高速公路特大橋鋼箱梁節段的吊裝工藝和焊接技術

摘要：簡介都安高速公路烏養樞紐特大橋工程概況，闡述了烏養樞紐特大橋鋼箱梁的吊裝施工步驟以及臨時支架布設、制作、地基處理、安裝和鋼箱梁節段吊裝等方面的吊裝施工工藝，繼而論述鋼箱梁節段和挑臂翼板焊接順序以及相臨鋼箱梁節段的橫向環縫、底板、頂板、腹板、橫隔板等多個連接部位焊縫的焊接技術。

關鍵詞：特大橋；鋼箱梁節段；吊裝工藝；焊接技術

0 引言

高速公路交通系統中的橋梁是不可或缺的組成部分，而鋼箱梁在這一系統中扮演著重要角色。鋼箱梁具有受力結構穩定、施工快速簡便以及影響因素較小等諸多優勢，因此成為公路建設中橋梁結構的首選[1]。鋼箱梁采用獨特結構設計，能夠承受較大的荷載，有利于保證結構的穩定性、可靠性[2]。在實際施工中，根據實際情況科學制定施工工藝，有利于確保鋼箱梁的安裝質量和工程效果。

本文以都安高速公路烏養樞紐特大橋為依托，闡述了烏養樞紐特大橋鋼箱梁的吊裝施工步驟以及臨時支架布設、制作、地基處理、安裝和鋼箱梁節段吊裝等方面的吊裝施工工藝，論述鋼箱梁節段和挑臂翼板焊接順序以及相臨鋼箱梁節段的橫向環縫、底板、頂板、腹板、橫隔板等多個連接部位焊縫的焊接技術

1 工程概況

都安高速公路東起都勻市，西至安順市，屬于都香（都勻-香格里拉）高速的東段，通過都勻市的烏養樞紐匝道橋連接夏蓉（廈門至成都）高速公路。烏養樞紐特大橋主橋和兩座匝道橋上跨夏蓉高速。烏養樞紐特大橋主橋和兩座匝道橋及其支架布置如圖1所示。

烏養樞紐特大橋主線第一聯左、右幅為1×46m正交工字組合簡支鋼箱梁橋，單幅寬12.75m，主梁高2.6m，設計分為5個梁段，質量最大的小節段為GL3梁段，單片為10.026t。

烏養樞紐特大橋主線左幅第四聯為1×44m簡支鋼-混箱型組合梁橋，寬度為18.635～20.471m，梁高2.2m，設計分為5個梁段。其中，質量最大的小節段為C梁段，單片為18.878t。

E匝道橋第二聯為1×47m簡支鋼-混箱型組合梁橋，寬度為9m，梁高2.2m，設計分為5個梁段。其中，質量最大的小節段為B梁段，單片為18.284t。

G匝道橋第二聯為1×47m簡支鋼-混箱型組合梁橋，寬度為9.11～10.12m，梁高2.2m，設計分為5個梁段。質量最大的小節段為B梁段，單片為18.284t。

H匝道2號橋第一聯為23m+45m+23m雙箱室鋼箱梁橋，寬度為10.5m，梁高2m，廠家縱向（橋長）等分為9段，橫向（橋寬）分為5段，單片小節段的最大質量為20t。

A匝道1號橋第一聯為45m+45m雙箱室鋼箱梁橋，寬度為12.5m，梁高2m，廠家縱向（橋長）等分為7段，橫向（橋寬）分為5段，單片小節段的最大質量為30t。

K2+520天橋為一聯22m+32m+22m單箱室鋼箱梁橋，寬度為5.5m，梁高1.45m，廠家縱向（橋長）等分為7段，橫向（橋寬）分為5段，單片小節段的最大質量為9.0t。

2 鋼箱梁節段吊裝施工工藝

2.1 吊裝施工步驟

在烏養樞紐特大橋施工期間，現有的廈蓉高速不能全封閉施工。本項目鋼箱梁節段吊裝采取半幅路施工的方式，從主線大里程往小里程方向進行鋼箱梁節段吊裝施工，其施工順序為：A匝道1號橋→H匝道2號橋→E匝道橋→烏養特大橋第一聯的左幅→烏養特大橋第一聯的右幅→G匝道橋→烏養特大橋左幅第四聯→K2+520天橋。

鋼箱梁節段安裝劃分為5個階段：施工準備→鋼箱梁節段吊裝及測量→鋼箱梁節段焊接及檢驗→臨時支架的拆除→面漆涂裝。

2.2 臨時支架布設位置

都安高速上跨廈蓉高速，施工期間僅能封閉廈蓉高速的半幅路，因此上跨廈蓉高速的所有鋼箱梁的安裝，均可進行該半幅路上的同步施工。根據實地考察和測量數據，支撐鋼箱梁節段的部分臨時支架，需要設置在廈蓉高速的中央隔離帶上，其余臨時支架設置在廈蓉高速路面上。鋼箱梁節段和臨時支架布設位置如圖2所示。

臨時支架的立柱和橫梁是關鍵部件，在制作之前需對施工現場進行仔細考察和測量，以確保臨時支架結構的合理性、尺寸的準確性和安裝的穩定性。根據實地考察和測量數據，臨時支架的立柱采用鋼管制作，其橫梁采用熱軋H型鋼制作。

夏蓉高速中央綠化帶基礎上使用的臨時支架2采用規格為?406×8mm的鋼管作為立柱，總共需要35根。夏蓉高速路面上使用的臨時支架1使用規格為?273×8mm的鋼管作為立柱，共計需要11根。

2.3 臨時支架地基處理

在安裝臨時支架之前，需對安裝臨時支架的地面進行測量和找平。如果發現安裝部位的基礎存在問題，需要進行處理，如平整、硬化或者加鋪鋼板，以滿足安裝要求。

臨時支架安裝在中央綠化帶混凝土地基上時，臨時支架2的底部采用4塊鋼板鋪墊，并使用膨脹螺栓與混凝土地基固定。

臨時支架安裝在中央綠化帶種植區域時，必須清除臨時支架投影面四邊1.0m范圍的種植土并進行充分壓實，以保證土體密實度不低于96%。在此基礎上采用填充混凝土、鋪墊鋼板等固定措施。

2.4 臨時支架安裝

2.4.1 測量定位

根據橋梁的中心線、支墩軸線以及鋼箱梁節段的劃分情況，使用全站儀進行測量，以校準臨時支架的坐標和標高，保證臨時支架的位置和高度的準確性，使其與橋梁結構相吻合。在支架安裝位置的地面標識出每根立柱的定位點。

2.4.2 完成安裝

在臨時支架之前，先將2根鋼管組合為制作單元，然后再將制作單元拼裝成整體臨時支架。安裝時使用25t全液壓汽車式起重機，在封路區域內進行吊裝作業。吊裝作業完成后，需要在臨時支架橫梁上標注鋼箱梁節段的安裝就位點和標高控制點。

2.5 鋼箱梁節段吊裝

2.5.1 吊裝順序

以G、E匝道第二聯為例，對鋼箱梁的吊裝作詳細表述。鋼箱梁橫向分節段制作，在梁段吊裝之前，先在地面將每跨鋼箱梁的D、A1節段完成對拼和焊接，然后按照圖2所示G-01→G-02→G-03→G-04的順序進行吊裝、就位和焊接。

2.5.2 吊裝過程

封閉廈蓉高速左幅，吊裝G-01和G-02節段，焊接后由支架2支撐，撤除C節段與D節段之間的支架1。待封閉廈蓉高速右幅后，再進行G-03和G-04節段的吊裝和焊接作業。

封閉廈蓉高速左幅時，因運輸方向為圖1中從左至右，故先吊裝E匝道橋（縱向分段由圖1所示從右至左進行吊裝），再吊裝烏養特大橋第一聯左幅，然后是烏養特大橋第一聯右幅，最后進行G匝道橋第二聯的吊裝。

E匝道橋的D、A1節段焊接為一體后，其質量最大約為28t。現場工作半徑最大的節段為G匝道第二聯的A段，其工作半徑為12m，起吊高度為6m，使用130t汽車起重機能夠輕松完成此項任務。

3 鋼箱梁節段焊接技術

3.1 鋼箱梁節段和挑臂翼板焊接順序

3.1.1 鋼箱梁節段焊接順序

將鋼箱梁節段吊裝到位、調整好間隙后再焊接[3-5]。鋼箱梁節段焊接順序如下：首先，焊接節段的橫剖面（節段之間的預留焊縫），包括底板的縱向對接焊縫，橫隔板與底板、頂板、腹板的角焊縫，頂板的縱向對接焊縫，腹板與頂板的仰角焊縫，挑臂翼板焊縫等；然后，焊接相鄰節段之間的橫向環縫；最后，焊接相鄰節段之間的縱肋加勁嵌補部位。

3.1.2 挑臂翼板的焊接順序

鋼箱梁橋位兩側的挑臂翼板需要與相鄰鋼箱梁進行吊裝焊接，其焊接順序如下：首先，焊接底板的縱向對接焊縫；其次，焊接頂板的縱向對接焊縫，包括挑臂翼板頂板的對接焊縫；再次，焊接橫隔板與中腹板的立角焊縫；接著，焊接中腹板、橫隔板與頂板、底板之間的預留角焊縫，然后，焊接挑臂隔板與鋼箱梁腹板的角焊縫；最后，焊接挑臂翼板與鋼箱梁腹板的角焊縫。鋼箱梁節段橫剖面焊接順序如圖3所示。

3.2 相臨鋼箱梁節段橫向環縫的焊接

焊接相臨鋼箱梁節段之間的橫向環縫時，應從梁段中間向兩邊對稱施焊。其焊接順序為：底板的橫向對接焊縫→頂板的橫向對接焊縫→腹板的立對接焊縫→縱肋加勁嵌補部位的對接焊縫及角焊縫。

圖3中，序號1為底板橫向對接焊縫，從梁段中間向兩端對稱施焊。序號2為頂板橫向對接焊縫，同時對稱進行打底焊接，由埋弧焊機進行填充、蓋面焊接。序號3、4為腹板立面對接焊縫，鋼箱梁兩側立對接焊縫同時對稱進行。立焊時，只允許進行向上立焊，嚴禁進行向下立焊。

3.3 焊接縱肋加勁嵌補部位

待相鄰鋼箱梁環縫焊接完成后，再焊接縱肋加勁嵌補部位。I型、T型縱肋嵌補段的對接焊縫采用陶質襯墊CO2氣體保護焊，U型縱肋嵌補的對接焊縫采用鋼襯墊CO2氣體保護焊。焊接縱肋（U型、I型）嵌補部位的焊縫，先施焊對接焊縫，再施焊焊角接焊縫。

3.4 鋼箱梁底板和頂板焊縫的焊接

相鄰鋼箱梁底板和頂板之間的焊縫是焊接過程中至關重要的環節。首先采用單面焊雙面成形工藝完成底板和頂板焊縫。這種工藝可以提高生產效率，確保焊接的牢固性和密封性。

底層焊縫采用CO2氣體保護半自動焊進行焊接，選擇ER50-6/?1.2mm焊絲。而其余的焊縫則使用H08Mn2E/?5.0mm焊絲、采用埋弧自動焊來完成焊接。

由于焊縫端部往往難以加裝足夠長度的引板，容易造成焊縫缺陷且難以進行有效檢測，因此在相鄰鋼箱梁拼裝時，預留前一節段鋼箱梁焊縫端部200mm長度不進行焊接，待下一鋼箱梁節段銜接時再統一焊接，以保證焊縫質量，避免焊接缺陷。

3.5 腹板與頂板焊縫的焊接

腹板與頂板焊縫采用角焊縫的單面焊雙面成形工藝，焊接方法為CO2氣體保護半自動焊和埋弧自動焊相結合的焊接方法，腹板和邊頂板都機加工單側V形坡口。

3.6 橫隔板連接焊縫的焊接

橫隔板與外腹板焊縫、橫隔板與頂底板焊縫、橫隔板角接焊縫以及其余焊縫全部采用CO2氣體保護半自動焊焊接，配備ER50-6/?1.2mm焊絲，以減小焊接變形。橫隔板與橫肋的對接焊縫以及橫肋對接焊縫，也采用CO2氣體保護半自動焊焊接，配ER50-6?/1.2mm焊絲。焊接時，先焊接橫肋之間的立位對接焊縫，后焊接橫肋與橫隔板間橫位對接焊縫，兩種焊縫為單面焊雙面成形工藝。

4 結束語

在進行鋼箱梁吊裝施工時，必須制定科學合理的施工方案，對鋼箱梁的制作、焊接、運輸和吊裝和焊接采取適當的措施。同時要制定合理的交通疏導措施，確保交通暢通和安全施工，以確保施工過程中交通順暢和施工安全。

參考文獻

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