鋼混疊合梁跨線(xiàn)施工技術(shù)分析

文/張熙偉

1 工程概況

仁新高速永興互通內(nèi)有2 座跨越大廣高速的橋梁，分別為大廣跨線(xiàn)橋和C 匝道橋，原設(shè)計(jì)大廣跨線(xiàn)橋?yàn)?0+40+43+30m 預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，C 匝道橋?yàn)?5+36+25+25m 預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。為減少影響，大廣跨線(xiàn)橋采用2 跨鋼混疊合連續(xù)梁+30m 小箱梁方案，即由30+40+43+30m 現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁變更調(diào)整為30m 預(yù)制小箱梁+40+43m 鋼混疊合連續(xù)梁+30m 預(yù)制小箱梁形式[1]。

2 工程特點(diǎn)

2.1 施工重點(diǎn)與難點(diǎn)

2.1.1 鋼箱梁在整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中必須組織專(zhuān)業(yè)人員協(xié)調(diào)指揮，必要時(shí)可按照規(guī)劃路線(xiàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，掌握路況和運(yùn)輸條件[2]。

2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)吊裝前必須計(jì)算每節(jié)段梁體吊裝距離，采用大噸位起重機(jī)進(jìn)行吊裝，并選擇合理的吊車(chē)站位點(diǎn)，在此過(guò)程中必須保持4 個(gè)吊點(diǎn)平穩(wěn)。

2.1.3 為控制鋼箱梁整體線(xiàn)型，根據(jù)設(shè)計(jì)文件，在分段口位置下方使用自鎖式液壓千斤頂進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，建立控制網(wǎng)，并設(shè)置定位措施。

2.1.4 為保證整個(gè)鋼箱梁體的安裝線(xiàn)型，焊接水平和順序尤為關(guān)鍵，鋼箱梁節(jié)段吊裝焊接始終保持平衡，不能出現(xiàn)變形失穩(wěn)現(xiàn)象。

2.2 操作重點(diǎn)

2.2.1 鋼箱梁段運(yùn)吊過(guò)程

鋼梁主體在工廠(chǎng)內(nèi)按設(shè)計(jì)圖紙加工預(yù)制，再分段運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，要選擇好合理運(yùn)輸路線(xiàn)并實(shí)地考察，必要時(shí)進(jìn)行試運(yùn)[3]。

2.2.2 梁體安裝的要求

安裝現(xiàn)場(chǎng)必須保證路面平整，兩邊無(wú)障礙，保證大型運(yùn)輸車(chē)輛順利通行，且起吊設(shè)備的吊裝范圍不受影響。

3 制造工藝

3.1 鋼箱梁加工制作順序

3.1.1 基本順序

3.1.1.1 依據(jù)設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求，核查原材料。

3.1.1.2 鋼材焊接工藝評(píng)定，并根據(jù)設(shè)計(jì)文件及相關(guān)規(guī)范要求對(duì)鋼材進(jìn)行必要的預(yù)處理，再進(jìn)行下料[4]。

3.1.1.3 對(duì)板單元進(jìn)行反變形測(cè)試，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定胎架的預(yù)拱度。

3.1.1.4 進(jìn)行板單元試生產(chǎn)（首件制）并驗(yàn)收，合格后方可大規(guī)模量產(chǎn)。

3.1.1.5 鋼箱梁體節(jié)段的首制段制造并驗(yàn)收，合格后方可大規(guī)模制造[5]。

3.1.1.6 按照次序在廠(chǎng)內(nèi)進(jìn)行預(yù)先試拼裝。

3.1.1.7 按照計(jì)劃進(jìn)行節(jié)段的吊運(yùn)工作。

3.2 制造過(guò)程

3.2.1 單元件制作階段

3.2.1.1 原材料預(yù)先處理：鋼板進(jìn)廠(chǎng)經(jīng)輥平后，其表面應(yīng)采用噴丸或噴砂除銹，同時(shí)必須將表面油污銹跡等雜質(zhì)清除干凈。除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到Sa2.5 級(jí)，然后噴涂車(chē)間底漆。

3.2.1.2 板材切割方法：?jiǎn)卧捎脭?shù)字化等離子切割工藝，次要零件可采用剪切切割或手工切割，并采用打磨工藝，以消除毛邊和火焰切痕跡線(xiàn)[6]。

3.2.1.3 隔板單元件制造：隔板單元件原則上不允許拼接，盡可能采用大塊構(gòu)件，以減少現(xiàn)場(chǎng)焊縫焊接工作量。橫隔板主要受力部位必須使用整塊鋼板（如橫隔板），其余板單元件最多可分成兩段，并采用熱煨彎等特殊工藝。下料采用數(shù)控等離子切割，下料及加工尺寸誤差為±1mm。

3.2.1.4 頂板制造：頂板加工工序：頂板按照?qǐng)D紙進(jìn)行拼接→劃線(xiàn)校核→切邊矯正→編號(hào)存放。頂板的拼接工藝可采用單面焊接，背部墊陶瓷片加以保護(hù)，先使用CO2氣體保護(hù)焊打底，再用自動(dòng)埋弧焊填充，焊接后進(jìn)行尺寸校核，并對(duì)變形進(jìn)行矯正。

3.2.1.5 腹板制造：板材切割后，放置在操作平臺(tái)上進(jìn)行劃線(xiàn)安裝，同時(shí)縱肋與底邊的距離必須保證安裝精度。采用CO2氣體保護(hù)焊，焊接進(jìn)行尺寸校核，并對(duì)變形進(jìn)行矯正。

3.2.2 梁體的節(jié)段制造

3.2.2.1 節(jié)段首件制的拼裝：批量生產(chǎn)之前，必須進(jìn)行首件制試驗(yàn)及檢驗(yàn)，組裝采用自下而上的順序。

3.2.2.2 拼裝胎架：拼裝工藝必須在固定的胎架上進(jìn)行；胎架根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)線(xiàn)型，準(zhǔn)確調(diào)整支點(diǎn)的平面位置和高度，同時(shí)設(shè)置節(jié)段的縱坡及平面曲線(xiàn)的控制點(diǎn)，使其符合設(shè)計(jì)線(xiàn)型；工位處地面上必須劃出大樣。

3.2.2.3 節(jié)段拼裝順序：底板→縱向腹板、橫隔板組焊→面板→相鄰節(jié)段底板→相鄰節(jié)段腹板、隔板→梁段尺寸檢查→底板、頂板、腹板、隔板間的連接→加勁板，為了防止焊接變形，橫向焊接時(shí)要從中間向兩邊，縱向要從中間開(kāi)始向兩邊延抻，焊完翼緣和腹板后再焊加勁板。

3.2.2.4 具體安裝要點(diǎn)：在底板上劃裝配線(xiàn)，對(duì)照地樣將底板定位并進(jìn)行壓固；縱向腹板與橫隔板安裝次序?yàn)橛衫锏酵狻⑾戎泻筮?，即先隔板、再腹板，后兩外?cè)腹板和挑臂橫隔板；頂板安裝必須確定安裝基線(xiàn)并定位。焊接前，頂板采用措施進(jìn)行壓固，保證各單元件密貼。

3.2.2.5 鋼箱梁分節(jié)之前，各單元連接處安裝必須采用定位設(shè)施，以利于運(yùn)至工地現(xiàn)場(chǎng)后對(duì)接定位。

3.2.2.6 標(biāo)記：在每個(gè)分段腹板的中部，兩端上必須標(biāo)明節(jié)段編號(hào)，標(biāo)記應(yīng)采用紅色標(biāo)及鋼印，其他構(gòu)件的標(biāo)記均應(yīng)做在明顯位置。

3.2.3 鋼箱梁工地安裝焊接階段

3.2.3.1 鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)試拼時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)梁段尺寸有誤或預(yù)拱度不符時(shí)，即可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行尺寸修正，并將數(shù)據(jù)傳至制造車(chē)間及時(shí)調(diào)整尺寸，避免在工地反復(fù)調(diào)整，減少作業(yè)難度和時(shí)間。

3.2.3.2 試拼方案：鋼箱梁預(yù)拼裝按設(shè)計(jì)要求線(xiàn)形組拼，相鄰兩梁梁端斷面誤差應(yīng)符合安裝精度要求。整體組焊完成后，分梁段進(jìn)行編號(hào)及做好標(biāo)記，并進(jìn)行涂裝等作業(yè)。同時(shí)，采用高精度無(wú)碼組拼裝胎架進(jìn)行板單元件的拼裝。

4 鋼結(jié)構(gòu)吊裝

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件、交通管制要求及其中能力的限制，進(jìn)行鋼箱梁分段分塊的加工制作；完成涂裝工作后，直接運(yùn)至安裝現(xiàn)場(chǎng)；利用安裝現(xiàn)場(chǎng)提前澆筑完畢并達(dá)到強(qiáng)度等級(jí)要求的砼墩柱，直接使用汽車(chē)起重機(jī)將特定部位鋼箱梁吊至墩柱上方，完成吊裝就位工作；墩柱之間進(jìn)行分段的鋼箱梁，則是在安裝現(xiàn)場(chǎng)分段的位置上，搭設(shè)臨時(shí)承重受力支架，直接將分段鋼箱梁吊至墩柱及支架上方，利用支架支撐受力，在高空完成鋼箱梁的整體拼裝及焊接；每個(gè)單元體的鋼箱梁吊裝完成后，進(jìn)行兩端機(jī)翼板的焊接組裝工作。

5 安裝

本工程鋼箱梁結(jié)構(gòu)由4 跨獨(dú)立性鋼箱梁組合而成，根據(jù)自然跨徑劃分為4 個(gè)施工流水段，采用依次施工的方法進(jìn)行。

6 焊接工藝

6.1 焊接方法

選用合理的坡口形式，采用組合焊接工藝及多層多道焊接。鋼板幫寬和接長(zhǎng)采用埋弧自動(dòng)焊，減小焊接填充、藥皮焊條手工電弧焊用于工廠(chǎng)內(nèi)立、仰位置焊縫的焊接。CO2氣體保護(hù)焊主要用于單元件拼接焊縫。

6.2 焊縫檢查

6.2.1 焊接完畢后，應(yīng)以肉眼觀察或借助焊縫萬(wàn)能量規(guī)檢驗(yàn)焊縫表面氣孔、咬邊、焊瘤和焊縫尺寸偏差等。

6.2.2 結(jié)構(gòu)單元焊接完畢后，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行無(wú)損探傷檢驗(yàn)，利用滲透、磁粉、超聲波等檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)焊縫內(nèi)部的缺陷，確保焊縫合格率100%。

7 橋面板施工

疊合梁上部橋面板采用盤(pán)扣式鋼管支架加頂托的支架體系，鋼管支架直接設(shè)在主梁底板底座上，支架頂部采用可調(diào)頂托便于調(diào)整線(xiàn)型。橋面鋪裝結(jié)構(gòu)：高速跨線(xiàn)橋鋼-混組合梁負(fù)彎矩區(qū)超高性能混凝土UHPC 鋪裝，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C50。本項(xiàng)目在大廣高速跨線(xiàn)橋在6#墩中支點(diǎn)兩邊各8m 范圍、負(fù)彎矩區(qū)頂層10cm 使用UHPC 材料。具體超高性能混凝土UHPC 澆筑主要工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖

8 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)鋼材產(chǎn)量居世界第一，根據(jù)國(guó)家深化鋼鐵行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革政策，采用鋼混疊合梁結(jié)構(gòu)，使橋梁自重減輕、梁體高度減小、施工靈活，便于施工；鋼箱梁體結(jié)構(gòu)多樣，可與周邊景觀相互協(xié)調(diào)；同時(shí)，還能節(jié)省建設(shè)投資，縮短施工周期，減少混凝土污染，保護(hù)自然環(huán)境，各種效益明顯。綜合經(jīng)濟(jì)性、高速公路跨線(xiàn)施工要求等條件，鋼混疊合梁連續(xù)方案可大規(guī)模推廣。