郭官洪

（天津市華盾工程監(jiān)理咨詢有限公司， 天津 300070）

寧河斜拉橋鋼塔制造的質(zhì)量控制

郭官洪

（天津市華盾工程監(jiān)理咨詢有限公司， 天津 300070）

根據(jù)斜拉橋鋼塔節(jié)段的特點，對各板單元加工制定不同的質(zhì)保措施，單元組焊和整體組焊也采取相應(yīng)的控制措施，保證了鋼塔節(jié)段的加工質(zhì)量。

主塔；鋼結(jié)構(gòu)；單元；焊接；質(zhì)量控制

0 引 言

天津?qū)幒有崩瓨驑蛩?91.5 m，主塔由鋼塔和混凝土塔兩部分組成。鋼塔和混凝土塔之間采用鋼混結(jié)合段過度。鋼塔柱為直線型，由鋼混結(jié)合段(高 8 m)、鋼塔段(高 37 m)、塔冠段(高 12 m)組成。塔柱采用單箱雙室矩形截面，三道腹板厚均為 35 mm，塔壁內(nèi)布置有加勁肋。鋼塔重約 707 t，主要材質(zhì)為 Q345qD。依據(jù)工地架設(shè)吊裝能力及運輸體積限制將鋼塔分為 22 個節(jié)段，節(jié)段最大外形尺寸約為 3 200 mm × 4 500 mm ×7 000 mm，最重節(jié)段約 48 t(見圖 1)。

圖1 鋼塔標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段圖

根據(jù)鋼塔結(jié)構(gòu)特點將節(jié)段分化為幾個單元，分別為鋼塔壁板單元、腹板單元、橫隔板單元、鋼塔錨頭單元。每節(jié)鋼塔內(nèi)狹窄的空間，各種不同角度、板厚，各式橢圓的組合，施工難度相當(dāng)大，加工過程中嚴(yán)格的質(zhì)量控制是非常重要的。

1 施工準(zhǔn)備

(1)施工圖轉(zhuǎn)化以設(shè)計院所提供的設(shè)計圖為依據(jù)，通過三維立體放樣找出各關(guān)鍵控制點，由專項繪圖及復(fù)核人員獨立完成立體施工圖的繪制，保證了施工圖轉(zhuǎn)化的準(zhǔn)確性。

(2)為了指導(dǎo)和控制各類桿件制造的全過程，控制施工質(zhì)量，并使鋼塔節(jié)段制造和驗收有可靠的依據(jù)，根據(jù) JTG/TF 50—2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》編制了各種工藝文件。

(3)鋼塔制造焊接工藝評定試驗共 32 組：對接焊縫 13組，全熔透角焊縫 4 組，坡口部分熔透角焊縫 10 組，合 T 形接頭角焊縫 3 組，圓柱頭焊釘焊接工藝評定試驗 2 組。

(4)焊接試板按照評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，力學(xué)性能、金相斷面、化學(xué)成分等檢驗項目全部合格。試驗結(jié)束后，編制了焊接工藝評定報告。根據(jù)焊接工藝評定試驗結(jié)結(jié)果，編制了鋼塔焊接工藝規(guī)程等焊接工藝文件，有效地控制桿件的焊接質(zhì)量。

2 板材加工制作的質(zhì)量控制

2.1 腹板、加勁腹板

(1)采用火焰精密切割，并用趕板機矯平。下料時要在明顯位置打?qū)戝^箱號和零件號。

(2)劃線時要保證對角線斜方尺寸并考慮焊接收縮量，寬度、長度方向預(yù)留二次切頭量。根據(jù)施工圖中數(shù)據(jù)，劃線時以中軸線為基準(zhǔn)，將承壓板和承剪板定位線一并劃出并用樣沖標(biāo)記。精確劃出組裝橫縱基線、坡口線。劃線后由專檢人員檢查核對。

(3)加工一頭坡口，保證坡口精度。

2.2 塔側(cè)壁板

(1)采用火焰精密切割，并用趕板機矯平。下料時要在明顯位置打?qū)懝?jié)段號和零件號。

(2)精確劃出組裝基線、坡口線、過錨管橢圓孔中心線并將橢圓孔長軸線延長至鋼板邊緣用樣沖做好標(biāo)記。劃線保證對角線斜方尺寸和外側(cè)橢圓中心線的位置和斜度。加工坡口時嚴(yán)保坡口方向。劃線后由專檢人員檢查核對。

(3)橢圓孔采用數(shù)控火焰精密切割。將鋼板水平放置在切割臺架上，仔細(xì)調(diào)整橢圓孔長軸中心線與橫向走行線(小車軌道)平行，其誤差值不得大于 1 mm，將割具風(fēng)嘴傾斜一定角度完成橢圓孔的切割。保證傾斜方向符合圖紙方向。

2.3 錨頭單元承壓板、承剪板

(1)采用數(shù)控火焰切割，用趕平機矯平，嚴(yán)格控制平面度。下料時要在明顯位置打?qū)懝?jié)段號和零件號。承壓板錨管過孔預(yù)留 10 mm 機加工量。承剪板劃線加工三邊坡口。劃加工線時要將定位中心線一并劃出并作樣沖標(biāo)記，邊緣及坡口機加工一定要保證各部委尺寸準(zhǔn)確，并特別注意坡口方向。

(2)精確劃線組裝鋼襯墊，組裝時預(yù)留機加工量 5 mm。鋼襯墊在坡口側(cè)采用連續(xù)焊接，在非坡口側(cè)兩端及中間三點采用定位焊。焊接鋼襯墊時要采取必要措施，保證襯墊密貼。

2.4 錨墊板、錨頭單元加勁板、塔壁板加勁板、鋼塔隔板

(1)采用數(shù)控火焰切割，用趕平機矯平，嚴(yán)格控制平面度。下料時要在明顯位置打?qū)懝?jié)段號和零件號。

(2)加工平面和索孔。

(3)加工三邊坡口，保證坡口精度。

3 鋼塔整體組焊的質(zhì)量控制

3.1 腹板、加強腹板、側(cè)壁板單元組焊

(1)根據(jù)施工圖以基線為基準(zhǔn)劃板肋組裝中心線，板肋組裝并點焊定位。對于單面肋板單元尤其注意焊接變形影響，組對肋板時給予一定反變形量，板肋焊接時嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝，焊接時根據(jù)要求進(jìn)行預(yù)熱并對稱施焊。

(2)焊后修正焊接變形，確保平面度。以縱基線為基準(zhǔn)劃線焰切兩邊，確保邊頭垂直度。

3.2 錨頭單元組焊

(1)承壓板與承剪板組焊。承剪板與承壓板組裝時縱向按承剪板邊線定位，橫向使承剪板對應(yīng)錨孔中心線與承壓板錨孔中心對齊，同時保證承剪板平面與承壓板平面垂直。為減少焊接變形，承剪板靠口端使用工藝板保證開口間距。對稱焊接兩側(cè)承剪板與錨下承壓板間坡口角焊縫，焊接過程中，每焊 3~5 道配合火焰修整，控制道間溫度。預(yù)熱采用電加熱，嚴(yán)禁采用火焰加熱。焊后去除工藝板并在平臺上火焰修整，檢測成形角度并探傷。

(2)加勁板組焊。根據(jù)索孔中心線劃承剪板加勁肋組裝線，組裝加勁板并焊接?？刂坪附幼冃?，焊接 3～5 道進(jìn)行修整，確保承壓板平面度。

3.3 整體組焊

首先將腹板單元置于組裝平臺上，組裝錨頭塊體單元。組裝時使承剪板邊緣與胎型擋角密貼，用平尺檢測并調(diào)整使承壓板外端面與腹板單元上的承壓板外邊線重合，承壓板中線交于錨點中心標(biāo)記上，控制誤差。同時檢查承剪板平面與腹板單元外邊緣線的重合情況，偏差大時查找原因并糾正。組裝、完成后點焊定位(見圖 2)。

蔡元培不僅著文推動中國近代民族學(xué)研究，并且在1928年擔(dān)任中央研究院院長后，在中研院社會科學(xué)研究所下分設(shè)法制學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、社會學(xué)、民族學(xué)四個組，并親自兼任民族學(xué)組的主任。這個民族學(xué)組，是我國近代史上第一個民族學(xué)研究組織[15]374。

圖2 整體組裝圖

根據(jù)施工圖劃橫隔板組裝中心線，用于組裝橫隔板。

組裝加強腹板，用吊錘檢查端面上的線是否在同一位置，保證兩塊腹板的相對位置準(zhǔn)確，檢查上下兩塊腹板中心線是否在同一鉛垂面上，再次測量錨孔中心距。隔板單元及加強腹板單元定位點焊。

按照上面工序重復(fù)組裝錨頭單元。在經(jīng)專檢確認(rèn)合格后完成腹板單元與錨頭單元、隔板單元的焊縫焊接和探傷。為了減小腹板單元的焊接變形，焊接腹板、承壓板與承剪板間熔透角焊縫時應(yīng)注意預(yù)熱，同一錨頭單元的腹板、承壓板與承剪板間角焊縫應(yīng)對應(yīng)交替施焊。焊接過程中，檢查腹板單元的焊接變形，并配合火焰修整。

組裝側(cè)壁板單元。側(cè)壁板單元基線與腹板單元基線對齊組對。焊接坡口角焊縫時，要采用邊焊接邊修整的方法，防止出現(xiàn)過大變形，最后組焊其余加勁肋及需組焊桿件。

經(jīng)檢驗合格后根據(jù)錨點坐標(biāo)要求對塔段進(jìn)行二切及加工坡口。

4 變形控制

由于鋼塔主要焊縫均為坡口焊縫，鋼塔節(jié)段在制作過程中容易產(chǎn)生變形，而一經(jīng)焊成整體剛度又很大。變形極難修整。尤其是扭曲變形，矯正十分棘手。對變形的控制，主要是對容易造成變形的環(huán)節(jié)主動采取措施，減小制作過程累計誤差。

(1)單元件組焊修、箱體組焊修、附屬件組焊修均在平臺上進(jìn)行，防止或減少熱加工中因桿件自重影響而產(chǎn)生變形。

(2)通過確定合理的焊接方法，控制焊接順序，減少扭曲變形。

(4)采取有效的措施保證鋼塔節(jié)段在起吊、翻身、打調(diào)時平穩(wěn)、安全，防止因吊運、翻轉(zhuǎn)不當(dāng)造成的永久變形。

5 箱體尺寸控制

5.1 半品控制

(1)采用先進(jìn)的設(shè)備保證半品精度。

(2)使用精確的火焰及數(shù)控切割板件外形，并對重要板件進(jìn)行機加工。

(3)嚴(yán)格的半品檢查制度，對不合格品進(jìn)行處理，必要時報廢。

5.2 成品控制

(1)以隔板為內(nèi)胎及增加工藝板來控制箱口尺寸。(2)采用組裝、焊接、修整相結(jié)合的工藝原則。

(3)塔段在專用胎架上進(jìn)行施焊，主焊縫采用平位焊接，嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)定的焊接順序，盡量采用對稱施焊，以避免扭曲變形。

(4)在胎架上進(jìn)行組焊。

(5)塔段組焊、修整、焊縫檢測合格后，對非基準(zhǔn)端進(jìn)行端部二次切割。

(6)塔段一端預(yù)留工地焊接量，便于現(xiàn)場塔段焊接時對接微調(diào)，保證工地對接接口精準(zhǔn)對位。

6 建立健全質(zhì)量保證體系

6.1 技術(shù)文件編制及其控制

技術(shù)文件的編制需結(jié)合本橋特點、難點進(jìn)行，對關(guān)鍵項點采取的工藝措施，建立在嚴(yán)謹(jǐn)、且反復(fù)論證的前提下。嚴(yán)格執(zhí)行審批程序，用于指導(dǎo)生產(chǎn)過程。

6.2 技術(shù)交底與培訓(xùn)

技術(shù)人員分批分層次對管理人員和工序操作人員進(jìn)行技術(shù)交底與培訓(xùn)，使操作人員明晰桿件結(jié)構(gòu)、工藝過程、技術(shù)要求、重點項點及質(zhì)量報驗程序。對生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的不規(guī)范操作者，進(jìn)行再培訓(xùn)。再不規(guī)范則調(diào)離原崗位。

6.3 焊 工

對參加本橋焊接作業(yè)的焊工，進(jìn)行資格預(yù)審，選擇優(yōu)秀的焊工持證上崗。

6.4 設(shè)備、工裝的管理

開工前，對所用設(shè)備、組裝平臺進(jìn)行全面檢修，使設(shè)備保持完好狀態(tài)，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

6.5 原材料的進(jìn)場控制

為了保證本橋所用原(輔)材的質(zhì)量，對進(jìn)廠的材料先進(jìn)行外觀和質(zhì)保書的審核，在監(jiān)理旁站的情況下，進(jìn)行復(fù)驗。經(jīng)監(jiān)理工程師簽認(rèn)后進(jìn)料，投入使用。

6.6 檢驗的控制

嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制”即：自檢、互檢、專檢。對重要工序?qū)嵭袊?yán)格的定崗、定編、定人。堅持首制件檢驗、過程檢驗、停止點檢驗。嚴(yán)格落實質(zhì)量責(zé)任制，使每一個過程都處于受控狀態(tài)，以保證生產(chǎn)合格產(chǎn)品。

7 結(jié) 語

根據(jù)對鋼塔節(jié)段的制造過程和制造質(zhì)量分析，我們認(rèn)為鋼塔制造方案合理，工藝切實可行，所投入的設(shè)備先進(jìn)、可靠；質(zhì)量保證體系完善，質(zhì)量控制程序覆蓋了鋼塔制造的全過程。每節(jié)段的外形尺寸、焊縫質(zhì)量，經(jīng)監(jiān)理工程師及有關(guān)方檢測均符合圖紙和國家相關(guān)規(guī)范要求，為后序的工地吊裝、斜拉索施工打下了良好的基礎(chǔ)。

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