楊濤

摘要：橋梁在施工中由于受場(chǎng)地條件、梁段特點(diǎn)等制約，按一般分段大塊板吊裝組拼的技術(shù)難以完成，需要根據(jù)具體情況研究有限空間作業(yè)下的組拼方法。本篇以引江濟(jì)淮G312合六葉公路橋鋼箱梁施工為例，總結(jié)了變高度鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)散拼技術(shù)，在有限場(chǎng)地下采用橋位搭設(shè)支架吊裝，板單元預(yù)組拼，接縫預(yù)固定控制變形，分段焊接成形的方法和經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)類似工程施工提供一些參考。

關(guān)鍵詞：大跨徑;變高度;鋼箱梁散拼

1 引 言

1.1概況

G312 合六葉公路橋位于引江濟(jì)淮工程江淮溝通段 K42+271m 處，跨越江淮溝通段航道，航道為規(guī)劃限制性Ⅱ級(jí)航道，雙向通航，橋位處設(shè)計(jì)最高通航水位 23.86m，最低通航水位17.40m，通航孔凈寬不小于 103.8m，凈高不小于 10m，橋位處航道底寬 60m。項(xiàng)目為路改橋采用四幅錯(cuò)墩布置的（100+180+100）m 跨徑布置的連續(xù)鋼梁橋，跨度布置均為 100+180+100=380m，上部結(jié)構(gòu)均采用變高度連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，橋墩均為板式墩，橋臺(tái)均采用肋板式橋臺(tái)，基礎(chǔ)均為承臺(tái)下設(shè)鉆孔樁。

1.2鋼箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

四幅橋梁均為單箱室結(jié)構(gòu)箱寬6.25m，懸臂寬度為2.75/3.5m。單幅橋?qū)挒?1.75/13.25m，兩橋之間間隔0.75/1m，梁高從4.5--9m不等。

箱內(nèi)每隔 3m 設(shè)置一道橫隔板，為使箱內(nèi)具有良好的通透性及減輕箱梁重量，在橫隔板上開(kāi)設(shè)有孔洞，其數(shù)量及開(kāi)孔尺寸根據(jù)橫隔板高度不同相應(yīng)變化，梁高較高處的隔板還開(kāi)設(shè)有人孔以方便制造及后期養(yǎng)護(hù)維修。普通橫隔板板厚 12mm，端支承橫隔板板厚24mm，中支承橫隔板板厚 40mm，均采用板式加勁肋對(duì)其進(jìn)行水平向和豎向加勁。

2 工程特點(diǎn)、難點(diǎn)

（1）G312合六葉公路橋主跨180m是安徽省第一，國(guó)內(nèi)第二大單跨徑連續(xù)鋼箱梁橋，作為合肥市西大門(mén)連接六安，交通壓力大，重載車(chē)輛多。道路等級(jí)為一級(jí)公路（兼城市道路功能），設(shè)計(jì)荷載為公路-Ι級(jí)（城-A驗(yàn)算），設(shè)計(jì)車(chē)速為80km/h，面板與挑臂、底板與腹板、隔板與腹板等連接處需要全熔透焊接，面板U肋全熔透焊接，焊接工作量大，全熔透對(duì)焊接質(zhì)量有更高要求。

（2）主梁采用Q370qD材質(zhì)橋梁專用鋼，箱梁墩支點(diǎn)處梁高9m，邊跨端支點(diǎn)及中跨跨中處梁高4.5m;變高度底面線形為半徑R=824.028M的圓曲線。箱體高度變化大，施工難度高對(duì)線性精度要求嚴(yán)格。如：接頭處梁高允許誤差±2mm，橫斷面對(duì)角線應(yīng)控制在≤6mm，全長(zhǎng)（分段累加長(zhǎng)度）偏差控制在±20mm以內(nèi)。

（3）鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地?。▋煞鶚蛟趯?0M，長(zhǎng)400M的狹小場(chǎng)地原位拼裝），焊接環(huán)口多（底板、隔板、腹板、面板、挑臂全部需要現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接施焊），如何控制拼裝及焊接質(zhì)量，加快施工進(jìn)度是難點(diǎn)。

3 施工總體方案及橋梁分段

本橋施工方法為：采取工廠板單元分塊制造，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接，涂裝后運(yùn)輸至橋址，橋址原位進(jìn)行吊裝、焊接;油漆補(bǔ)涂及最后一道面漆涂裝，驗(yàn)收。根據(jù)《超限運(yùn)輸車(chē)輛行駛公路管理規(guī)定》（交通運(yùn)輸部令2016）第三條：車(chē)貨總高度從地面算起不得超過(guò)4米、總寬度不得超過(guò)2.55米、總長(zhǎng)度不得超過(guò)18.1米，六軸及以上最大總質(zhì)量不得超過(guò)49噸。超限在一定范圍內(nèi)貨車(chē)應(yīng)提前申領(lǐng)超限運(yùn)輸許可申請(qǐng)待批準(zhǔn)后才能上路運(yùn)輸。引江濟(jì)淮工程江淮溝通段位于安徽省合肥市境內(nèi)，板單元件從武漢加工廠出發(fā)，穿越鄂皖交接的大別山山脈隧道多，不宜使用大構(gòu)件運(yùn)輸。從經(jīng)濟(jì)成本和技術(shù)方面綜合考慮，再結(jié)合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650-2020）相關(guān)要求，將1#和2#橋每幅鋼箱梁縱分為33個(gè)節(jié)段，節(jié)段最長(zhǎng)分段為15m。梁高從4.5m-9m不等;隔板高度方向分段均分為兩段。其中頂、腹、底板分段焊縫錯(cuò)位200mm以上。再在橋址利用雙橋門(mén)式起重機(jī)，整體搭設(shè)臨時(shí)支架，進(jìn)行原位吊裝、焊接固定，分段分節(jié)從底板、隔板、腹板、頂板依次拼裝焊接完成，整體橋梁施工完成后，整體拆除臨時(shí)支架。

4 施工工藝流程和要點(diǎn)

鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)散拼工藝流程

工廠板單元加工、運(yùn)輸→橋址搭設(shè)臨時(shí)支架→現(xiàn)場(chǎng)板單元組拼焊接→板單元吊裝→接縫預(yù)固定→分段拼裝焊接→整體完成后拆除支架

4.1工廠板單元加工操作要點(diǎn)

本橋單元件種類形式較為復(fù)雜，尺寸多樣，直腹板及橫隔板作為最重要的高度及寬度控制構(gòu)件。為提高橋梁尺寸精度和使用壽命，降低各類疲勞病害缺陷發(fā)生，在橋面板制作過(guò)程中應(yīng)用最新技術(shù)工藝“正交異性橋面板U形加勁雙面熔透焊”實(shí)現(xiàn)U肋焊縫100%全熔透，提高U肋與橋面板疲勞強(qiáng)度，防止疲勞開(kāi)裂。

4.2拼裝支架準(zhǔn)備

拼裝支架采用工字鋼、槽鋼及鋼管制作，支架搭設(shè)布置的位置、數(shù)量均通過(guò)校核計(jì)算（邁達(dá)斯軟件），校核計(jì)算內(nèi)容包括強(qiáng)度、剛度等，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。支架體系在使用過(guò)程中要定期檢查橫梁的撓度、鋼柱的水平位移、焊縫的質(zhì)量、千斤頂安全可靠性、支撐體系的整體穩(wěn)定性，并作好記錄。鋼柱水平位移控制在±5mm，超出范圍則需要另加支撐固定，支撐體系沉降控制在±10mm，超出范圍則需利用千斤頂進(jìn)行微調(diào)。

支架體系調(diào)節(jié)工鋼主要用于鋼箱梁吊裝時(shí)調(diào)節(jié)鋼箱梁標(biāo)高，且便于總體支架的拆除，調(diào)節(jié)段高度為 500-- 800mm 左右。

4.3拼裝支架設(shè)置

支架立柱采用Φ426x8mm 的鋼管，連接系采用[16 槽鋼，鋼管柱頂部設(shè)置分配梁，中跨鋼箱梁梁高 H（4.8m≤H≤6.1m）、邊跨鋼箱梁梁高 H（H≤6.1m）處采用 I32a 工字鋼，中跨鋼箱梁梁高 H（6.1m

4.4 鋼箱梁板單元安裝工藝

鋼箱梁采用32T門(mén)式起重機(jī)將工廠制造的散拼件吊裝到臨時(shí)支架上進(jìn)行架設(shè)作業(yè)，按照底板→隔板→腹板→頂板的順序依次吊裝，并從墩支點(diǎn)位置向跨中重復(fù)以上步驟。在支架縱向各調(diào)節(jié)塊的標(biāo)高按設(shè)計(jì)給定的線性設(shè)計(jì)，橫向考慮焊接變形和重力影響，按每100m預(yù)抬35mm設(shè)置焊拱值。在胎架上設(shè)置縱、橫基線和基準(zhǔn)點(diǎn)，以控制鋼梁的位置和高度，確保各部尺寸和立面線形保證在±5mm范圍內(nèi)。胎架外設(shè)置獨(dú)立的基線、基點(diǎn)，以便隨時(shí)對(duì)支架進(jìn)行檢測(cè)。由于場(chǎng)地限制把胎架設(shè)置在主跨跨中安裝位置，采取從兩邊向中間靠攏架設(shè)方案。

鋼箱梁組焊和拼裝在胎架上一次完成。組裝采用“正裝法”，以胎架為外胎，以橫隔板腹板為內(nèi)胎，各板單元按縱、橫基線就位，輔以加固設(shè)施以確保精度和安全。鋼梁按照橋底板→橫隔板→兩側(cè)腹板→面板→挑臂的順序進(jìn)行組裝;實(shí)現(xiàn)立體箱形推進(jìn)方式逐段組裝與焊接。

a 拼裝底板單元。在無(wú)日照影響的情況下，以測(cè)量站點(diǎn)和縱向里程為基準(zhǔn)，定每節(jié)段底板縱向位置，再以橋偏距線控制底板橫向位置，并用碼板限制底板在支架上的橫向移動(dòng)。

b 拼裝箱室橫隔板單元。組裝過(guò)程中輔以定位夾具、頂拉工具控制隔板位置精度和垂直度等控制點(diǎn)，使橫隔板滿足3m標(biāo)準(zhǔn)間距。

c 拼裝箱室兩側(cè)腹板單元。按順序?qū)⒏拱鍐卧跹b至支架上，對(duì)齊隔板上的板肋槽口后與底板點(diǎn)固焊連接，最后利用馬板等輔助措施進(jìn)行剛性固定。

d 拼裝頂板單元。

e 拼裝挑臂單元、封板和裝飾板。

f焊接完成后進(jìn)行焊縫檢測(cè)，驗(yàn)收，依次進(jìn)行下一節(jié)段的組裝。驗(yàn)收合格后對(duì)焊縫及破壞的鋼箱梁表面進(jìn)行涂裝。

4.5焊接板縫要求及質(zhì)量措施

（1）焊接鋼板縫基本要求①主要構(gòu)件的對(duì)接和角接焊縫的力學(xué)性能（包括拉伸、沖擊）滿足下屈服強(qiáng)度≥400Mpa，抗拉強(qiáng)度≥500Mpa，并對(duì)比焊縫中心沖擊吸收能量，側(cè)彎性能達(dá)到合格。

②注明等級(jí)焊縫的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)必須達(dá)到《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650-2020）的驗(yàn)收要求，并對(duì)金屬熔化焊焊接接頭進(jìn)行射線照相，出具檢測(cè)報(bào)告。

（2）焊接縫質(zhì)量保證措施

① 依據(jù)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果制定焊接工藝，焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)制作開(kāi)工前進(jìn)行。

② 根據(jù)圖紙要求及工廠條件進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。試驗(yàn)使用的材質(zhì)應(yīng)為Q370qD，且其化學(xué)成份 C、S、P 含量應(yīng)選用偏上限者。試驗(yàn)所施焊的焊縫在強(qiáng)度、韌性等方面應(yīng)和母材相匹配并滿足設(shè)計(jì)要求。

③ 根據(jù)圖紙確定需要評(píng)定的項(xiàng)目，擬用的焊接設(shè)備及焊接方法，焊接坡口形式及焊接順序，以及焊接參數(shù)，編寫(xiě)焊接工藝評(píng)定計(jì)劃書(shū)，并提交監(jiān)理工程師評(píng)審批準(zhǔn)。

④ 根據(jù)批準(zhǔn)的焊接工藝評(píng)定任務(wù)書(shū)，逐項(xiàng)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果寫(xiě)出相應(yīng)的試驗(yàn)報(bào)告。

⑤ 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)應(yīng)有階段性報(bào)告及最終報(bào)告。報(bào)告應(yīng)經(jīng)規(guī)定程序?qū)彶椤⑴鷾?zhǔn)方可生效。如生產(chǎn)過(guò)程中某焊接工藝生產(chǎn)不穩(wěn)定，不能滿足質(zhì)量要求時(shí)，應(yīng)立即中止使用。

⑥ 試驗(yàn)報(bào)告按規(guī)定程序批準(zhǔn)后，根據(jù)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)報(bào)告編寫(xiě)各種接縫的焊接工藝指導(dǎo)書(shū)。批準(zhǔn)后由焊接技術(shù)人員根據(jù)焊接工藝指導(dǎo)書(shū)的內(nèi)容組織工人焊接施工。

5 散拼架設(shè)優(yōu)缺點(diǎn)及關(guān)鍵控制要點(diǎn)

（1）散拼架設(shè)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比：

現(xiàn)場(chǎng)板單元拼裝優(yōu)勢(shì)：

①無(wú)需場(chǎng)內(nèi)總拼切割環(huán)節(jié)，減少近50%場(chǎng)內(nèi)制造時(shí)間，工地安裝總拼一次成型。可1、2#橋同時(shí)施工，提高施工效率，完美規(guī)避場(chǎng)地限制。

② 質(zhì)量方面工地施工可總拼一次成型，全站儀定點(diǎn)全程檢測(cè)，大大減少了底板線型誤差和運(yùn)輸帶來(lái)的鋼梁尺寸破壞。

③ 技術(shù)方面，工地焊接腹板、隔板在預(yù)制場(chǎng)地進(jìn)行平焊焊接，大大提高了焊縫質(zhì)量和外觀平整度。

現(xiàn)場(chǎng)板單元拼裝劣勢(shì)：

④增加現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接工作量;

⑤現(xiàn)場(chǎng)噴涂油漆可能會(huì)影響施工工期。

受現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，實(shí)現(xiàn)不了水路運(yùn)輸?shù)鹊乩憝h(huán)境因素影響，該項(xiàng)目橋梁采用現(xiàn)場(chǎng)板單元拼裝施工整體貫通只用了4個(gè)月工期、鋼管支架系統(tǒng)采用租賃和攤消結(jié)合計(jì)算成本，兩幅橋總重量約500T，6個(gè)月市場(chǎng)租賃期，租賃費(fèi)及攤消費(fèi)合計(jì)約100萬(wàn)元、現(xiàn)場(chǎng)采取原位拼裝胎架保障了焊接質(zhì)量，縮短了工期;此方法在今后類似工程施工中采用散拼架設(shè)法值得借鑒。

（2）鋼箱梁變形控制要點(diǎn)

①在組拼每節(jié)段內(nèi)各零件單元時(shí)，焊接工藝和程序應(yīng)使變形和收縮盡量小，并減少結(jié)構(gòu)拘束應(yīng)力，即先縱焊后橫焊、先結(jié)構(gòu)再熔透確保板單元四角不平度≤3mm，在重要受力位置使用超聲波錘擊消除應(yīng)力以加工出符合規(guī)定質(zhì)量要求的構(gòu)件。

②構(gòu)件焊接前，在焊縫坡口反面設(shè)置反變形預(yù)抬量。當(dāng)構(gòu)件焊接后產(chǎn)生較大的變形，應(yīng)采用熱矯正法矯正，矯正溫度控制在 600～800°C 。應(yīng)自然冷卻到環(huán)境溫度。溫度未降至環(huán)境溫度時(shí)，不得錘擊鋼料。嚴(yán)禁水冷卻。在對(duì)收縮有較大拘束條件下進(jìn)行焊接時(shí)，焊縫應(yīng)連續(xù)焊完。

③熔透焊縫采用單面焊雙面成型工法，20°的坡口，間隙6～8mm貼陶制襯墊，為此要使用間隙定位工藝板確保間隙尺寸。在首節(jié)段拼裝焊接完成后，全面檢查整個(gè)制造工藝是否合理及生產(chǎn)措施是否得當(dāng)，并在拼裝時(shí)考慮節(jié)段間環(huán)口焊縫收縮量對(duì)梁長(zhǎng)影響。根據(jù)首節(jié)段拼裝的累計(jì)總長(zhǎng)及誤差修正后期梁段長(zhǎng)度，保證全橋順利合龍，確保合攏段預(yù)留足夠的配切余量。

6 結(jié)論

由于受場(chǎng)地狹小且無(wú)法實(shí)現(xiàn)水路運(yùn)輸?shù)竭_(dá)橋址附近等因素影響，加上橋梁節(jié)段自身重量大，底板圓曲線需靠底板定位，拼裝難度大，此類項(xiàng)目鋼箱梁難以按照一般的整體分段大塊制作并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整節(jié)段吊裝的組拼方法進(jìn)行施工，而采取散拼架設(shè)技術(shù)能很好地克服以上困難。在施工過(guò)程中，可以更好地控制安裝精度及質(zhì)量，值得類似工程借鑒。

參考文獻(xiàn)

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