頂推法鋼結構橋梁施工質量監督管理

黃光輝，石泉彬，方水才

（1.泰州市建設工程質量監督站；2.泰州職業技術學院，江蘇 泰州 225300；3.濟南城建集團有限公司，山東 濟南 250031）

隨著大跨徑橋梁需求的不斷增多，鋼結構作為一種新型的橋梁結構類型的優點不斷顯現。相對于普通鋼筋砼結構形式，鋼結構工程質量管理有其自身特點，當前對鋼結構工程制作和安裝過程的質量管理研究較多[1-4]，而有針對性的施工質量控制方面的研究較少。因此，對鋼結構橋梁工程的質量監督管理開展針對性研究，尤其是結合具體工程實例進行分析和總結，具有較強的必要性和重要的現實意義。本文以泰州市青年路北延新通揚運河橋主橋鋼結構工程為例，具體探討頂推法施工鋼結構橋梁工程質量監督管理要點與相關措施。

1 工程概況

泰州市青年路北延（海陽東路—站前路）工程位于泰州市海陵區，南起海陽東路，北至站前路，總長約2510m，為城市主干路，道路一般段規劃紅線寬40m。因該路段需跨越五叉港及新通揚運河，故新建新通揚運河橋，其中主橋上跨新通揚運河、引橋上跨五叉港，主橋寬41.5m、引橋寬39m。

2 鋼結構制造階段

鋼結構制造質量是鋼結構橋梁工程質量得以保證的前提和基礎[5]，對其廠內單元件制作原材料、焊接質量和尺寸精度的把控是質量控制的關鍵。

本工程在鋼構件加工過程中利用焊接參數控制、預變形技術、焊縫內應力消除技術等多方嚴格控制焊縫質量和尺寸精度；對于箱式拱肋，其計算跨徑長達165m，且線型為拋物線，廠內制造時通過多節段拱肋之間連續匹配拼裝技術保證制造精度，以為后續順利完成整體成橋拼裝奠定基礎。

2.1 專家評審及施工條件核驗

鋼梁制作前針對本工程橋梁結構特點和架設安裝工法，首先組織開展施工工藝專家評審會，形成本工程專屬文件，以此來指導全過程施工。

正式施工前，對承包單位的施工設備、檢測設備的精度及完好狀態進行核驗，并對現場焊接設備、檢測儀器、測量設備等進行抽檢，保證所有設備功能運轉正常。

2.2 鋼梁制作

鋼梁制作前，首先從源頭處嚴把質量關，對進場材料進行第三方取樣復驗，抽檢樣品的劃分批次和數量符合本工程制造規則及國家規范相關要求。鋼梁制造過程中，重點關注焊接首制件和涂裝首制件檢驗環節，按照鋼構件結構形式不同，對各種類型的桿件成品分別進行首制件外觀尺寸質量、焊縫質量、涂裝質量等方面檢查；鋼梁質量評定，由現場監理和第三方檢測機構共同監督進行，全部檢測結果均達要求后方可進行后續批量加工。

（1）構件焊接。焊接施工前，對作業人員的從業資格證書以及有效期進行查驗，并組織電焊工上崗前實際操作考試，經考試合格滿足要求方可上崗作業。正式開始焊接作業前還需檢查焊接電壓、焊材的烘干情況和焊道打磨情況，確定滿足焊接要求方可進行下道工序。焊接過程中，必須焊接與工件相同標準的產品試板并送檢，做到制造全過程焊縫質量控制。構件焊接完成后檢查焊接外觀，根據焊縫探傷要求實行100%的超聲波無損探傷[6]、磁粉探傷和一定比例的X射線探傷[7]來判定焊縫質量，不合格的焊縫必須返修補焊，返修次數不得超過兩次，對于多次出現不合格焊縫的作業人員不得再從事本工程焊接作業。

（2）梁段拼裝。當主梁第一批梁段制造完成后，選擇3個節段進行試拼裝以檢驗制造水平和質量。試拼裝時，使板層緊密貼合，并檢查拼接位置有無相互抵觸或較大縫隙的情況，檢查需在無日照影響的條件下進行，以減少溫度引起的熱脹冷縮效應，同時留存檢查記錄，試拼裝檢查合格后，后續構件方可進行批量生產。

（3）構件涂裝。構件生產完成后要在廠內進行底漆和封閉漆的涂裝。涂裝前需要進行噴砂除銹，尤其是對焊縫、自由邊等部位的處理一定要到位，避免這些部位成為薄弱環節。涂裝時嚴格控制溫度、相對濕度等因素，使之與不同品牌型號油漆的使用要求相符。構件表面殘余水分、溫度以及涂裝后的保護也是影響涂裝質量的重要因素。施工完成后需對涂層進行外觀質量檢測，在漆膜厚度滿足要求的基礎上，檢查涂層表面有無流掛、針孔、橘皮、漆霧等涂層缺陷，如有缺陷需清除該區域涂層后重新進行涂裝施工。

3 鋼結構拼裝階段

3.1 拼裝方案論證

在拼裝開始前，由施工單位組織召開施工方案工藝評審會，參加評審的除五方責任主體外，還邀請相關行業主管部門、高校和企業專家等。經專家組審議，一致認為本工程頂推安裝方案內容完整，施工方案可行，可用于指導本工程施工。

3.2 拼裝胎架準備

整體拼裝前需檢查鋼梁拼裝胎架是否符合要求，胎架支墩頂面的面積和位置是否滿足桿件不發生局部變形要求。胎架上布設縱、橫基線及基準點，用以控制構架拼裝的位置，確保各部件尺寸符合圖紙及施工要求。

3.3 水準控制網布設

胎架外設立不受其他因素影響的水準控制網，用以在鋼結構制造過程中對胎架上所有測量點進行隨時監測，確保胎架測量系統準確可靠。

當箱梁節段安裝定位后，需再次進行復測，在保證箱梁中心線位置、高程、豎曲率、起拱、斜度和寬度等檢測項目滿足要求后，方可吊裝下一節段或進行焊接作業。

3.4 鋼梁安裝定位

系梁是全橋尺寸把控的關鍵點，必須對其精準定位。系梁安裝時，在各系梁對接環口處設立測量點，通過觀測其拱度、線型及左右兩系梁寬度進行精準定位。系梁定位過程中，為減少焊接收縮對尺寸的影響，在寬度方向預留12mm加量。

橫梁定位以系梁基準線為準，采用龍門吊精確吊裝就位后，為減少橫梁拼裝過程下撓沉降，需在橫梁中部下方增加反力支撐，固定完成后再解除吊裝。

橋面板安裝采用龍門吊，吊裝完成后對橋面板對角線及橋面橫坡進行檢查，外觀尺寸檢測合格后方可進行焊接工序。采用焊接機器人自動焊接，中部橋面板全部焊接完成后，進入兩側外挑臂安裝工序，之后重點對橋梁全寬，橫向線型進行檢查復核。

系桿拱肋拼裝時，遵循兩側對稱拼裝、從拱腳至拱頂逐節段合龍的原則。為避免損傷拱肋防腐油漆結構，采用焊接吊耳配合鋼絲繩進行吊裝，避免安裝過程中吊點升降產生的滑動。

根據理論拱肋節段位置、標高數據（考慮基礎沉降、支架變形等因素），安裝前在支架上設置測量控制點對支架線型、高程進行跟蹤觀測。拱肋節段吊裝至安裝位置后，用手拉葫蘆和千斤頂調節節段的平面位置和高程，當坐標及高程誤差調整到允許誤差范圍后，在節段拼縫四周焊接定位馬板，然后進行節段的精確調位。當安裝節段坐標、高程調整至符合設計或規范要求后，全斷面進行施焊拼縫。合攏應選擇無日照時段進行，陰天合攏為宜，合攏氣溫20℃左右。

3.5 鋼梁現場焊接

現場鋼梁構件安裝定位完成后進入焊接工序，焊接作業前逐一查驗現場施焊人員執業資格，且經現場焊工考試合格后進行橋梁主焊縫施工作業。

焊接施工作業溫度宜控制在5℃以上，環境相對濕度不大于80%，風力小于等于5級。有雨、雪、大風、嚴寒氣候或焊工暴露等惡劣條件時，必須采取相應預熱、除濕、防風等措施方可作業。

焊接前應檢查待焊區域清理情況，接口的錯邊、間隙及坡口尺寸。焊接作業時杜絕在母材的非焊部位引弧，焊接完成后必須及時清理干凈焊縫表面熔渣及兩側飛濺物。

當鋼箱內施作CO2氣體保護焊時，操作工人必須佩戴防護面罩，同時還必須按規范配備通風防護安全設施，以免焊接過程中產生的CO2影響操作工人健康甚至危及生命安全。

3.6 鋼梁拼裝檢測結果

鋼梁結構拼裝完畢后，五方責任主體聯合建設工程質量監督站對鋼梁拼裝結果逐一檢測，全部檢測結果必須滿足規范要求（如表1）。

3.7 鋼梁現場涂裝

鋼梁涂裝前須檢查焊縫表面打磨情況，要求其表面光順，銳邊、棱角等部位要打磨成圓角，不得出現凹凸不平的角落。開始涂裝前還需清掃鋼結構表面浮塵、附著物、表面油污及雜質，要求表面清潔度達到St3級。

表面清理完成后按不同部位的涂裝體系分別涂裝。涂裝完成后，嚴格按照涂裝工藝要求進行檢查，尤其注重對漆膜厚度及涂層附著力的檢查。

4 鋼結構頂推階段

4.1 頂推設備檢查

施工設備進場后，對所有設備進行檢查核驗，確保其型號、參數與專項施工方案一致。同時檢查所有設備的出廠合格證與試驗檢測報告。

設備安裝時，重點檢查千斤頂的型號、編號與安裝位置，逐一與施工方案核對并做好記錄；檢查液壓系統的管路接口，避免出現滲油現象。

4.2 頂推作業

頂推作業前，應檢查技術人員和作業人員資質和數量是否滿足要求，明確現場指揮與主要技術負責人，做到定崗、定位、定責。

頂推作業過程中，一方面，對多點同步液壓控制系統進行全過程監管，重點關注檢查各類原始數據輸入及設定值與施工方案中規定數值是否一致。另一方面，觀察監控相關數據，確認每一標準行程和最大頂推速度是否受控，觀察預設荷載的加載量和實際頂升行程是否匹配。及時反饋和匯總各個觀察點的實測情況，比較實測數據與理論數據的差異，若數據偏差超過限定值，及時逐級匯報，并會同有關各方進行綜合分析研判，找出原因后予以適時調整。

以本工程為例，步履式頂推距離為249m，在頂推施工前通過MIDAS軟件建模，按照步距1m對連續頂推全過程各工況條件下的頂推點受力狀態進行詳細數值分析，得出頂推過程中各個支墩的頂推反力，并通過理論數據分析作為指導現場施工的重要參考。在實際頂推施工過程中，通過監控各油頂油壓數據及支反力，判定各支點受力是否均勻，頂推是否偏移，同時通過全站儀測量數據監測橋梁頂推過程中橋梁軸線是否偏離。

當導梁尾部離開墩臺支架，累計行進24.5米時，全站儀測量發現梁體軸線向東偏移7.2cm。根據既定方案，調節相應的動態糾偏裝置，即在梁體動態運動過程中施加與偏移反向的糾偏力，但在行進2個行程后，測量結果顯示幾乎未產生任何糾偏效果，隨即啟動應急預案，立刻鎖緊動態糾偏裝置、保持梁體現有姿態。頂推負責人召集技術人員與專家進行現場實地查勘與原因分析，推定該問題是因較大固有偏載力施加于梁體引起的。后經現場檢測，斷定確屬梁體重心偏移造成的：本工程頂推形式為連續多點頂推，頂推支點較多且頂推縱向線型復雜，梁底面高差變化較大，頂推油頂上方抄墊沒有及時進行動態調整使得梁體重心偏移，從而最終導致問題發生。通過對抄墊高程進行復核計算，調整16#～19#支墩頂面抄墊厚度，同時施加反向糾偏力，當再次行進3個行程后，發現梁體軸線復位，問題得以解決。為避免此類問題在后續施工中繼續發生，增加抄墊高程測量復核項目、縮短支墩頂面抄墊厚度調整周期，每頂推行進5m即對各抄墊數據進行高程調整，以適應梁底面高差變化，從而保證鋼梁整體水平行進。

表1 鋼結構拼裝檢測記錄表

5 結語

鋼結構橋梁相對于傳統鋼筋混凝土結構其施工流程更多、工藝要求更高，而頂推法施工則加大了其施工質量監督控制的難度與復雜性，因此務必在實際施工過程中對每個技術環節進行嚴格質量監督與管理，方能實現質量控制目標。在頂推法鋼結構橋梁施工質量監督控制過程中，應當重點把握以下關鍵要點：

（1）制造階段：控制原材料質量、焊縫質量、構件尺寸精度。

（2）拼裝階段：控制胎架尺寸位置、構件吊裝定位、焊接固定質量。

（3）頂推階段：頂推設備性能、施工數據監控。