淺析鋼箱梁施工質(zhì)量控制要點

■湯景華 ■江蘇交通工程咨詢監(jiān)理有限公司，江蘇 南京 210000

鋼箱梁由于自身良好的結(jié)構(gòu)特點和受力性能而得到愈加廣泛的應(yīng)用，箱形構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點外形平整美觀、截面高度較小能節(jié)約使用空間，其良好受力性能主要表現(xiàn)有其具有較大的抗彎抗扭剛度。其優(yōu)點有:自重降低、抗震性能好，節(jié)約建筑材料、改善經(jīng)濟指標，各種構(gòu)件各盡所能、充分發(fā)揮其效率，能減少現(xiàn)場作業(yè)、加快施工進度，便于橋梁的維修和補強、耐久性好、造型美觀。本人所在海南中線高速公路屯瓊段工程楓木互通跨線橋主跨就使用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，其連接海南中部屯昌與瓊中兩個縣的海榆中線(G224國道)，所處山區(qū)、風(fēng)景區(qū)，橋梁造型美觀、造價低，是海南省內(nèi)唯一的鋼箱梁景觀大橋。

1 工程概況

楓木互通被交道跨線橋工程位于海南省屯昌境內(nèi)，跨越海南中線高速，主橋上部結(jié)構(gòu)為結(jié)合梁—鋼拱組合體系拱橋，一跨簡支，支撐于V形橋墩上，跨徑74m。拱肋系統(tǒng)由主拱肋、副拱肋、主副拱肋之間的橫向連桿以及拱頂橫撐等構(gòu)件組成。拱橋吊桿間距5m。吊桿上端錨固于主拱肋，下端錨固與主縱梁。

2 施工工藝流程及控制要點

2．1 鋼結(jié)構(gòu)的四個階段

第一階段:材料進廠復(fù)驗→原材料拋涂預(yù)處理→數(shù)控切割下料→單元件制作、焊接→梁段組裝、焊接→預(yù)拼裝。

第二階段:梁段的運輸。

第三階段:工地箱梁焊接(節(jié)段連接)→成橋涂裝→驗收。第四階段:吊桿安裝、就位、張拉。

2．2 鋼箱梁駐廠制造施工質(zhì)量控制要點

(1)鋼箱梁所用鋼材、焊條、涂裝材料要進行招標采購。(2)監(jiān)理、施工要安排人員駐廠全過程監(jiān)控鋼箱梁構(gòu)件制造和全面驗收制造質(zhì)量。(3)審查鋼箱梁制造、焊接、試拼等施工組織設(shè)計。(4)嚴把材料進場關(guān)，做好入廠點交和復(fù)驗。(5)原材料拋涂預(yù)處理檢查，鋼構(gòu)件下料尺度精度控制。(6)制定各工藝細則和質(zhì)量驗收標準。(7)做好技術(shù)人員崗位考核和資格認證。

(8)鋼箱梁試驗段節(jié)制作與總結(jié)。

2．3 鋼箱梁構(gòu)件制作監(jiān)控要點

(1)根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點、施工圖紙和運輸條件的因素，將鋼梁每條縱梁分成11個制作段，每條主、副拱分別分為7個制作段。

(2)工裝設(shè)計和胎架制作。

縱梁、主拱及副拱的梁段組裝要求在專用胎架上制作。

縱梁的梁段組裝以縱梁底板的豎曲線為基準，做長度為75米的全胎架。

橫梁的梁段組裝以橫梁腹板平面為基準，做長度為15.5米的全胎架。

主拱的梁段組裝以外腹板為基面做胎架。

副拱拱軸線為空間樣條曲線，該曲線在正立面的投影為二次拋物線，失高為11m，

(3)鋼板預(yù)處理。鋼板下料前均應(yīng)進行預(yù)處理，采用趕板機進行趕平，偏差控制在1mm/m范圍內(nèi)，通過矯平消除鋼板的變形和內(nèi)應(yīng)力，從而減小制造中的變形。鋼板表面除銹等級達到Sa2.5級后，涂無機硅酸鹽車間底漆一道20μm。

(4)下料。①下料應(yīng)根據(jù)施工圖和工藝文件進行。②下料前應(yīng)檢查材料的牌號、規(guī)格、質(zhì)量。并應(yīng)使軋制方向與零件的受力方向一致。③所有零件優(yōu)先采用精密切割下料。對于矩形板塊，下料時，沿長度方向的兩邊要同時切割，防止板件在板平面內(nèi)側(cè)向彎曲。對于形狀復(fù)雜的零件，用計算機放樣確定幾何尺寸，并采用數(shù)控切割機精切下料，并應(yīng)適當加入補償量，消除熱變形的影響。④下料時，縱梁長度預(yù)留配切量(包括彈性壓縮量及焊接收縮量等加工余量)，完成節(jié)段后再切割。

(5)板單元組裝。①組裝前必須熟悉圖紙和工藝文件，認真核對各部件，確認符合圖紙和工藝要求后方可組裝。②組裝應(yīng)在平臺上進行。③底板、腹板上應(yīng)精確劃出縱肋的組裝線，供板單元組裝時使用;頂、底板和腹板上還應(yīng)劃出縱、橫基線，供梁段在組裝及預(yù)拼裝過程中使用。④橫隔板單元，縱梁、端橫梁及主、副拱梁均為箱型結(jié)構(gòu)，隔板構(gòu)造基本相同。

2．4 鋼箱梁構(gòu)件運輸監(jiān)控要點:

(1)運輸方案:本工程鋼橋的加工場地距施工場地較遠，為了是鋼橋構(gòu)件能夠順利抵達施工現(xiàn)場，將每條縱梁分成11個制作段，每條主、副拱分別分為7個制作段。所有鋼橋構(gòu)件不超長、超寬、超重。

(2)確定運輸路線原則:以安全為前提。選擇的線路要適合于汽車的通行，路面平坦，沒有過大的坡度，道路曲線最小。

(3)運輸路線:北京—京港澳高速—沈海高速—海屯高速—施工現(xiàn)場。

2．5 鋼箱梁臨時墩、測量標高、吊裝、就位、焊接質(zhì)量控制要點

(1)鋼管臨時支墩方案:支架采用300*8mm鋼管進行搭設(shè)，鋼管支墩僅支承于各梁段對接口位置，每個支墩由4根鋼管組成。設(shè)計要點如下:

①基礎(chǔ):采用50cm厚混凝土擴大基礎(chǔ);②支墩:支架采用300*8mm鋼管進行搭設(shè)，鋼管支墩僅支承于各梁段對接口位置，每個支墩由4根鋼管組成，臨近支墩適當優(yōu)化成2根鋼管;③平聯(lián):平聯(lián)采用2［10雙拼成桁架結(jié)構(gòu)，沿高度方向6～8m進行布置;④頂部平臺:頂部平臺采用縱向搭設(shè)工字鋼+橫向槽鋼+鋼板，具體尺寸見圖紙;⑤抗風(fēng)連接:主拱和副拱支墩較高，單個支墩抗風(fēng)穩(wěn)定性較差，因此對相鄰支墩，采用桁架式平聯(lián)進行連接，以滿足抗風(fēng)要求。

(2)標高的調(diào)節(jié)

①縱、橫梁標高的調(diào)節(jié)。縱、橫梁的標高調(diào)節(jié)采用兩個10T機械千斤頂調(diào)節(jié)，千斤頂位置放在20a工字鋼(縱向位置)上，臨時支架頂面高程比該處成橋后高程低1－2cm。吊裝前檢查臨時支架焊接情況，焊縫部位要求滿焊。復(fù)核各處高程，無誤后方可實施吊裝。待鋼梁吊裝完畢后，千斤頂放置在工字鋼(縱向位置)上，調(diào)整鋼梁的標高，立即使用水準儀進行復(fù)測，當標高合適后，在梁底與工字鋼(橫向方向)之間加塞墊板，然后焊接，固定。

②主、副拱標高的調(diào)節(jié)主、副的標高調(diào)節(jié)采用兩個10T機械千斤頂調(diào)節(jié)，千斤頂位置放在20a工字鋼(縱向位置)上，千斤頂橫向方向放置斜鐵，其斜度角度與主、副拱與水平面角度相同，臨時支架頂面高程比該處成橋后高程低1－2cm。吊裝前檢查臨時支架焊接情況，焊縫部位要求滿焊。復(fù)核各處高程，無誤后方可實施吊裝。待鋼梁吊裝完畢后，千斤頂放置在工字鋼(縱向位置)上，調(diào)整鋼拱的標高，立即使用水準儀進行復(fù)測，當標高合適后，在拱底與工字鋼(橫向方向)之間加塞墊板，固定。

(3)吊車選用。根據(jù)場地情況和鋼箱梁起吊高度與重量起吊最重為20噸，吊段最大高度為25米，綜合以上結(jié)果選用160噸汽車起重機。

(4)鋼絲繩選用。縱梁吊裝段最大重量為20t，副拱吊裝段最大重量為15t，經(jīng)計算選用鋼絲繩直經(jīng)為47mm。

(5)吊裝主、副拱控制要點

①主縱梁、橫梁吊裝:主梁共設(shè)兩道四邊形斷面主縱梁，每道縱梁由11個吊裝段組成，最重吊裝段為A段，為20噸，梁頂距地面高度為8米。采用160噸汽車吊吊裝，吊車回轉(zhuǎn)半徑16米，主臂伸出39.9米，可吊21.5噸，滿足要求。

②主、副拱吊裝:本工程主、副拱各兩條，每條拱肋由7個節(jié)段組成，主梁共設(shè)兩道四邊形斷面主縱梁，每道縱梁由11個吊裝段組成，最重吊裝段為主拱的節(jié)段三，為14.5噸，吊裝構(gòu)件距地面高度最大為25米。采用160噸汽車吊吊裝，吊車回轉(zhuǎn)半徑16米，主臂伸出39.9米，可吊21.5噸，滿足要求。

(6)焊接質(zhì)量控制

①頂板和底部的平位對接焊縫均采用背面貼陶質(zhì)襯墊的單面焊雙面成型工藝。腹板的立位對接焊縫采用雙面坡口焊接的方法。頂板、底板、腹板的對接焊縫均采用CO2氣體保護焊。

②焊接順序①縱梁、主副拱、端橫梁與縱梁的環(huán)向?qū)涌p的焊接順序:先焊接底板、頂板對接焊縫，然后對稱焊接腹板對接縫，待無損檢測合格后再焊接腹板與頂、底板間坡口角焊縫。②中橫梁、挑臂的全斷面對接的焊接順序:先焊接上、下翼板的對接焊縫，然后焊接腹板的對接焊縫，待無損檢測合格后，再焊接腹板與翼板間的角焊縫。

③熔透焊接焊縫:縱梁各節(jié)段的對接焊縫為V型坡口，底板外邊貼陶瓷襯墊，頂板內(nèi)側(cè)貼陶瓷襯墊，單面焊，雙面成型。腹板內(nèi)側(cè)焊接，外側(cè)氣刨清根，用CO2氣體保護焊焊接。

(4)CO2氣體保護焊，用于焊接的 CO2氣體，其純度要求 ＞99.5%。當CO2氣體含水量較高時，在現(xiàn)場通過倒置氣瓶或在氣路中設(shè)置干燥器來減少氣體中的水分。

2．6 鋼箱梁涂裝質(zhì)量控制

(1)本橋為景觀橋，主橋鋼結(jié)構(gòu)主體色彩宜淡雅，給人恬靜怡然、溝通天地、融會與自然山水之中的脫俗之感。全橋涂裝與色彩設(shè)計如下:主橋鋼拱肋、吊桿為白色，主橋鋼主梁為淺灰色。

(2)海南屬于熱帶地區(qū)，多雨、潮濕、空氣中鹽分很大。因此，鋼結(jié)構(gòu)的防腐與涂裝應(yīng)采用性能可靠，附著力強，耐候性好，防腐蝕強，成熟可靠，其使用期保證在20年以上的涂裝材料。本橋采用環(huán)氧富鋅和聚胺脂族并能相容匹配的油漆品種。

(3)涂裝前要進行嚴格的除銹，采用拋(噴)丸機械除銹，等級要達到Sa2.5－Sa3級。

(4)涂裝環(huán)境條件應(yīng)嚴格控制，以確保涂裝質(zhì)量，表面溫度不低于5℃，不高于35℃，且在噴涂固化期間維持在大于露點3℃以上，相對濕度大于80%。

(5)噴涂前，應(yīng)對鋁材質(zhì)純度進行抽檢，熱噴鋁工序應(yīng)在噴砂后4h進行，干膜厚度應(yīng)單獨抽檢。

(6)熱噴層表面不允許有起皮、鼓泡、大溶滴、裂紋，允許有少量不影響防護性能的起皺、結(jié)疤。

3 鋼箱梁施工中重、難點控制措施

(1)拼裝桿件類型及數(shù)量多，拼裝及合攏精度要求高。布置桿件存放場地，優(yōu)化桁架拱拼裝順序，在場地上先進行試拼，用經(jīng)緯儀控制橋墩、臨時墩、拼接口軸線、標高，確保點位正確，軸線標高精度符合要求。

(2)支架高度較大，最高達25m，抗風(fēng)要求高，鋼管與基礎(chǔ)采用固結(jié)，同時鋼管支架之間采用橫向連接進行連接，必要時設(shè)置攬風(fēng)繩。

(3)橋面整體寬度較大(20.5m)，安裝難度大，采用160t汽車吊進行吊裝，并根據(jù)各節(jié)段重量及位置、吊車站位進行吊安、就位、焊接。

(4)該橋梁橋位位于正在通行的G224國道上，交通疏解壓力大。新開辟便道，增加導(dǎo)向、警示標牌，將交通壓力全部疏解至施工現(xiàn)場以外，同時安排好交叉施工安全管理與協(xié)調(diào)。

(5)鋼箱梁幾何尺寸精度要從下料精度開始控制，焊接坡口角度要準確、焊接變形盡量小。(6)鋼箱梁吊點就位精度要求高，吊點左右間距與前后間距至關(guān)重要，關(guān)系到吊桿垂直度和受力狀況，定位時，測量儀器監(jiān)測著鋼箱梁兩邊錨孔高度，間距用鋼卷尺量得。

(7)鋼箱梁構(gòu)件焊接需以橋梁縱向軸線對稱施焊，以保證橋梁線形，焊縫要全焊透處理，并加強十字焊縫接頭處無損檢測，重點檢查頂板、底板、腹板等焊縫質(zhì)量，超聲波探傷、X射線探傷的抽檢頻率要滿足要求，施工檢測必須達到100%、監(jiān)理按20%頻率進行。以確保焊縫質(zhì)量。