(jié)箱梁安裝施工技術(shù)在現(xiàn)場作業(yè)中的實(shí)踐應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁;制作;安裝施工

中圖分類號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

近年來，城市道路橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施工程的發(fā)展速度顯著加快，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)起到有力的推動(dòng)作用。作為一種常見的構(gòu)筑形式，鋼架橋在橋梁施工中得到廣泛應(yīng)用，優(yōu)化鋼箱梁的制作工藝、提高其安裝施工技術(shù)水平，意在貼合橋梁工程施工建設(shè)要求的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、牢固度與承載力，確保鋼架橋得以安全可靠地投入到正式使用中。

1 工程背景

本標(biāo)段為全高架段，設(shè)置上下匝道4對(duì)，地面橋1座。橋梁全長7 663.988 m，其中主線橋長4 020.312 m，上下匝道橋長1 092.96 m，轉(zhuǎn)向匝道橋長2 524.676 m，地面橋長26.04 m，涵洞長59.3 m。主要工程內(nèi)容包括橋涵工程、路基路面工程、交叉工程、排水工程、市政綜合管網(wǎng)布置等相關(guān)附屬工程，采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu);全線橋梁共計(jì)81聯(lián)，其中鋼箱梁5聯(lián)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁76聯(lián)。工期24個(gè)月。本標(biāo)段示意圖如圖1所示。

2 工程的重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

通常情況下，鋼架橋工程施工所需的鋼箱梁數(shù)量多，大截面連續(xù)鋼箱梁規(guī)模較大，需要處理的焊縫數(shù)量多，給焊接作業(yè)帶來較大任務(wù)量。與此同時(shí)，由于鋼箱梁的寬度較大，在廠內(nèi)實(shí)行整箱室制作的難度較高。雙層疊加不同型號(hào)的匝道鋼箱梁，會(huì)大幅提高安裝高度，這也給現(xiàn)場高空作業(yè)、吊裝施工帶來較大的操作難度。且在現(xiàn)場作業(yè)階段，環(huán)境條件以及天氣情況等因素也會(huì)對(duì)鋼箱梁的安裝施工帶來諸多影響，使得現(xiàn)場施工的難度在不可預(yù)測因素的影響下大幅增加。

3 高架鋼箱梁制作

3.1 高架鋼箱梁制作要求

鋼箱梁材質(zhì)的選擇除了需要參照鋼架橋工程施工的具體規(guī)定，也需要參照橋梁用結(jié)構(gòu)鋼規(guī)范中的細(xì)則要求，確保材料的各項(xiàng)性能符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，所用的焊材需要與工程母材相匹配，通過焊接試驗(yàn)、焊接工藝的評(píng)定。以國際標(biāo)準(zhǔn)要求為基準(zhǔn)，選擇適宜的手工焊條、焊劑、埋弧焊絲以及CO2氣體保護(hù)焊絲等材料。在正式開展焊接作業(yè)前，工作人員應(yīng)烘干處理焊條或焊劑，控制重復(fù)烘干焊劑或焊條的次數(shù)不少于2次，若焊劑或焊條未經(jīng)過烘干處理，則不得直接應(yīng)用到焊接作業(yè)中[1]。

3.2 鋼板對(duì)接

檢查完鋼板下料的質(zhì)量情況后，應(yīng)嚴(yán)格參照接料單，對(duì)接頂板、腹板及隔板。焊接處理對(duì)接的焊縫前，操作人員需要選擇與板材相同厚度、材質(zhì)以及適宜長度、寬度的引、熄弧板材料，并將其加設(shè)到焊縫延長端位置處。使用埋弧焊接，對(duì)接板材的過程中，需綜合考慮到鋼板的厚度大小，針對(duì)具體的焊接工藝、設(shè)計(jì)要求中評(píng)定的坡口形式，完成焊接施工，當(dāng)前，常見的形式主要分為三種類型，一是V坡口、二是Y坡口、三是X坡口。在實(shí)施焊接作業(yè)前，為了避免焊接中出現(xiàn)變形現(xiàn)象，可以參照板厚大小，預(yù)先設(shè)定3～5°左右的反變形量。在不等厚對(duì)接的情況下，無論是腹板，還是頂板與底板，均應(yīng)保持內(nèi)平齊的狀態(tài)確保，室內(nèi)尺寸相統(tǒng)一。對(duì)接不等厚的鋼板材料，則應(yīng)以1∶8為基準(zhǔn)對(duì)其加以變坡處理。完成焊接作業(yè)后，需對(duì)鋼板的使用方向予以明確標(biāo)注，避免出現(xiàn)反方向上胎組拼鋼板的問題現(xiàn)象[2]。

3.3 鋼板焊接組件的矯正

根據(jù)檢查結(jié)果，矯正鋼板接料后組件，是整個(gè)施工過程中的要點(diǎn)環(huán)節(jié)，一般情況下，可以選用兩種技術(shù)方法，一是火焰矯正法，二是機(jī)械矯正法，完成對(duì)鋼板的矯正處理后，其表面應(yīng)不存在明顯的凹面、損傷現(xiàn)象，若鋼板表面存在劃痕，則其深度應(yīng)在0.5 mm以下。

3.4 頂板、底板、腹板單元組件制作

探傷并矯正板接料，且檢查合格后，便進(jìn)入到了組拼、焊接頂板單元與底板單元件的施工工序。頂板和板肋是頂板組件單元的主要組成部分，而底板和板肋則是底板單元的主要組成部分。在現(xiàn)場操作過程中，工作人員需要在板肋定位組裝設(shè)備上，根據(jù)具體的設(shè)計(jì)圖紙，定位、組拼并焊接頂板與板肋，完成整個(gè)組裝過程，然后在平臺(tái)上組裝、拼接底板部分的板肋與主部件。檢查板單元件下料質(zhì)量，確保達(dá)標(biāo)無誤后，在設(shè)備或組拼的胎具上放置主部件，對(duì)設(shè)備的組拼定位加以調(diào)整，亦或是在主部件上，將計(jì)劃拼裝加勁肋的定位尺寸線進(jìn)行標(biāo)記與規(guī)劃，接下來將其頂緊壓牢。自檢達(dá)標(biāo)后，再實(shí)施定位焊接即可[3]。

在定位焊接作業(yè)方面，需重點(diǎn)關(guān)注對(duì)所用焊材的把控，其母材材質(zhì)保持統(tǒng)一。且與焊腳的設(shè)計(jì)高度相比，焊腳的實(shí)際高度應(yīng)不超過其三分之二，以構(gòu)建端部為基準(zhǔn)，其轉(zhuǎn)角處50 mm范圍內(nèi)不能有明顯的定位焊縫。拼焊頂板單元與底板單元，需要預(yù)先在設(shè)備平臺(tái)上定位、組裝板肋，參照設(shè)計(jì)圖紙中給出的規(guī)定尺寸，對(duì)板肋緊固頭的位置進(jìn)行調(diào)整，在頂板上穩(wěn)定放置板肋，最后將其組拼處理即可。

3.5 橫隔板單元件的拼焊

完成對(duì)橫隔板與肋板下料的檢查后，工作人員可以利用火焰或其他工具切割工藝孔，參照設(shè)計(jì)圖紙的具體要求，對(duì)工藝孔加勁肋進(jìn)行焊接。劃出一側(cè)縱橫向加勁板的定位尺寸線，對(duì)定位焊本側(cè)的加勁板進(jìn)行組拼，最后，按照由內(nèi)向外的順序，以及先橫向、后縱向的工藝方法，穩(wěn)固焊接加勁板。在實(shí)際施工中，為了最大限度內(nèi)降低熱輸入量，實(shí)現(xiàn)對(duì)隔板單元形變情況的有效控制，應(yīng)優(yōu)先考慮選用分段焊接的形式，提高施焊質(zhì)量。在焊接作業(yè)過程中，應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)所用CO2實(shí)芯氣保焊絲的品質(zhì)性能，確保焊接作業(yè)安全性。

4 高架鋼箱梁安裝施工技術(shù)

4.1 鋼箱梁吊耳的布置

參照鋼箱梁吊裝段內(nèi)各個(gè)橫隔板的具體位置，妥善設(shè)置吊裝用吊耳的布設(shè)位置，是設(shè)置吊耳的基本原則。對(duì)于吊耳在頂板位置處的設(shè)置，應(yīng)以對(duì)正箱內(nèi)頂板橫隔板為基準(zhǔn)，組織開展現(xiàn)場吊裝作業(yè)時(shí)，需要使用到專門的吊車，以及一系列的吊裝部件。在構(gòu)件兩端，需采用對(duì)稱布置的形式分別設(shè)置2個(gè)吊耳。

4.2 鋼箱梁現(xiàn)場拼焊施工方案

完成搭設(shè)、加固以及檢驗(yàn)橋型胎等工作內(nèi)容后，需要將已完成制作的頂板、底板以及腹板等單元組件，向現(xiàn)場橋型胎附近的適宜位置進(jìn)行運(yùn)送。在裝配施工前，工作人員應(yīng)全面檢查汽車吊，嚴(yán)格修整現(xiàn)場各個(gè)行車道。對(duì)頂板、底板與腹板進(jìn)行胎上定位，確定基準(zhǔn)線，定位關(guān)鍵中心線，打上樣沖眼。在組裝施工階段，需道路中心線，作為寬度定向上的基準(zhǔn)線，底板、頂板、腹板作為高度方向上的基準(zhǔn)定位，節(jié)段間中心線則為長度方向上的定位基準(zhǔn)。

4.3 鋼箱梁焊接

組裝、拼接鋼箱梁后，施工人員需按照規(guī)定的焊接順序，結(jié)合鋼架橋施工要求的焊接工藝，對(duì)鋼箱梁進(jìn)行焊接處理。在實(shí)施焊接作業(yè)前，工作人員應(yīng)采用點(diǎn)焊法，臨時(shí)固定節(jié)段與節(jié)段間的連接部分，然后再對(duì)其予以正式焊接。焊接鋼箱梁的過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循焊接工藝的具體要求，明確既定的焊接位置、準(zhǔn)確把握正確的焊接方向與施焊順序，避免出現(xiàn)隨意焊接等違規(guī)操作。

鋼箱梁組拼的施工環(huán)節(jié)內(nèi)，工作人員需采用定位焊的技術(shù)方法，組裝所有的零件，以及各個(gè)關(guān)鍵的部件單元，確保焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)上，保證其形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。通常情況下，無論是焊縫質(zhì)量，還是產(chǎn)品質(zhì)量，均會(huì)在較大程度上受到定位焊質(zhì)量水平的直接影響，因此工作人員應(yīng)對(duì)技術(shù)操作的規(guī)范性給予充分重視。實(shí)施定位焊前，工作人員應(yīng)參照設(shè)計(jì)圖紙、焊接工藝要求等具體規(guī)定，準(zhǔn)確掌握焊件坡口尺寸與幾何尺寸，全面清理焊接部位與縫隙部分。檢查達(dá)標(biāo)后，再實(shí)施現(xiàn)場組拼，做好定位焊接工作，以確保定位焊接的處理成效。定位焊縫的咬邊深度應(yīng)控制在0.5 mm以內(nèi)，且不得存在缺陷問題，如焊瘤、夾渣、焊偏以及裂紋情況等，在焊道內(nèi)的適宜位置處布置定位焊縫，保障最終的施焊質(zhì)量。

4.4 焊縫磨修和返修

完成對(duì)焊縫的施焊處理后，施工人員需利用氣隔，第一時(shí)間內(nèi)割掉焊縫兩端的引弧板與熄弧板，及時(shí)磨平切口，且合理把握焊腳的尺寸大小，確保焊縫偏差處于允許偏差范圍內(nèi)。若焊縫的偏差大小超出1 mm，則應(yīng)及時(shí)磨順咬邊。在完成對(duì)所有部分的檢查后，若發(fā)現(xiàn)焊縫的咬邊大小大于1 mm，亦或是超出負(fù)偏差較多，則需利用手弧焊或其他技術(shù)設(shè)備，對(duì)焊縫進(jìn)行返修處理。在實(shí)際施工中，若涉及到返修焊縫的工作內(nèi)容，則應(yīng)在焊縫兩端的適宜位置處，刨成坡度大小適宜的斜坡，再對(duì)其進(jìn)行焊接處理即可。且在完成焊接作業(yè)后，應(yīng)將邊口部分進(jìn)行磨順，根據(jù)具體的作業(yè)要求，對(duì)所有焊縫予以全面檢查。

5 結(jié)束語

作為城市鋼架橋工程施工中的要點(diǎn)環(huán)節(jié)，鋼箱梁的制作與安裝質(zhì)量對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性具有直接影響。加強(qiáng)對(duì)要點(diǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控，關(guān)鍵在于合理化制定科學(xué)可行的吊裝、組裝與焊接作業(yè)方案，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)鋼箱梁接頭，確定吊點(diǎn)的具體位置，重視對(duì)各環(huán)節(jié)技術(shù)應(yīng)用的把控，全面提高鋼箱梁制作與安裝施工水平。

參考文獻(xiàn)：

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