高速公路鋼箱梁吊裝施工技術

宋衛(wèi)龍

（中鐵一局集團第一建設有限公司，廣東 廣州 510006）

1 工程概況

本工程為隆林縣委樂至革布公路一期工程隆林立交，所涉及的工程范圍較廣、影響范圍較深。隆林互通匝道AK1+677.542 號橋，是一座穿越山谷和克服地勢高差的橋梁。本橋共有11 聯(lián)，各孔跨的布置方式和結構型式為：1×30m 預應力簡支T 梁+1×60m 鋼筋混凝土組合梁+19×30m 連續(xù)預應力混凝土T 梁+2×45m 鋼筋混凝土組合梁+11×29m 連續(xù)預應力混凝土T 梁+3×30m 連續(xù)預應力混凝土T 梁。該橋共有12 處膨脹縫。隆林立交C2 號橋匝CK0+950.043 特大橋是為跨越峽谷、高速以及克服地形高差而建造的一座特大橋梁，在具體工程中實施了一種新的施工方法。本橋共有5 座橋梁，每座橋梁的孔跨數(shù)和結構型式分別為：2×30m 預應力簡支T 梁+2×58m 鋼箱結合梁+2×（4×29.5m）+（3×29.5m）預應力混凝土簡支T 梁。該橋共設置6 個膨脹節(jié)點。

隆林互通轉盤D_0+325.415 號橋匝設兩個匝道，采用（5×30）+2×（4×30）預應力混凝土（后張拉）的簡支橋面T 梁+2×61m 鋼混組合梁。該橋共有5 個膨脹節(jié)點。

2 施工工藝技術

2.1 鋼箱梁制造工藝技術

2.1.1 鋼箱梁制造整體流程

鋼箱梁的生產(chǎn)工藝包括：施工前的準備（材料計劃、轉換圖紙的放樣）→備料（材料購買）→材料檢驗（外觀檢驗、取樣復檢）→材料前處理（拋丸、噴涂底漆）→放樣、下料→切割及開坡口→拼接→焊接→焊接檢驗→胎膜搭設（檢驗）→組裝（檢驗）→組裝焊接→焊接檢查（自檢及三檢）→外觀及尺寸檢查→除銹刷油→編號→驗收出廠→運輸[1]。

鋼箱梁需要在專用的模板上進行加工，并通過在立柱頂部增設一道梁進行施工。按照1:1 的比例將胎架放樣。根據(jù)成橋縱坡、預留拱度計算出的高程，每隔一段設置一個胎架。當胎架安裝完畢后，將地板鋪在胎架上，在胎架上制造出單個單元，因為隔墻的距離是2.5m，所以它可以在胎架上組拼，同時也可以達到預拱度和縱坡的設定。

2.1.2 放樣、下料、加工及矯正

（1）放樣。為了確保放樣的準確性和有效性，必須嚴格按照施工圖及深化設計所編制的下料排樣圖進行放樣。放樣允許誤差如表1 所示。

表1 放樣允許偏差

樣條、樣版要說明產(chǎn)品的號碼、材質(zhì)、技術規(guī)范、孔徑大小等。按工藝規(guī)定，預留生產(chǎn)和安裝時的焊縫收縮補償和工作余量。在給鋼板編號之前，先要檢查鋼板的牌號和規(guī)格，觀測鋼板的表面情況，然后才能過磅。如果發(fā)現(xiàn)鋼筋存在表面不平、銹蝕、油污或其他污垢，必須加以整改，在號料前要先清洗。規(guī)格大小的誤差是±1mm，在號料時，根據(jù)套料圖紙，使鋼卷制的方向與工件的受力方向相同[2]。

（2）下料。工件下料全部由數(shù)控切割。表2 為精確切削面的質(zhì)量指標。

表2 精確切削面的質(zhì)量指標

在進行剪切加工時，板材的厚度不能超過12mm，且裁邊要平整，不能出現(xiàn)毛刺、反口等現(xiàn)象[3]。剪切件的尺寸誤差不能超過2.0mm，邊的缺角不能超過1.0 毫米，而型材端的垂直度不能超過2mm。手工氣割時，其尺寸容許偏差不超過2.0mm。表3 為切割及手動氣割刃面的品質(zhì)要求。

表3 切割及手動氣割刃面的品質(zhì)要求

為了便于生產(chǎn)，在T 形加強筋的翼板、腹板下料時，采用成對的下料方式，使同一板上有等量數(shù)量的T形筋翼緣板和腹板。

分段制作時，末節(jié)段頂板、底板及腹板在前一節(jié)段端部附近預留50mm 的閉口余量。其余節(jié)段的頂板和底板按實際的來料長度加工。將箱形梁拼裝好后，對其進行切割。密封余量是指在工地吊裝前，根據(jù)現(xiàn)場實測的尺寸，對其進行裁切。

（3）零件加工及校正。支承襯墊（與鋼箱盒相連的面）必須平整，以便其能與箱形箱的底面保持緊密的接觸，并且要把它的后緣平整。支撐墊板在加工完成后要用油筆標注出來。對檢修井檢修孔倒角部位進行熱彎成型。U 型筋采用特種工藝生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中應注意控制好U 形筋的加工精度。

2.2 焊接及涂裝操作

2.2.1 焊接

（1）焊接順序。現(xiàn)場采用了縱向對接、節(jié)段間環(huán)向對焊的方法。

（2）施工原則。為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量與工程的進度，中鐵一局集團第一建設有限公司會加大人力和設備的投入，并針對具體的氣候環(huán)境，給出了一套焊接施工的原理和要求，從不同環(huán)節(jié)入手，強化管理，達到了很好的人、機、焊過程控制，保證了焊接質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性。

在取得焊工資格證書的同時，還要對焊接工藝（埋弧自動焊、CO2氣體保護焊、手工電弧焊）以及不同部位（平焊、垂直焊和仰焊）實施培訓。

（3）焊接工序。鋼箱梁的表面、底板和腹板均采用單構件，結構形式統(tǒng)一，高質(zhì)量、高效率的生產(chǎn)，降低了焊接變形。該焊接方式為半自動化CO2氣體保護焊，可確保制品質(zhì)量及焊縫外形美觀。在一般的橫隔片上，首先對人孔加強筋的對接焊縫進行焊接，然后將人孔加強筋周圍的角焊縫進行焊接，最后進行挑梁筋的焊接。人孔加強板角焊焊縫，按小規(guī)格焊接工藝參數(shù)進行了分段退焊。支承橫隔片加強筋采用分段退焊法或跳焊法對稱焊接。

（4）焊接檢驗。在焊縫的外觀檢查中，所有的焊縫都要經(jīng)過冷卻后的外觀檢測，不得有裂紋、未熔合、夾渣、填充弧坑、漏焊等現(xiàn)象。焊接24h 后，在外觀檢查合格的情況下，進行非破壞性檢查。

2.2.2 鋼箱梁防腐涂裝工藝

在該項目中，涂漆的部件以鋼箱梁為主體，實施預制梁分段涂漆。橋梁部位的焊接、破損部位修補、橋面漆補涂等工作都是在工地上完成的。涂層的工藝過程如下。

（1）涂裝前準備。①鋼材表面涂飾。噴砂除銹，采用手工研磨或氣動研磨的方法對其進行表面處理，去除飛濺、焊料、拋光；對不平整的焊縫、毛刺進行修磨；打磨產(chǎn)生的氧化鐵皮；邊角處打磨R2 圓弧，對有標識和油漬的部件，應用有機溶劑進行清洗，直至無油、無水、無污垢[4]。對被處理的物體要進行清潔和保護，可以避免二次污染。②涂料、磨料進料條件。進場的油漆須有合格證書或出廠檢查證書。磨料進場：鋼材表面的研磨劑應該按照《鑄鋼砂》（YB/T 5150—1993）標準中的鋼材或銅砂來清洗。研磨料必須清潔、直徑為0.7～1.4mm。在使用過程中，應時常對磨料進行檢驗，采用過濾、吹灰、補砂等措施，以滿足表面處理的需要。③涂裝的備料、運輸、保存。

油漆的準備：所有進場的油漆都要有相應的產(chǎn)品證書。

油漆的包裝及運輸：所有油漆必須裝入密閉的容器，其尺寸以便于運送。包裝上要貼上品牌名稱、顏色、批次號、制造日期、生產(chǎn)商標志。

油漆的貯存：所有油漆須貯存于3～40℃，并保持良好的通風條件。

（2）涂裝施工。在噴涂之前，準備噴槍，調(diào)節(jié)漆霧，攪拌涂料，去除涂料上的塵埃及雜質(zhì)；在正式施工之前，應先噴涂油漆，然后用試噴法，掌握溫度、粘度、走槍速度等因素對涂層質(zhì)量的影響，積累經(jīng)驗；噴涂時，應將噴槍的位置調(diào)整到合適的位置；從上到下，從簡單到復雜；瓶蓋（1/3）～（1/2）的位置要保持一致；防流掛，超薄，干式噴涂，容許微量流掛，超薄可重新噴涂；噴完一段后，用肉眼觀察濕膜情況，如果濕膜濕潤、豐滿、有光澤，則說明噴涂質(zhì)量良好；如果濕膜的光澤不好，有粗糙感，那么就是噴涂不均勻，厚度不足，可以用濕薄膜測厚儀來控制厚度；在光澤不佳或有粗糙感之處，可進行補噴增厚處理；干燥后的漆膜薄，可在噴下一層油漆時進行增厚補償；噴涂完畢后，用對應的稀材料將噴頭沖洗干凈，不少于3 遍[5]。

2.3 吊裝施工工藝技術

2.3.1 吊裝前準備

在吊裝之前，必須按照有關的圖紙重新測量地面標高，混凝土柱的頂標高，支架頂標高，跨度等。如果出現(xiàn)問題，要及時與監(jiān)理，甲方等相關各方溝通，及時予以解決。然后再對鋼箱的吊裝進行定位放樣。

2.3.2 吊裝機械

箱形箱梁分段運輸至施工現(xiàn)場，拼裝完成后，由1 臺20t/300t 全車吊吊裝。進場時使用的索具、吊鉤、鋼索、手拉吊等設備均按照規(guī)范要求進行檢查。

2.3.3 吊耳設置

在確定橋段中心位置后，在設置隔板和加強筋的位置，在腹板方向上焊接吊耳，如有必要，還需對橋段進行加固。吊裝時，每段設置4 個吊耳，吊裝時，4 條鋼絲穿鋼卸扣相連，吊裝時，用鋼絲繩穿鋼卸扣相連接。吊耳的拆卸：在鋼箱體的提升和焊接結束后，要進行氣割，切斷時要在距母料10～30mm 的地方進行，并進行磨光，不能損壞基體材料。

2.3.4 吊裝臨時支架

本工程鋼箱梁橋采用在工地上搭設臨時支架，在廠內(nèi)進行分段吊裝的方法，并取得了良好的經(jīng)濟效益。汕昆高速公路欄桿支撐柱采用426mm×8mm，其余臨時支撐柱采用273mm×7mm，鋼管140mm×4mm，柱頂采用HN400×200 熱軋H 型鋼，梁頂采用HN400×200H 型鋼短柱，用來調(diào)節(jié)鋼箱梁的標高，并根據(jù)實測的高程，根據(jù)工程實踐，對高速公路外部場地進行了整平，基礎選用500mm×800mm×10000mm 的鋼筋混凝土條形基礎，中間隔墻位置設1.2m 高的基礎。

A 匝上方的臨時托架只是為了避免C 匝5 節(jié)的焊接對使用的影響，而不是直接作用于其上；D 圈橋面板設有臨時托架，為防止因臨時托架而對D 圈鋼箱梁造成影響，在D 圈上部托架的相應部位，安裝了一根由273mm×7mm 鋼管、一根104mm×4mm 圓管支撐的落地支架。

在橋段的底板交接處設置若干個坡比同橋底板的H 形短柱支座，利用該短柱在橋段對接口處調(diào)節(jié)標高使橋底板處于同一平面，上部設一鋼梁，下部設一重支承鋼框架。通過電腦測量得到短柱的標高和平面位置，并給出了短柱的絕對坐標和高程。表4 為鋼箱梁預拱度值。

表4 鋼箱梁預拱度值

在施工臨時橋墩時，除確保橋墩的安全外，還應將橋段接縫處的工作平臺設置在臨時橋墩上，并采取適當?shù)陌踩胧?，防止從高處跌落，同時防止臨時橋墩的碰撞，防止車輛發(fā)生意外。首先吊裝一節(jié)的臨時支架，其位置應占到一半，確認安全后才能釋放。在釋放吊鉤時，要緩慢地將吊鉤卸下來，并且要仔細觀察。在施工過程中，應按施工圖紙的規(guī)定，將臨時支架的預拱度按H 形短柱調(diào)整，并按二次拋物線進行設置。等鋼梁全部安裝完畢，再把臨時支架上面的支撐柱剪斷，然后再拆掉整根支架。

2.4 臨時支架拆除

切割鋼箱梁的下半部調(diào)節(jié)管路，拆卸主梁，用麻繩固定在地面上。為了防止吊掛時與托架和設備產(chǎn)生撞擊，在吊塔的兩端分別張拉晃索。先用兩臺吊機拆卸臨時支架，然后把兩個車吊的鋼纜捆在一起，再取下支架上的固定螺栓，確定再無阻礙后，再把支架下方的鋼纜放下，慢慢地把支架放下。

3 結語

隨著我國交通系統(tǒng)的發(fā)展，大跨徑橋梁、跨線橋數(shù)量逐年增多，鋼箱梁吊裝因其工期短、質(zhì)量好等特點，在封閉條件較差的鐵路、公路橋梁建設中具有得天獨厚的優(yōu)勢，可為我國交通線路布局提供核心技術支撐。