王 濤

（廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530200）

超大跨徑鋼管混凝土拱橋拱肋作為新型施工技術(shù)，在具體應(yīng)用過(guò)程中會(huì)存在一定問(wèn)題，為了保證該技術(shù)的施工質(zhì)量，施工人員需要做好數(shù)據(jù)分析，對(duì)工程進(jìn)行全方位探究，明確該工序的施工流程以及施工要點(diǎn)，進(jìn)而掌握該工序的加工制造關(guān)鍵技術(shù)，提高該工序施工水平。

1 工程概況

沙尾左江特大橋主橋整體跨徑360m，計(jì)算跨徑340m，矢跨比為1/4.533，拱軸系數(shù)米=1.55，該工程為中承式提籃鋼管混凝土拱橋。拱軸主要是采用懸鏈線(xiàn)，兩拱肋在豎直面內(nèi)向橋軸線(xiàn)側(cè)傾斜10°，形成提籃式。主要結(jié)構(gòu)是采用鋼管混凝土桁式結(jié)構(gòu)，整束擠壓鋼絞線(xiàn)吊索體系，橋面主梁采用格構(gòu)式鋼-混凝土組合梁，兩岸拱座為重力式抗推力結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。在該工程中，其主拱圈結(jié)構(gòu)主要分為主拱拱肋、橫向聯(lián)系，其中主拱拱肋寬度為3.2m，拱腳截面徑向高12m，拱頂徑向高7m，主要分為32 個(gè)節(jié)段開(kāi)展施工，最大節(jié)段重量138.4t，而拱肋主要是采用Q345qC 碳素鋼，通過(guò)變高度四管桁式截面完成施工。橫向聯(lián)系主要通過(guò)“X”型撐、“一”字型撐、“K”型撐完成施工，其中“X”型撐主要是在橋面以上應(yīng)用，“一”字型撐主要是在橋面以下拱肋上弦和拱肋下弦，“K”型撐主要是在拱肋下弦。

2 超大跨徑鋼管混凝土拱肋加工制造流程

2.1 制定施工計(jì)劃

在本次工程中主要包括鋼板下料、鋼管卷制加工、節(jié)段大拼、防腐涂裝等，而各工序的施工時(shí)間以及要點(diǎn)都具有一定差異，所以會(huì)根據(jù)各工序的特點(diǎn)，結(jié)合該工程的實(shí)際修建目標(biāo)，合理分配各工時(shí)時(shí)間，并做好落實(shí)工作，讓每一位工作人員都能?chē)?yán)格按照進(jìn)度作業(yè)。而在材料計(jì)劃過(guò)程中也會(huì)根據(jù)工程特點(diǎn)，對(duì)加工材料的數(shù)量、材質(zhì)、規(guī)格、重量進(jìn)行標(biāo)注，進(jìn)而保證各項(xiàng)材料均符合施工需求，為后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。該工程所涉及的材料較多，如弦管、拱上立柱、接頭、拱腳等，這些材料性能都具有一定差異，并且應(yīng)用位置的不同，其規(guī)格要求也不盡相同。所以，在具體作業(yè)過(guò)程中，會(huì)根據(jù)該工程的實(shí)際特點(diǎn)，對(duì)各部位的材料需求進(jìn)行分析，確保材料的準(zhǔn)確性和合理性，避免在后續(xù)施工過(guò)程中因材料問(wèn)題導(dǎo)致工程無(wú)法順利開(kāi)展，影響工程進(jìn)度與質(zhì)量。該工程作為大型工程，在施工過(guò)程中也會(huì)涉及相應(yīng)的設(shè)備，并且設(shè)備的種類(lèi)多元化，對(duì)型號(hào)要求也較為嚴(yán)格。為了確保整體施工的準(zhǔn)確性，會(huì)根據(jù)該工程的實(shí)際情況確定不同設(shè)備的型號(hào)并且標(biāo)注相應(yīng)數(shù)量，讓設(shè)備得到充分利用，控制施工成本，確保整體施工的準(zhǔn)確性和合理性。最后，勞動(dòng)計(jì)劃過(guò)程中也會(huì)根據(jù)該工程的實(shí)際情況，安排相應(yīng)的技術(shù)人員、安全人員、材料人員、實(shí)驗(yàn)人員以及總負(fù)責(zé)人，并且明確各人員的責(zé)任以及義務(wù)。例如，總負(fù)責(zé)人主要是負(fù)責(zé)工程的整體施工對(duì)各項(xiàng)組織活動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，而技術(shù)人員主要是進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，做好技術(shù)交底工作，安全人員主要是以安全為主，對(duì)施工人員進(jìn)行教育，確保施工的安全性[1]。

2.2 明確施工方法

在該工程中，技術(shù)參數(shù)主要分為主拱圈拱肋、主拱圈橫撐，其中主拱圈拱肋技術(shù)參數(shù)為主橋拱頂截面徑向高7m，拱腳截面徑向高度12m，肋寬3.2m。每肋上弦、下弦均為兩根φ1200mm 鋼管混凝土弦管，壁厚24mm～32mm，主拱通過(guò)綴管φ720mm 和豎向兩根腹桿φ610mm鋼管連接主管而構(gòu)成的截面，而主拱圈橫撐肋技術(shù)參數(shù)為“X”型橫撐采用φ900×18mm；“K”型橫撐直桿采用φ900×18mm，斜桿采用φ720×16mm；“一”字型橫撐采用φ900×18mm。主拱與橋面交叉處，肋間橫撐兼做支撐橋面梁的橫梁，采用φ950×20mm。同時(shí)會(huì)根據(jù)該工程的特點(diǎn)，對(duì)其施工流程進(jìn)行合理劃分，首先會(huì)根據(jù)圖紙進(jìn)行材料編排，制定相應(yīng)的施工工藝，明確檢驗(yàn)規(guī)程，進(jìn)行檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)工作，做好前期準(zhǔn)備工作。當(dāng)前期準(zhǔn)備工作完成以后就會(huì)對(duì)其進(jìn)行技術(shù)交底，在此過(guò)程中，會(huì)對(duì)材料進(jìn)行重新檢驗(yàn)，確保材料的整體性能。其次，根據(jù)技術(shù)交底提供相應(yīng)的評(píng)定資料，進(jìn)行材料預(yù)處理，繪制施工詳圖，并且制作相應(yīng)材料，如胎架。在此過(guò)程中，施工人員會(huì)審核圖紙，確定圖紙內(nèi)容無(wú)誤以后才會(huì)進(jìn)行下料加工。在下料過(guò)程中會(huì)對(duì)其材料的性能進(jìn)行抽樣檢查，開(kāi)展測(cè)量工作，確保材料符合工程需求。在材料加工過(guò)程中，要對(duì)主要材料進(jìn)行全方位的加工。材料加工完成以后進(jìn)行半成品測(cè)量驗(yàn)收。如果驗(yàn)收不合格，則需要進(jìn)行重新焊接并做好矯正工作，直到合格以后才能夠開(kāi)展下一道工序。同時(shí)，會(huì)制定總體大片拼接并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格以后進(jìn)行存放，確保整體加工的準(zhǔn)確性和合理性，讓材料符合施工需求，確保施工流程的精準(zhǔn)性。最后，所有材料加工完成以后，就會(huì)將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接與無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)合格以后就會(huì)進(jìn)行下一道工序，進(jìn)而完成整體的施工流程[2]。

2.3 做好安全措施

首先，在組織保證措施過(guò)程中遵循安全第一原則，建立安全領(lǐng)導(dǎo)小組，設(shè)置安全人員，并對(duì)各人員的責(zé)任進(jìn)行全方位的劃分。在本項(xiàng)目中主要是開(kāi)展全員負(fù)責(zé)制，一旦出現(xiàn)安全問(wèn)題，就會(huì)查處整個(gè)安全領(lǐng)導(dǎo)小組，進(jìn)而提高安全人員的積極性和主動(dòng)性。其次，在技術(shù)保證措施中主要包括危險(xiǎn)源識(shí)別、機(jī)械作業(yè)安全技術(shù)措施、臨時(shí)用電安全技術(shù)措施、高處作業(yè)安全技術(shù)措施、防火安全技術(shù)措施，從不同維度入手，確保整體施工的準(zhǔn)確性和合理性，讓其技術(shù)符合施工需求，減少危險(xiǎn)因素出現(xiàn)的概率。最后，在文明施工與環(huán)境保護(hù)過(guò)程中，要遵循綠色施工、安全施工、文明施工等原則，對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行全方位的保護(hù)，避免在施工過(guò)程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，導(dǎo)致周?chē)h(huán)境質(zhì)量下降，影響居民的正常生活[3]。

2.4 合理安排人員

該工程在具體施工過(guò)程所涉及的人員較多，而為了讓各人員明確自身的責(zé)任以及義務(wù)，在工程施工過(guò)程中會(huì)對(duì)人員進(jìn)行合理配備，并做好分工工作。其中施工管理人員主要是由施工經(jīng)驗(yàn)較為豐富、協(xié)調(diào)能力較強(qiáng)的人員擔(dān)任，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全方位的管理與施工，并且做好安全技術(shù)交底工作，讓施工人員明確施工工藝以及方式。而專(zhuān)職安全生產(chǎn)管理人員主要是對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全監(jiān)督，做好指導(dǎo)工作，并記錄安全檢查數(shù)據(jù)，如果在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在不符合安全規(guī)范施工的人員要進(jìn)行教育[4]。在此過(guò)程中，還要設(shè)置電工，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的用電進(jìn)行規(guī)范，進(jìn)行電氣操作與線(xiàn)路維護(hù)檢查，確保用電的安全性。而特種管理人員主要是指特殊工種，如電焊工、修理工以及電工，在本工程中，特種人員主要有31 人，其中電焊工有30 人，主要負(fù)責(zé)拱肋焊接，而維修工與電工由一人承擔(dān)，負(fù)責(zé)電氣操作與線(xiàn)路維護(hù)，其余工作人員主要是以雜工為主，負(fù)責(zé)材料運(yùn)輸與現(xiàn)場(chǎng)清理。

3 超大跨徑鋼管混凝土拱橋拱肋加工制造關(guān)鍵技術(shù)

3.1 弦管節(jié)段劃分及對(duì)接

弦管主要是由32 個(gè)節(jié)段組成，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將其劃分為4 個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)又分為8 個(gè)節(jié)段，分別為第一區(qū)、第二區(qū)、第三區(qū)、第四區(qū)。從設(shè)計(jì)角度來(lái)看，由于每個(gè)區(qū)域的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力特性均有所不同，所以在弦管安裝過(guò)程中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求開(kāi)展。弦管節(jié)段的對(duì)接主要是通過(guò)兩個(gè)部分完成，第一部分是將兩端進(jìn)行對(duì)接，并保證在中心位置進(jìn)行焊接。而第二部分則是將中間的三個(gè)節(jié)段進(jìn)行連接，其中每一個(gè)節(jié)段都要采用對(duì)接焊進(jìn)行連接。從該工程中來(lái)看，對(duì)弦管節(jié)段的對(duì)接要求為：一是要保證焊縫要有較好的焊接強(qiáng)度，并且焊縫能夠承受一定的壓力；二是要確保焊接過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)裂紋以及變形等現(xiàn)象；三是要保證焊接過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)焊縫脫落或者是開(kāi)裂等現(xiàn)象。在該工程中，主要是通過(guò)以下兩種方法進(jìn)行對(duì)接：第一種是采用雙幅對(duì)接焊技術(shù)完成。主要是通過(guò)將兩個(gè)端面進(jìn)行對(duì)接，然后將焊縫進(jìn)行焊接。當(dāng)焊接完成之后，再對(duì)其進(jìn)行焊縫檢測(cè)，確保合格之后才能對(duì)其進(jìn)行下一個(gè)區(qū)域的焊接。第二種是采用全焊接工藝技術(shù)完成，在此過(guò)程中，要保證接頭位置處于同一平面內(nèi)，保證整個(gè)對(duì)接焊縫不會(huì)出現(xiàn)任何的缺陷現(xiàn)象。

3.2 卷制成型

卷制成型是該工程中的關(guān)鍵，由于其空間狹窄，拱肋截面為變高度四管桁式，在焊接過(guò)程中極易出現(xiàn)變形問(wèn)題。施工人員會(huì)將拱肋組對(duì)時(shí)，與上、下兩組對(duì)時(shí)的對(duì)稱(chēng)度進(jìn)行控制，根據(jù)拱肋截面高度要求，進(jìn)行拱肋縱向分段，根據(jù)分段后的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行拱肋的下料和組焊。并且在組焊之前，為了控制好焊接變形問(wèn)題，在組對(duì)時(shí)就應(yīng)該對(duì)拱肋下料和焊接的尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)合理確定組焊順序。在組焊過(guò)程中，主要是通過(guò)控制焊接變形和焊縫外觀(guān)質(zhì)量來(lái)保證拱肋組對(duì)質(zhì)量，先采用四點(diǎn)對(duì)焊方法完成拱肋端部和中部的焊接，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了拱肋兩端面組焊。施工人員嚴(yán)格按照要求開(kāi)展施焊工作，根據(jù)施工的實(shí)際情況對(duì)焊縫尺寸進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于焊縫外觀(guān)質(zhì)量檢驗(yàn)，要采用X 射線(xiàn)探傷、超聲波探傷等技術(shù)手段來(lái)保證焊縫的質(zhì)量，盡量減少焊縫數(shù)量及焊道長(zhǎng)度，施工完成以后會(huì)通過(guò)對(duì)拱肋組對(duì)質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)保證拱肋組對(duì)質(zhì)量。

3.3 管節(jié)焊接

鋼管拱肋制造時(shí)為了防止焊接過(guò)程中的變形，必須在制作時(shí)對(duì)焊縫進(jìn)行檢查，并且要控制焊縫的質(zhì)量，保證焊縫組對(duì)質(zhì)量。其中所選擇的焊縫是雙面自動(dòng)埋弧焊，這種焊接方式主要是通過(guò)自動(dòng)埋弧焊焊縫組對(duì)，同時(shí)在焊接過(guò)程中還需要采用激光測(cè)距儀測(cè)量管節(jié)端面和坡口角度。而管節(jié)的焊接順序?yàn)橄葟暮缚诘膬?nèi)側(cè)開(kāi)始焊接，再進(jìn)行外側(cè)焊接；而在焊接過(guò)程中需要合理控制焊接速度和焊接方向，并且還需要調(diào)整焊接參數(shù)，從而保證焊縫的質(zhì)量[5]。鋼管拱肋制造過(guò)程中還需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：一是鋼管管口角度偏差控制在±5°范圍內(nèi)；二是鋼管拱肋內(nèi)部存在一些殘余應(yīng)力；三是在拱肋橫截面中存在一些應(yīng)力集中的地方；四是拱肋豎向接縫存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。

3.4 焊接返修

對(duì)于焊接缺陷的返修主要是采取局部修補(bǔ)，若焊縫坡口角度不符合要求，可采用機(jī)械加工方法，修正坡口角度。若焊縫的外形尺寸、表面質(zhì)量、咬邊或未熔合等不符合要求時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行返修。而對(duì)焊縫焊后的裂紋進(jìn)行返修，應(yīng)在裂紋處先作X 射線(xiàn)檢查，確定裂紋位置和大小后，再進(jìn)行局部修補(bǔ)。氣孔、夾渣等缺陷進(jìn)行返修，應(yīng)在焊接接頭的母材表面清除焊渣及氧化皮后用機(jī)械方法去除缺陷。在焊接接頭施工人員應(yīng)做金相分析和硬度檢查，及時(shí)進(jìn)行金相分析。在焊接施工中，對(duì)焊縫的尺寸和形狀有嚴(yán)格要求，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┛刂坪附尤毕輰?duì)結(jié)構(gòu)性能的影響，必要時(shí)進(jìn)行局部補(bǔ)焊。

3.5 焊接檢驗(yàn)

在該工程中，其焊接檢驗(yàn)的主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：第一，焊縫外觀(guān)檢驗(yàn)。當(dāng)焊縫尺寸公差為±0.10mm時(shí)，進(jìn)行焊縫外觀(guān)檢查。第二，焊接接頭內(nèi)部探傷。由檢測(cè)人員采用磁粉探傷、超聲波探傷等方法，對(duì)焊接接頭內(nèi)部進(jìn)行檢驗(yàn)。第三，焊接接頭力學(xué)性能檢驗(yàn)。由檢測(cè)人員采用拉伸、壓縮、彎曲等力學(xué)性能試驗(yàn)，對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能進(jìn)行檢驗(yàn)。在該工程中，由檢測(cè)人員采用金相顯微鏡進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)焊縫的金相組織和焊縫金屬的力學(xué)性能進(jìn)行檢驗(yàn)。在沙尾左江特大橋主橋拱肋結(jié)構(gòu)中，鋼管壁厚為24mm～32mm，而采用三片縱肋、三片橫肋、四片縱肋的結(jié)構(gòu)形式，其拱肋鋼管截面面積最大達(dá)到了8100mm2，而根據(jù)計(jì)算可知，采用四管結(jié)構(gòu)形式時(shí)，其拱肋節(jié)段的重量也在100t 左右，而考慮到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全，施工技術(shù)難度較大，因此拱肋節(jié)段的焊接均采用三管式結(jié)構(gòu)形式。

3.6 節(jié)段拼裝

在該工程中，節(jié)段拼裝是整個(gè)施工的關(guān)鍵，同時(shí)也是施工技術(shù)難點(diǎn)。首先，在施工現(xiàn)場(chǎng)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，如搭建鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)、做好材料堆放等。其次，在平臺(tái)上進(jìn)行鋼管拱肋的加工，其中包括放樣、焊接等，然后在加工完成后進(jìn)行驗(yàn)收，并將其送至現(xiàn)場(chǎng)，保證焊接質(zhì)量。最后，將焊縫打磨干凈后，再對(duì)焊縫進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，檢測(cè)合格后開(kāi)始進(jìn)行拱肋防腐涂裝、安裝拱肋節(jié)段、橫撐、扣索以及吊桿。

4 結(jié)語(yǔ)

超大跨徑鋼管混凝土拱橋拱肋對(duì)于我國(guó)交通行業(yè)發(fā)展有積極的促進(jìn)作用，施工企業(yè)需要對(duì)其進(jìn)行深入分析，掌握其關(guān)鍵技術(shù)，明確施工流程，根據(jù)不同工序的實(shí)際情況合理應(yīng)用該技術(shù)，提高該技術(shù)的施工質(zhì)量，進(jìn)而保證我國(guó)橋梁建筑的穩(wěn)定性和合理性，提高其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。