大型橋梁鋼箱梁工地現場焊接技術與質量控制措施

杜偉華

（中交路橋華南工程有限公司，廣東中山 528429）

1 工程概況

某組合體系橋，跨度5×64 m，主跨和邊跨兩處的鋼箱梁分別為單索面、雙索面，全焊接鋼箱梁尺寸12 m（長）×44 m（寬）×7 m（高），其總長度為296 m，分別由3個節段廠預制而成。鋼箱梁結構組成包括頂板、底板、邊縱腹板、中縱腹板、橫隔板、風嘴，形成單箱七室薄壁結構。

根據設計要求，提前在場內分段預制成型；利用駁船運輸，將鋼箱梁運抵現場，啟用2臺250 t橋面吊機或400 t浮吊機，組織鋼箱梁的吊裝作業；通過焊接節段連接成橋。

2 工地焊接主要內容及特點

（1）工地焊接主要內容。

①梁段環縫，指面、板、腹板的環縫對接；

②嵌補焊，此項工作發生在梁段環縫焊接結束后，細分為U形肋嵌、扁鋼嵌補段兩類。具體至本橋梁工程中，共有22條環縫、2 508個U形肋嵌補接頭、484條加勁扁鋼，焊縫長度分別為1 985、5 409、445 m。

（2）工地現場焊接的特點。

相較工廠預制，工地現場焊接的環境均較為復雜，如高空、暴曬和雨水環境，復雜的焊接環境會影響鋼箱梁焊接作業。此外，鋼箱梁內部通風性較差，在高空、潮濕的環境中施工加大了焊接難度。

針對鋼箱梁焊接環境惡劣、焊接難度大的問題，橋梁施工單位應健全鋼箱梁焊接制度，基于實際建設條件制定完善的施工方案，確定焊接工藝。

3 工地焊接工藝

考慮到鋼箱梁焊接體量大的特點，實施分階段預制生產鋼箱梁，并將預制好的鋼箱梁轉運到施工現場進行組裝，采用全焊接方式焊接各個梁端。以《大橋鋼箱梁梁段現場裝焊的施工組織設計》《大橋鋼箱梁段現場焊接工藝規程》等相關規范為參照基準，以正確的方式進行焊接，確保成橋線形的合理性。在環形、鋼箱梁內部構件焊接縫中，可采用襯墊焊焊接技術，根據實際情況對焊接間隙進行調整，提升現場焊接的精度。

現場施工情況會影響環形焊縫的焊接收縮量，為了保障工程質量，提高施工效率，接頭焊接時，以CO2氣體保護焊或埋弧自動焊為宜。嵌補段焊接時，可采用CO2氣體保護焊和手工焊接的方法。

按照設計要求和施工規范手冊實施鋼箱梁吊裝作業，調整相鄰兩端鋼梁的焊接間隙和高度差，并適配馬板，固定鋼箱梁，以高效地點焊固定鋼箱梁。

在殼板對接過程中，易出現鋼箱梁錯邊現象，在針對錯邊量的處理工作中，采取先火焰矯平、再點焊固定鋼箱梁的方法，按照由中間到兩邊的方向焊接環焊縫。

3.1 中腹板、外腹板對接焊縫

二氧化碳氣體保護焊（KXF-712C），焊接材料為KFX-712C，焊接電流為200～230 A，焊接電壓為25～30 V。

3.2 箱梁頂底板焊縫

應用單面焊接雙面成型技術，頂板、底板、封嘴三部分焊接，均采用CO2氣體保護焊的方法，在作業方式上存在差異，頂板部分先打底、后埋弧自動焊填充蓋面，底板和風嘴直接采用其填充蓋面。

（1）焊接裝置：KR500、ZD5-1000。

（2）焊接材料和技術：H10Mn2焊絲（Ф4.0）+SJ101、KFX-712C（Ф1.2）。

（3）氣體保護焊技術相關參數：240～260 A，28～30 V。

（4）埋弧自動焊填充層：22.5 m/h，電壓28～30 V，電流550～580 A。

（5）蓋面層：580～600 A，29～31 V，22.5 m/h。

在埋弧自動焊填滿蓋面前，應根據實際情況割除馬板，要求預留3～5 mm，對該部分進行磨光處理，確保母材無結構受損問題，再使用磁粉進行檢查，準確判斷質量情況。

3.3 U肋嵌補段焊接

（1）U肋嵌補段焊接。

該工藝采用反貼鋼襯板手工電弧焊、仰焊單面焊雙面成型焊技術。

①焊接裝置：直流電源；

②焊接材料：J507（Ф3.2、Ф4.0）；

③焊接參數：130～180 A，16～20 V；

④焊縫質量檢驗：全程開展100%磁粉探傷，檢測等級為Ⅱ級；

⑤物焊縫質量等級：Ⅱ級。

（2）U肋嵌補段及工廠預留調整段與橋面板的坡口角焊縫。

①焊接裝置：直流電源；

②焊接材料：J507（Ф3.2、Ф4.0）。

③焊接參數：130～180 A，16～20 V。

④焊縫質量檢驗：100%磁粉探傷，檢測等級為Ⅱ級。

⑤焊縫質量等級：Ⅱ級。

（3）焊接注意事項。

焊縫時，應遵循“先對接，后坡口角”的原則，焊接后的焊接面應打磨均勻。

4 鋼箱梁工地焊接的質量控制

4.1 工地焊接精度控制

梁段數量較多，施工工作量較大，在相鄰梁段對接焊縫施工中，難以精準控制收縮量，隨著施工的持續開展，累積變形量逐步加大[1]。應精準控制梁段焊接精度，確保焊接處的質量，為鋼箱梁焊接成橋合攏作業創設良好的條件。

（1）鋼箱梁工地接頭裝焊精度控制。

鋼箱梁到位后，組織吊裝作業，吊裝后詳細檢查鋼箱梁的中心線標高、長度等關鍵控制指標，保證檢測項目均達標后，方可展開現場焊接作業，由梁中向環縫兩側推進焊接。焊接期間，操作人員應加強對焊接精度、質量的檢查，控制焊接質量。

①根據焊接現場的實際情況，調整相鄰梁段環縫間距，借助定位板固定梁端，控制定位偏差，使其不超出0.5 mm。

②控制梁段連接處鋼板的錯邊量，錯邊量不超出1 mm，若超出可采用火焰矯平。

③嚴格按照焊接規范手冊開展焊接作業，確保環縫焊接效果符合質量要求，同時需要配備相關的防風雨裝置。

（2）合龍段的精度以及焊縫收縮量的控制。

鋼箱梁施工中，存在合龍精度要求高、焊縫收縮量控制難度大的特點[2]。為了確保鋼箱梁合攏段長度的合理性，需要在前期采取控制措施，精準控制下料尺寸及焊接尺寸，密切關注實際情況，掌握焊縫收縮量的變化特點，以此采取針對性的控制措施。

4.2 工地焊接焊縫質量控制

（1）焊工資格。

選用有專業技術培訓經歷，且具有對應的施焊操作證的人員參加此項工程。正式焊接前，進行全面的技術、安全交底工作，使施工人員明確作業方法、質量要求，以便后續可規范化施工。

（2）焊接材料。

①存放焊料位置要求溫度為5 ℃以上，相對濕度為60%以下。

②禁止將未完全用盡的焊條外露過夜，應及時回收利用，確保使用的焊接材料均為經過復檢合格的材料。

③針對J507焊條，在使用時需將其置于350 ℃的恒溫環境中，予以1 h的烘焙處理；若選用SJ101焊劑，烘焙溫度以300～350 ℃為宜，時間1～2 h。

④確保焊劑干凈無污染，若焊劑用量在60目以內，需要保證重復使用的粒徑不大于總量的5%。

⑤CO2氣體保護焊施工時，需滿足CO2的純度＞99.5%、配備完善的防風雨設施的雙重要求，使用前倒置放水。

（3）焊接環境。

焊接點須具備完善的防風雨裝置，否則應及時停止施焊。焊接環境的溫度應大于5 ℃，相對濕度應小于80%，若達不到該要求，需利用火焰或其他方法進行除濕處理。

（4）接頭準備。

焊接接頭之前，應檢查焊縫是否潔凈，嚴禁水、銹蝕物、氧化皮、油污、漆等雜物出現在焊縫周圍，應打磨接頭周邊50 mm范圍，再清理打磨產生的雜物。應磨光切削坡口，直至無明顯凸起、凹陷為止。焊接前，需要詳細檢查各項作業設備的運行狀況、儀表的精度情況，在確保硬件裝置無誤后，方可正式進入焊接環節[3]。

（5）定位焊。

采用J507（Ф3.2）焊條，以手工電弧焊的方式完成定位焊接作業。電流為130～160 A，電壓20～22 V。定位焊焊縫的長度和間距分別為50～100 mm、350～450 mm，定位焊距焊接縫端需達到30 mm以上，熔敷金屬厚度需在正式焊縫高度的50%以內，梁段長為500～600 mm，間距為2 000～5 000 mm的環向定位焊。

打磨焊縫、起熄弧位置設置倒角均需在焊接開始之前完成。經焊接后，應明確定位焊的質量情況，判斷其是否存在裂紋、夾渣、氣孔等問題。若定位焊開裂，需分析具體成因，再采用碳弧氣刨的方法進行處理，待該處被打磨光順后，應再次定位并焊接。

在焊接面板和底板時，應以橋軸線為中心緩慢向兩邊焊接，腹板應從上到下焊接。焊前預熱鋼板，厚度在28 mm以上的鋼板，其焊前預熱的溫度應達到80～120 ℃。

5 結語

綜上所述，大型橋梁鋼箱梁工地現場焊接的施工難度較大，質量要求較高，需要保證焊接的精度和質量。本文針對具體的鋼箱梁工地焊接施工工藝展開探討，以提高橋梁領域的焊接作業水平。