文 / 湯林 魏笑科 安錦 謝穎 徐朝陽

0 引言

深中通道作為國家級重點(diǎn)工程項(xiàng)目，不僅僅是連接中山和深圳的橋梁，還是推動(dòng)珠三角資源互補(bǔ)、推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、推動(dòng)粵港澳大灣區(qū)綜合競爭實(shí)力快速增長的引擎。深中通道由橋、隧、島組成，其大橋面板的吊裝施工主要依靠大型浮吊和架橋?qū)Ｓ霉こ檀?。架橋?qū)Ｓ霉こ檀騼?yōu)越的專屬性能，更加適合跨海大橋橋面板的吊裝施工，而運(yùn)架梁吊具作為架橋?qū)Ｓ霉こ檀瑢?shí)現(xiàn)吊裝功能的關(guān)鍵設(shè)備，其建造質(zhì)量的可靠性將直接影響深中通道的建設(shè)。

1 概述

“天一號(hào)”架橋?qū)Ｓ闷鹬卮\(yùn)架梁吊具（以下簡稱“項(xiàng)目吊具”）是為深中通道海上橋梁分段架設(shè)專門設(shè)計(jì)制作的，使用時(shí)，橋面板吊裝最大長度為110m，最大吊裝重量約3000t。該吊具屬于超重型吊具，自重約650t，主要由Q690和Q355鋼材材料組成。吊梁扁擔(dān)是該吊具最主要的受力結(jié)構(gòu)，重約350t，使用了80%以上的Q690鋼材于結(jié)構(gòu)制作。項(xiàng)目吊具建造要求執(zhí)行鐵路鋼橋制造標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量要求非常高。本文依托廣州文船重工有限公司承建的深中通道運(yùn)架梁吊具建造項(xiàng)目，研究運(yùn)架梁吊具吊梁扁擔(dān)建造技術(shù)，為確保產(chǎn)品建造過程施工高效，質(zhì)量、安全風(fēng)險(xiǎn)可控提供參考。

2 運(yùn)架梁吊具吊梁扁擔(dān)主體建造技術(shù)

吊梁扁擔(dān)作為運(yùn)架梁吊具的受力構(gòu)件，其建造要求高，建造難度大。吊梁扁擔(dān)包括主體結(jié)構(gòu)及安裝在主體結(jié)構(gòu)上的輔助構(gòu)件，分別為吊梁扁擔(dān)、縱坡架梁輔件、托梁提升系統(tǒng)、拉索提升系統(tǒng)、扁擔(dān)夾持輔件和吊梁扁擔(dān)臨時(shí)托梁、梯子平臺(tái)等結(jié)構(gòu)，如圖1所示。由于吊梁扁擔(dān)主體結(jié)構(gòu)為核心受力構(gòu)件，制作難度大、質(zhì)量要求高，本文著重研究吊梁扁擔(dān)主體結(jié)構(gòu)的建造技術(shù)。

圖1 項(xiàng)目吊具吊梁扁擔(dān)及輔助結(jié)構(gòu)

2.1 吊梁扁擔(dān)主體結(jié)構(gòu)分段劃分

吊梁扁擔(dān)主體為矩形截面箱式桁架結(jié)構(gòu)，主體尺寸（長×寬×高）為51550mm×21270 mm×8300mm，重量約357t。其中，上下弦

桿、上吊點(diǎn)橫梁、吊點(diǎn)豎桿、吊點(diǎn)斜桿、梁端斜桿、下吊點(diǎn)橫梁等的翼板腹板材料為Q690D，焊接難度大；上下部腹桿平聯(lián)、下部腹桿斜撐桿、隔板及T型材、加強(qiáng)板等材料為Q355C，吊點(diǎn)軸套為Q345C鍛鋼；上弦桿、下弦桿、側(cè)腹桿均由箱型梁和H型鋼組成，桁架頂部的上吊點(diǎn)橫梁為變截面箱型吊耳梁，下吊點(diǎn)橫梁為變截面箱型梁；橫

隔板之間加設(shè)腹板及翼板T型加勁肋；頂板、底板、腹板不同板厚對接時(shí)厚度的變化都在箱外側(cè)進(jìn)行，保持箱內(nèi)側(cè)平順。

為便于制造，依據(jù)吊梁扁擔(dān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)建造資源，將吊梁扁擔(dān)分為片體，分為A~C段，各分段構(gòu)件分別在車間完成所有的裝配、焊接工作，再轉(zhuǎn)運(yùn)至外場組裝成桁架片體分段，最后總拼成桁架結(jié)構(gòu)。吊梁扁擔(dān)總拼完成并檢測合格后，發(fā)運(yùn)至深中通道建設(shè)現(xiàn)場進(jìn)行安裝施工。吊梁扁擔(dān)主體結(jié)構(gòu)分段劃分如圖2所示。

圖2 項(xiàng)目吊具吊梁扁擔(dān)主體結(jié)構(gòu)分段

2.2 吊梁扁擔(dān)預(yù)制

吊梁扁擔(dān)預(yù)制階段主要包含了板單元、箱體桿件、片體分段以及其他附屬結(jié)構(gòu)預(yù)制。

2.2.1 底板、頂板、腹板單元件

鋼板材料預(yù)處理及切割下料后，對在工廠待拼裝的零件開設(shè)坡口，大坡口側(cè)為箱梁板外側(cè)，箱梁板內(nèi)側(cè)為小坡口或清根面。不同板厚的底板拼接時(shí)，板內(nèi)側(cè)對齊，板件按1:5的比例開設(shè)過度坡口。然后劃出鋼板縱橫向結(jié)構(gòu)中心線，扁鋼、T型加強(qiáng)筋安裝線和加強(qiáng)筋與腹板、翼板間斷焊縫的位置，并按線拼裝扁鋼或T型縱肋?？v肋采用自動(dòng)小車角焊或CO2半自動(dòng)焊，在反變形胎架上按圖紙施焊角焊縫；其他短筋板采用CO2半自動(dòng)焊。板單元結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 項(xiàng)目吊具吊梁扁擔(dān)板單元構(gòu)件

2.2.2 隔板單元

橫隔板是保證構(gòu)件裝配質(zhì)量的重要因素，其長度、寬度尺寸及直角誤差均控制在± 1mm之內(nèi)，對以上任何超差尺寸，在修正后方可進(jìn)入裝配。

為保證橫隔板精度，橫隔板均采用激光切割。

隔板單元由隔板和人孔加勁肋及橫向、豎向加強(qiáng)筋板組成，在專用橫隔板平裝胎架上固定，夾具夾緊其自由邊，依次安裝人孔加勁圈，橫隔板的橫向、豎向加勁筋板。為控制焊接變形，橫隔板單元件裝配好后采用藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊接，采用雙邊角焊縫。隔板的制作工藝流程見圖4。

圖4 項(xiàng)目吊具吊梁扁擔(dān)隔板的制作工藝流程

2.3 分段桿件制作

2.3.1 小組上臺(tái)及構(gòu)件劃線

將下弦桿已經(jīng)完成預(yù)制的下翼板的板單元結(jié)構(gòu)吊上小組平臺(tái)，并按照定位要求精確定位及固定。

在下弦桿的下翼板內(nèi)表面畫出腹板、橫隔板的安裝線：縱向按每米預(yù)留1mm的焊接收縮補(bǔ)償量，組裝時(shí)組裝間隔應(yīng)加上此分配的收縮補(bǔ)償量；橫向不放收縮補(bǔ)償量。

2.3.2 構(gòu)件安裝及焊接

按橫隔板安裝線安裝橫隔板，組裝時(shí)注意嚴(yán)格按橫隔板編號(hào)安裝，偏差允許值為±1mm，檢測垂直度＜1mm，組裝間隙＜0.5mm，并定位焊固定。

將下弦桿的側(cè)腹板貼緊橫隔板和下翼板處的側(cè)腹板安裝線，采用臨時(shí)斜撐固定并點(diǎn)焊定位；將另一側(cè)內(nèi)腹板貼緊橫隔板和頂板處的側(cè)腹板安裝線，采用臨時(shí)斜撐固定并點(diǎn)焊定位。采用三面成形焊接順序如下：

（1）從下到上對稱焊接隔板與腹板之間的立焊縫。

（2）從中間向兩邊對稱焊接隔板與下翼板之間的平焊縫。

（3）從中間向兩端對稱焊接下翼板與腹板之間的內(nèi)側(cè)T型角焊縫。

安裝頂板，將上翼板與腹板之間點(diǎn)焊固定。按照以下順序焊接各構(gòu)件：

（1）從中間向兩邊對稱焊接隔板與上翼板的連接焊縫。

（2）從中間向兩端對稱焊接上翼板與腹板之間的內(nèi)側(cè)T型角焊縫。

（3）同時(shí)從中間向兩端對稱焊接上翼板與腹板之間、下翼板與腹板之間的外側(cè)坡口焊縫。

箱體桿件制作工藝流程見圖5。

圖5 項(xiàng)目吊具吊梁扁擔(dān)箱體桿件制作工藝流程

按焊接順序焊接下弦桿的全部焊縫，焊縫檢驗(yàn)合格并調(diào)正精度尺寸后，進(jìn)行以下工序：參照上述方法制作上弦桿、腹桿，不同之處為上弦桿采用反造法制作；按制作下弦桿類似步驟制作上吊點(diǎn)橫梁，組裝前軸套內(nèi)孔粗車留5mm加工余量，小組焊接完成后上鏜床精鏜軸套內(nèi)孔達(dá)到要求。

2.4 片體分段制作

（1）將上弦桿及下弦桿按圖紙臥放在片體胎架上，定位間距加設(shè)4mm補(bǔ)償量，依次從中間向兩端安裝腹桿，點(diǎn)焊固定后，對桁架片體進(jìn)行尺寸檢測，從中間向兩端對稱焊接腹桿與上下弦桿處的焊縫，對于焊接不到的需開臨時(shí)工藝孔，焊后檢驗(yàn)合格后全熔透封閉臨時(shí)工藝孔。片體分段構(gòu)件拼裝完成見圖6。

圖6 項(xiàng)目吊具吊梁扁擔(dān)片體分段構(gòu)件

（2）完成工廠所有焊縫的焊接工作，片體檢驗(yàn)合格后，進(jìn)涂裝車間打砂涂裝。

（3）片體裝配時(shí)嚴(yán)格控制合攏口尺寸，合攏口左右200mm角接焊縫待合攏時(shí)焊接；合攏口必要時(shí)設(shè)置臨時(shí)加強(qiáng)。

（4）吊梁扁擔(dān)左/右片體各段要求在車間整體胎架上預(yù)裝配，確保各合攏口對位精度。

2.5 桁架結(jié)構(gòu)總拼

2.5.1 地樣劃線及支墩布置

根據(jù)總組地樣檢驗(yàn)劃線圖在地面設(shè)置地樣塊和基線標(biāo)桿，用激光在基線標(biāo)桿上畫出總組合攏基線輔助線，在標(biāo)桿上打樣沖印，在地樣塊上劃出總組地樣線，并打上樣沖。地樣線劃線允許偏差≤1.5mm ，高度基準(zhǔn)線準(zhǔn)確度劃線允許偏差±1.0mm。

地樣畫線完成后，由施工人員在總組區(qū)域根據(jù)布墩圖畫出支墩的布置位置，并按相關(guān)要求布置支墩。

2.5.2 結(jié)構(gòu)總拼

地樣基準(zhǔn)線和總拼支墩布置完成后開始總拼吊裝施工（見圖7）。

圖7 項(xiàng)目吊具吊梁扁擔(dān)結(jié)構(gòu)總裝工藝流程

（1）使用吊機(jī)將基準(zhǔn)段片體分段B翻身正立后，按圖紙要求吊上總拼裝胎架并進(jìn)行定位，定位間距在理論間距的基礎(chǔ)上+4mm，片體兩邊用臨時(shí)斜撐固定，檢測垂直度＜2mm，相互之間的位置度為±2mm。

（2）從兩端依次將兩端的桁架片體分段A和C翻身正立后，吊上總拼裝胎架并進(jìn)行定位，定位精度要求與片體分段B相同，定位固定后焊接各片體分段之間的對接口焊縫。

（3）依次從中間向兩端安裝下腹，安裝完畢后按順序依次從中間向兩端安裝斜腹桿、上腹桿、吊點(diǎn)橫梁，點(diǎn)焊固定后對整體進(jìn)行尺寸檢測，合格后從中間向兩端對稱焊接各連接結(jié)構(gòu)處的焊縫，焊縫檢驗(yàn)合格后補(bǔ)涂裝。

（4）按基準(zhǔn)線拼裝下吊點(diǎn)橫梁，調(diào)整水平和垂直度及尺寸達(dá)到要求后固定，對稱焊接下吊點(diǎn)橫梁分段與分段A、C的合攏口，焊縫檢驗(yàn)合格后補(bǔ)涂裝，則結(jié)構(gòu)總拼完成。

3 結(jié)語

2021年4月2日，深中通道施工單位使用運(yùn)架一體工程船“天一號(hào)”，將深中通道首件長133.1m、寬20m、高4m、重達(dá)1780t的鋼箱梁平穩(wěn)地架至指定橋位（深中通道橋面板起吊見圖8），標(biāo)志著深中通道項(xiàng)目橋梁施工全面進(jìn)入橋面架設(shè)施工階段。深中通道首片鋼箱梁的順利架設(shè)，也從側(cè)面證明了“天一號(hào)”運(yùn)架梁吊具建造質(zhì)量的可靠性。廣州文船重工有限公司作為起重設(shè)備、特種鋼結(jié)構(gòu)、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、海上風(fēng)電鋼結(jié)構(gòu)的專業(yè)制造企業(yè)，在多年的起重設(shè)備和特種鋼結(jié)構(gòu)建造過程中積累了豐富的技術(shù)和施工經(jīng)驗(yàn)，并得到業(yè)界的肯定，同時(shí)為國家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和粵港澳大灣區(qū)的發(fā)展貢獻(xiàn)出一份力量。

圖8 深中通道橋面板起吊(吊具使用)