鋼箱梁分段制作關(guān)鍵技術(shù)

凌志超

（湖北中振建筑工程有限公司，湖北 黃岡 438000）

鋼箱梁的外觀、結(jié)構(gòu)等條件較好，有利于鋼材更好地發(fā)揮自身性能，提高工程美觀性和建設(shè)水平。但鋼箱梁在后期施工過程中，由于多種因素的影響，容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，在前期制作階段需要加強(qiáng)質(zhì)量控制，采取有效措施保證吊裝安全，運(yùn)用合理的技術(shù)充分發(fā)揮鋼箱梁自身的應(yīng)用價值。

1 鋼箱梁特點分析

以箱形為截面形式的鋼箱梁能有效地提高梁體的抗彎能力和扭曲剛度，發(fā)揮鋼材本身的使用性能，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠，節(jié)省鋼材使用量，對于鋼箱梁構(gòu)件整體應(yīng)用程度較高，應(yīng)用效果較好。鋼箱梁構(gòu)件外觀呈曲線，應(yīng)用于工程施工中，可提高工程結(jié)構(gòu)的整體美觀性，同時，外觀形式也便于后期的維護(hù)和檢查。另外，在偏心荷載等條件的影響下，鋼箱梁可能出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、彎曲等問題，可通過增加橫隔板等構(gòu)件來減輕其應(yīng)力，提高其剛度。但在選擇構(gòu)件時，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的構(gòu)件類型，并控制好其數(shù)量、間距等參數(shù)。

2 鋼箱梁分段制作技術(shù)

鋼箱梁屬于封閉式構(gòu)件，設(shè)計強(qiáng)度高，剛度大，在具體制作施工過程中，由于焊接等操作產(chǎn)生較大的應(yīng)力，容易發(fā)生變形等問題。因此，在鋼箱梁的制作過程中，需要加強(qiáng)質(zhì)量控制，嚴(yán)格按步驟要求分段制作。

2.1 鋼箱梁板單元件制作

2.1.1 鋼箱梁板單元件制作工序

鋼箱梁板單元件制作主要涉及預(yù)處理、放樣、下料切割等工序，以下選取相關(guān)工序進(jìn)行具體分析。

①放樣工序。按圖紙和設(shè)計要求，合理控制板單元件的尺寸規(guī)格，按規(guī)定制作完成后對尺寸參數(shù)進(jìn)行核對，確保無誤。鋼箱梁構(gòu)件主要由頂板、底板等構(gòu)件組成，制作時需要焊接，控制鋼板長度、方向等參數(shù)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，合理把握焊接收縮余量。在制作過程中，若鋼箱梁跨度較大，在此工序之前應(yīng)先確定鋼箱梁的預(yù)拱度，放樣時要做好預(yù)留，以滿足后期幾何變形程度。

②下料切割工序。要根據(jù)具體要求和條件選擇合理的切割方法，如氧氣切割、等離子切割等。在實際操作時，應(yīng)做好清理工作，防止鐵銹等物質(zhì)在鋼材表面長期殘留，影響切割效果。切割過程中應(yīng)合理控制切割力度等條件，保證斷口處截面無裂紋。切割結(jié)束后，要進(jìn)行全面清理。在對邊緣加工過程中，要控制各零件尺寸參數(shù)，保證偏差不超過±1mm，同時要控制好零件材料表面的垂直度、粗糙度等。

2.1.2 鋼箱梁板單元件制作過程

鋼箱梁板單元件包括頂板、底板、腹板和隔板，以下分別就其制作過程進(jìn)行分析。

①頂、底板單元制作，可采用門切下料的方式。下料時應(yīng)嚴(yán)格控制收縮量、加工量等參數(shù)。對已經(jīng)下料或接料的板塊，要設(shè)置好縱橫基準(zhǔn)線，并在劃線時重點關(guān)注接縫位置。另外，在制作頂、底板的過程中，為防止后續(xù)出現(xiàn)的變形問題，應(yīng)首先進(jìn)行預(yù)彎處理。

②腹板單元制作，可采用門切下料的方式。下料時應(yīng)嚴(yán)格控制收縮量、加工量等參數(shù)。接料板塊下料時，應(yīng)對橫基準(zhǔn)線做好標(biāo)記，并作相應(yīng)的處理。參考頂板焊接邊，確定邊腹板的縱肋組裝線、隔板組裝線等。在平臺上完成邊腹板的相關(guān)作業(yè)，并保證縱肋與腹板之間有較強(qiáng)的密合性。

③隔板單元制作，可采用精切工藝一次下料。隔板單元制作需根據(jù)鋼箱梁構(gòu)件的整體結(jié)構(gòu)特點、制作要求、組裝焊接工藝等條件對隔板數(shù)量進(jìn)行合理劃分和數(shù)控下料。

2.2 鋼箱梁組裝

為保證鋼箱梁組裝質(zhì)量，避免出現(xiàn)強(qiáng)力組對問題，組裝工作要按要求、順序進(jìn)行。腹板和隔板在到達(dá)指定位置后，應(yīng)在其位置處標(biāo)出長度中心線和組裝基準(zhǔn)線，為鋼箱梁組裝工作的開展提供基礎(chǔ)條件和保證。同時，要在胎架上按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組裝操作，所選擇的胎架規(guī)格尺寸應(yīng)與鋼箱梁規(guī)格尺寸相匹配，以提高鋼箱梁組裝的精準(zhǔn)性和穩(wěn)固性。組裝時應(yīng)控制好梁段彎曲方向，保證其一致性，以提高翼緣板和腹板的組裝質(zhì)量，防止扭曲。另外，在鋼箱梁組裝過程中，需要使用板件的數(shù)量較多，應(yīng)提前規(guī)劃設(shè)計好組裝方法和順序。在具體組裝時，應(yīng)先在底板上劃出定位線，再進(jìn)行中間腹板和隔板的拼裝，拼裝結(jié)束后，按順序拼裝筋板、裝飾板等構(gòu)件，拼裝過程中若有較大間隙，可通過加入卡具、點焊等方式進(jìn)行處理，待所有工序完成后進(jìn)行面板拼裝。

2.3 鋼箱梁焊接

鋼箱梁的焊接操作應(yīng)根據(jù)實際情況正確選擇單面坡口或V形坡口形式，以提高根部的焊接質(zhì)量。焊接過程中，焊接材料也是關(guān)鍵因素，要確保母材成分符合標(biāo)準(zhǔn)，以保證焊接強(qiáng)度，防止出現(xiàn)裂紋等質(zhì)量問題，同時，焊接時要選擇合適的接頭形式。確定焊接材料、接頭形式后，需要選擇焊接工藝，通常會選擇自動焊接方式，與手工操作相比，其焊接穩(wěn)定性、精確度和焊接質(zhì)量都較高，目前，主要的焊接方法是埋弧自動焊。焊接時，焊接電流應(yīng)保持穩(wěn)定，焊接速度應(yīng)根據(jù)電流、焊接要求和實際情況進(jìn)行合理調(diào)整和控制。例如，底板對接等焊接項目主要是坡口熔透焊縫，采取埋弧自動焊等方法；橋位隔板對接等焊接項目主要采取CO2氣體保護(hù)焊方法；腹板對接等焊接項目主要采取埋弧自動焊方法。對對接接頭和T形接頭兩端需要進(jìn)行熄弧板和引弧板的裝焊作業(yè)，操作結(jié)束后要將其割口磨平。

2.4 鋼箱梁整體預(yù)拼裝

鋼箱梁分段制作后需要在生產(chǎn)廠內(nèi)整體預(yù)拼裝，以及對鋼箱梁構(gòu)件整體規(guī)格參數(shù)等條件的檢查核對。同時，需要保證分段間界面吻合度滿足要求、裝配間隙等部分符合制作標(biāo)準(zhǔn)，為后期鋼箱梁構(gòu)件投入工程現(xiàn)場使用提供質(zhì)量保證。在整體預(yù)拼裝階段，首先應(yīng)做好中心線、控制線、控制點等內(nèi)容的標(biāo)定和測量工作。確定變截面梁段的尺寸、預(yù)拱度、坐標(biāo)等參數(shù)，并做好軸線復(fù)測工作。拼裝過程中，需要使用全站儀等設(shè)備對控制點等進(jìn)行監(jiān)控，及時調(diào)整、改正不符合要求的地方，以滿足拼裝要求。預(yù)拼裝完成后，需進(jìn)行打磨、防腐、防銹等工作。

3 鋼箱梁分段吊裝技術(shù)

鋼箱梁分段吊裝主要是指將預(yù)拼裝好的鋼箱梁構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，借助起重設(shè)備按順序和操作要求將梁段吊裝到相應(yīng)位置，再按要求進(jìn)行安裝、焊接等操作。分段吊裝整體上可行性強(qiáng)、操作簡便，更容易實施鋼箱梁構(gòu)件的質(zhì)量控制。但吊裝過程中影響因素較多，且高空作業(yè)危險性較大，需要加強(qiáng)質(zhì)量控制和安全防護(hù)。

3.1 確定梁段安裝順序

對于跨度較大的鋼箱梁，在設(shè)計時應(yīng)將其各梁段作為單獨個體，以便后期吊裝。安裝過程中，要對各梁段進(jìn)行分析，根據(jù)要求及實際情況確定安裝順序，在保證單個梁段吊裝質(zhì)量的基礎(chǔ)上，有效提高整體鋼箱梁的吊裝質(zhì)量，確保吊裝的穩(wěn)定性，避免發(fā)生安全事故。

3.2 梁段分段

按市政工程實際情況、施工要求、機(jī)械起吊能力等條件，可將鋼箱梁梁段合理劃分為多個單元。分段過程中，為了防止后續(xù)吊裝過程中出現(xiàn)梁段損壞等問題，需要將分段點設(shè)計在受力小的部位。另外，為了合理控制分段間的相互影響，在設(shè)計時還應(yīng)加強(qiáng)以下幾方面的工作控制。

（1）分段時應(yīng)盡可能保證梁段間的長度一致。

（2）在分段過程中，應(yīng)結(jié)合實際情況正確判斷是否需要臨時搭架，防止臨時搭架與混凝土梁柱等結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞干預(yù)問題。

（3）梁段自重會影響整體吊裝過程，鋼箱梁易發(fā)生變形，因此，分段時分段長度應(yīng)滿足吊裝要求。

3.3 梁段對接質(zhì)量

分段梁段組裝是吊裝作業(yè)中一個非常重要的環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中，要合理控制對接質(zhì)量，保證分段梁段間的接頭吻合，位置準(zhǔn)確、合理。在具體組裝過程中，應(yīng)采用監(jiān)控設(shè)備等技術(shù)手段對整體組裝進(jìn)行監(jiān)測控制，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整解決，避免失誤或其他原因影響整體吊裝質(zhì)量，降低工程建設(shè)水平。

4 鋼箱梁制作安裝難點及質(zhì)量控制措施

4.1 鋼箱梁制作安裝難點

（1）鋼箱梁線形控制精度要求較高，制作安裝難度相對較大。

（2）對市政工程而言，鋼箱梁在安裝過程中會遇到既有線路，要做好組織協(xié)調(diào)工作，以保證其他交通線路的正常使用。同時，施工場地受限，梁段存放、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)比較困難，且需要考慮施工噪音的影響。

（3）在焊接時應(yīng)根據(jù)實際情況選擇不同的焊接方法、設(shè)置不同的焊接工位等，整體焊接難度較大。

（4）高空作業(yè)的難度和危險性較大，涉及高空吊裝、焊接、涂裝等施工內(nèi)容，整體作業(yè)量較大。

（5）鋼箱梁安裝前需要針對高空作業(yè)、施工現(xiàn)場環(huán)境、施工要求等做好各種防護(hù)措施，避免后續(xù)發(fā)生墜落等情況，影響施工安全。

4.2 鋼箱梁制作與安裝質(zhì)量控制措施

（1）根據(jù)鋼箱梁構(gòu)件特點、工程要求等條件對現(xiàn)有的質(zhì)量管理制度進(jìn)行完善，對鋼箱梁制作和吊裝過程進(jìn)行有效管理和控制，保證鋼箱梁構(gòu)件自身質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

（2）做好現(xiàn)場管理工作。市政工程施工環(huán)境影響因素較多，且施工場地受限，需要加強(qiáng)現(xiàn)場管理，對焊接、組對、吊裝等環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問題及時處理解決。

（3）為保證鋼箱梁構(gòu)件的精度，應(yīng)定期對其進(jìn)行測量，并盡可能保持天氣等因素的一致性。

（4）焊接過程中，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇正確的焊接方法，設(shè)置平位、立位等不同類型的焊接工位，焊接完成后，應(yīng)采用無損檢測技術(shù)對其焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測。

（5）技術(shù)水平是影響鋼箱梁制作和吊裝質(zhì)量的一個重要因素，必須對施工人員進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)，提高其技能水平和專業(yè)素質(zhì)，使其規(guī)范、有效地完成鋼箱梁的組裝、焊接、吊裝等工作。

5 結(jié)語

綜上所述，鋼箱梁構(gòu)件分段制作和吊裝過程中，需要強(qiáng)化板單元件、組裝、整體預(yù)拼裝、吊裝等各階段的質(zhì)量控制。根據(jù)市政工程要求、安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和實際情況，采取合理的制作、吊裝方法，選擇正確的技術(shù)手段，做好監(jiān)控管理，同時，完善質(zhì)量控制措施，加強(qiáng)質(zhì)量管理，進(jìn)一步提高鋼箱梁構(gòu)件整體質(zhì)量，為市政工程施工提供基礎(chǔ)保障。