下承式鋼管混凝土系桿拱橋拱肋制作安裝技術

許 亮 白曉軍

1 工程概況

該橋結構為下承式鋼管混凝土系桿拱橋,橋長51.4 m,橋寬21.2 m。拱肋為啞鈴形鋼管混凝土,鋼管外徑560 mm,壁厚10 mm,綴板厚度10 mm,外側距離380 mm,拱肋總高1 300 mm。左右側拱肋間由3根橫撐相連,橫撐為φ 560 mm無縫鋼管,壁厚10 mm。

拱肋鋼管及吊桿涂裝采用兩道LS-1水性無機富鋅底漆(2×50 mm),12道環氧云鐵中間漆(2×30 mm),12道聚氨酯面漆(2×40 mm)。

2 生產準備

1)電焊工具有資質證和上崗證并進行培訓和考核,對操作人員做好技術交底,焊工必須在試焊合格后方可進行正式焊接。2)鋼管購買成品管,各種鋼材及焊劑材質合格、規格及型號均符合設計要求。3)所需的機具性能穩定、數量滿足施工要求。4)現場技術人員進行圖紙會審工作,對操作者交底,按工藝規程做好各道工藝的準備工作。

3 施工放樣

1)根據加工圖及試裝圖對各構件及零件現場放樣,并進行計算校核。2)對吊桿部位管內構件拱肋接頭及拱肋和橫撐相貫等重要節點部位制作樣板,樣板采用0.3 mm～0.5 mm薄鋼板制作。樣板制作允許偏差:長度寬度均為0.50 mm;對角線長度差:1.0 mm。3)鋼材號料采用鋼絲劃線,劃線寬度不得大于0.3 mm。4)號料的預留焊接收縮余量和切割、邊緣加工等加工余量。

號料后在零件上注明生產號、零件號、數量及加工方法。

4 切割

1)綴板采用剪板機剪切,拱肋手工氣割,手工氣割切割面需用砂輪打磨處理。2)氣割用氧氣純度應在99.5%以上,乙炔純度應在96.5%以上。3)切割前應將鋼材表面距切割邊緣50 mm范圍內的污垢、油污等清除干凈,切割后應清除邊緣上的熔瘤和飛濺物等。4)氣割和剪切后零件尺寸允許偏差應為±3 mm,切割面的質量等級見表1。5)在切割時一并將坡口倒出,坡口形式為:60°±5°。

表1 切割面質量等級 mm

5 組裝

1)預制場設置拱肋組裝的工裝平臺,平臺設置牢固,平整度不大于2 mm,按大樣圖將拱肋軸線、各小管節按序排列,吊桿、灌灰孔、排氣孔、橫撐等構件位置按坐標點反映在平臺上,并用限位板焊成拱肋限位裝置,并留出吊裝點和安裝測量控制點。2)組裝的零件、部件應經檢查合格,連接面和沿焊縫邊緣約50 mm范圍內的鐵銹、毛刺、污垢等應清除干凈。3)組裝流程:鋼材拼接→部位組裝→焊接→校正→構件組裝。4)部分構件組裝采用定位焊固定,從拱腳至拱頂方向進行,定位焊使用的焊接材料應與母材相匹配,用附加鋼筋焊于鋼管壁作臨時固定聯焊,焊點間距約為30 cm左右,且不得少于3點,焊縫不超過設計焊縫厚度的2/3,且不大于8 mm,焊縫長度不小于25 mm。5)現場構件組裝采用少支點支撐,在設計支撐點位置搭設腳手架,支撐點標高需按設計要求精確控制。

6 焊接

1)組裝后應對構件進行全面檢查,合格后方可焊接。2)對接焊縫及拱肋和板零件間的焊接接頭處應在焊縫的兩端放置引弧板,其材料和坡口形式與焊接相同。引弧板的焊接長度應大于20 mm,焊接完畢后應采用氣割切除引弧板,不得用錘擊落,嚴禁在焊縫以外的拱肋上打火引弧,以免損傷母材,最后將引弧處修磨平整。3)為防止焊接部位殘余應力過大,焊接前根據各部位具體情況,選擇合理地施焊順序,盡量減小變形約束條件,通過工序的優化來減小殘余變形。4)角焊縫轉角處宜連續繞角施焊,起落弧點距焊縫端部不小于10 mm,角焊縫端部不設引弧的連續焊縫,起落弧點距焊縫端部應大于10 mm,弧坑須填滿。5)下雨時不得露天施焊,構件焊接區表面潮濕時應清除干凈,風速大于8 m/s時,應采取擋風措施。6)定位焊所使用的焊接材料應與焊件材質相匹配,焊縫厚度不宜超過設計焊縫厚度的2/3且不大于8 mm,焊縫長度不宜小于25 cm,定位焊應在焊道以內,焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。7)每道焊縫分三次完成:先打底,然后將焊縫磨平,再焊中間部分,磨平后焊接第三遍,其中第一遍打底最為關鍵,為能達到焊接質量要求,在拱肋內沿環向接口處加設一托板,第一遍焊縫應將相連拱肋母材與托板熔為一體,避免焊水流淌影響焊縫高度,無法滿足要求。多層焊縫應連續施焊,每一層焊道焊完后應及時清理并檢查,如發現有影響焊接質量的缺陷,應清除后再施焊,焊道層間接頭應平緩過渡并錯開。8)焊縫同一部位的返修次數不得超過兩次,當超過兩次時,應經過焊接技術負責人核準后,按返修工藝進行。焊縫出現裂紋時,焊工不得擅自處理,應查明原因,訂出修補工藝方可處理。9)焊接完畢:焊工清理焊縫邊的熔渣和飛濺物,并檢查焊縫外表質量和射線進行焊縫內部探傷檢驗,合格后在焊縫部位打上焊工鋼印。10)焊縫質量標準:a.所有焊縫都必須在全長范圍內進行外觀檢查,主拱所有焊縫的外觀應符合標準。b.對接接頭焊縫和角焊縫應100%進行超聲波探傷,并取不小于其焊縫長度70%進行射線探傷,兩條焊縫交叉點必須進行射線探傷檢驗。

超聲波探傷范圍和質量等級應符合表2規定。

表2 焊縫外觀質量標準 mm

7 涂裝

1)涂裝前先將鋼材表面的毛刺、雜物和焊疤清除干凈。2)除銹采用噴射石英砂方式,石英砂的磨料粒徑應在0.63 mm～3.2 mm之間,除銹后用毛刷等工具將鋼材表面的銹塵和殘余磨料清掃干凈后,方可涂噴車間底漆。3)底漆采用LS-1水性無機富鋅底漆兩道(2×50 mm),中間漆為兩道環氧云鐵中間漆(2×30 mm),面漆為兩道聚氨酯面漆(2×40 mm)。4)涂裝要用空氣噴涂方式,所有漆在使用前1 d～2 d,將涂料整桶密封倒置,以減輕沉淀和積塊,使用當天開桶后機械充分攪拌均勻,調至施工粘度后用120目～160目銅絲篩濾去漆皮、雜質后方可涂裝。5)噴涂時,噴涂槍與工作面垂直,噴嘴與構件的距離宜保持在20 cm～25 cm,噴涂采用縱噴,每次壓疊一半,要保持均勻,防止流掛和漏噴等缺陷。6)涂裝時環境溫度宜在5℃～35℃之間,不宜在強烈日光下施工,有雨、霧或相對溫度大于80%時不得涂裝。7)構件涂裝完成后,應顏色均勻、無露底、漏涂、涂層剝落、涂膜破裂、起泡、劃傷及咬底等缺陷、面漆涂完后,應與比色卡顏色一致。8)每層油漆質量的檢驗應在油漆涂裝一晝夜后進行,在噴涂時用濕膜測厚儀檢查噴涂厚度是否足夠。

8 安全防護

1)高處作業人員及搭設作業安全設施的人員必須進行專門技術培訓,專業考試合格后持證上崗,必須定期進行體格檢查。2)高處作業中的安全標志、工具、電氣設備和各種設備必須在施工前加以檢查,確認完好后方可投入使用。3)施工中對高處作業安全技術措施,發現有缺陷和隱患時必須及時解決,危及人身安全時,必須停止作業。4)2 d進行高空作業,必須采取可靠防滑措施,遇六級以上強風、濃霧等惡劣天氣不得在露天進行攀登高度作業。暴雨過后要對高空作業安全措施逐一檢查,發現松動、變形、損壞或脫落等現象及時處理。5)施工中所有用電設備的安裝和拆除必須由電工完成,使用設備前必須佩戴和配備好相應的勞動防護用品,并檢查用電設備保護設施是否完好,嚴禁設備帶病作業。6)對停電的設備必須拉閘斷電,鎖好開關箱。7)所有設備的保護零線單獨敷設,不作它用。重復接地應與保護零線相連接,保護零線的截面必須同時滿足強度要求。保護零線除必須在配電箱處做重復接地外,還必須在配電線路的中間和末端重復接地。8)焊接機械應設置在防雨通風良好的地方,焊接現場不準放易燃物品,使用焊接機械必須按規定穿戴防護用品。9)架設現場嚴格實行統一指揮,在吊裝過程中除現場指揮人員外,任何人不得指揮操作。10)參加架設的操作人員要有明確的分工,并建立崗位責任制,勞動分工盡可能穩定,以避免由于技術不熟練而發生事故。11)吊裝作業區嚴禁非工作人員進入,所有人員均不得在起吊和運行的吊物下站立。

[1] JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術規范[S].

[2] JTJ 071-98,公路工程質量檢驗評定標準[S].

[3] YB 9254-95,鋼結構制作安裝施工規程[S].

[4] 薛炳勇,周世軍.鋼管混凝土拱橋與鋼管混凝土復合拱橋的發展[J].山西建筑,2008,34(31):303-304.