馬國(guó)偉

（中建路橋集團(tuán)有限公司，河北石家莊 050000）

1 工程概況

某橋梁工程項(xiàng)目為跨越高速而建，橋梁全長(zhǎng)153m，第五跨為鋼箱梁，跨度47m，橫橋向分為4 榀。除明確設(shè)計(jì)要求外，鋼箱梁主要材質(zhì)均為Q345C，總重量約為575.51t，為在確保質(zhì)量的基礎(chǔ)上，保證施工安全，根據(jù)工程特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)研究后，決定采用分塊拼裝工藝，對(duì)鋼箱梁施工。

2 鋼箱梁分塊拼裝施工工藝

2.1 鋼箱梁分塊加工

本工程中，鋼箱梁自重較大，需要選擇具備資質(zhì)的廠家，對(duì)鋼箱梁分塊加工。由于鋼箱梁采用的全焊接結(jié)構(gòu)，從而使得焊縫的數(shù)量較多，為避免焊接變形影響鋼箱梁質(zhì)量的情況發(fā)生，采取整體胎架，橫向分塊、縱向分段的方法制造鋼箱梁。

2.1.1 分塊制作

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合工廠的加工能力，以確保鋼箱梁質(zhì)量為前提，在制造梁塊單元時(shí)，頂?shù)装鍐卧L(zhǎng)和寬以及腹板長(zhǎng)度方向上，全部留設(shè)二次切割量，組裝完畢后，整體劃線，對(duì)周邊切割。

（2）為避免鋼箱梁接頭位置處的蓋板與腹板對(duì)接縫發(fā)生重合的現(xiàn)象，加工時(shí)將對(duì)接焊縫錯(cuò)開(kāi)30cm布設(shè)，并在U 形肋與板條肋上，留設(shè)40cm 的嵌補(bǔ)段，當(dāng)蓋板與腹板在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接焊合格后，再焊接嵌補(bǔ)段。整個(gè)鋼箱梁分為15個(gè)塊段，各塊段的長(zhǎng)寬高及重量均不相同。

2.1.2 零部件下料

（1）在對(duì)鋼箱梁的蓋腹板下料時(shí)，要先檢查鋼板，看有無(wú)明顯的缺陷，焊接作業(yè)時(shí)，要充分考慮降低腹板的剪應(yīng)力，下料過(guò)程中，可將控制重點(diǎn)放在如下方面：蓋板下料時(shí)，應(yīng)在寬度方向上預(yù)留出20mm 左右的余量，長(zhǎng)度方向上留設(shè)50mm 左右的余量，當(dāng)鋼箱梁拼裝焊接檢測(cè)合格后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將留設(shè)的余量全部割除[1]；腹板下料的長(zhǎng)度方向留設(shè)50mm 的余量，借助鋼襯墊，在鋼箱梁拼裝時(shí)，對(duì)截面加以調(diào)整；當(dāng)上蓋板、腹板對(duì)接焊縫存在多條縱橫焊縫時(shí)，要按照先橫后縱的順序焊接，避免翼腹板焊縫處鼓包。

（2）在鋼箱梁中，隔板是比較重要的部件，起到控制截面尺寸的作用，所以必須保證隔板本身的尺寸精度達(dá)到規(guī)定要求。本工程中，鋼箱梁隔板采用計(jì)算機(jī)1∶1放樣，利用數(shù)控切割機(jī)切割下料，以此來(lái)確保精度。

2.1.3 箱梁板拼裝

箱梁板是鋼箱梁中較為重要的一個(gè)單元，必須嚴(yán)格按照施工詳圖對(duì)板單元制作加工，具體的拼裝步驟如下：

（1）對(duì)下料的蓋腹板幾何尺寸檢查確認(rèn)，采取劃線的方法，對(duì)U形肋、板條肋、隔板以及腹板的位置線加以確定；對(duì)相應(yīng)的區(qū)域做全面清理，包括U形肋封蓋區(qū)域、板條肋、隔板與蓋腹板之間的焊接區(qū)域，將清理的重點(diǎn)放在油污、鐵銹等方面。

（2）在對(duì)U形肋拼裝前，根據(jù)設(shè)計(jì)涂裝要求，將其封蓋的區(qū)域涂刷一道底漆，隨后以施工詳圖為依據(jù)，完成U 形肋和板條肋的拼裝，當(dāng)二者需要接長(zhǎng)處理時(shí)，可以采用對(duì)接焊的方法，焊縫要錯(cuò)開(kāi)20cm 以上，避免相鄰焊縫處在同一截面內(nèi)。

（3）當(dāng)板單元拼接完畢后，要對(duì)幾何尺寸加以檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果如實(shí)記錄，確認(rèn)合格后，方可進(jìn)入焊接工序。

2.1.4 箱體拼裝

本工程中，箱梁頂面存在一個(gè)2%的斜坡，為確保箱體拼裝的順利完成，決定采用倒裝的方法拼裝箱體。具體的拼裝過(guò)程如下：

（1）鋼箱梁的箱體在胎架上拼裝，正式拼裝前，要先搭設(shè)胎架，由于箱體的自重比較大，所以要求胎架具備足夠的剛度和強(qiáng)度，能夠滿足箱體拼裝操作的需要。胎架上的支撐件頂部順橋向的線形應(yīng)與箱體頂板的線形一致，而橫向上的支撐件頂部線形應(yīng)有2%的斜坡[2]。選用型鋼鋪設(shè)胎架平臺(tái)，通過(guò)連接件，以焊接的方法使型鋼連成整體，保證胎架的整體性，避免型鋼位移造成拼裝誤差增大。

（2）將箱體頂板的板單元鋪設(shè)在搭設(shè)好的胎架上，對(duì)中心線加以矯正，與斷線對(duì)準(zhǔn)后將板單元固定在臺(tái)架上，并將四周壓緊；以上蓋板為依托，對(duì)隔板加以組裝，當(dāng)隔板與上蓋板貼緊后，采用點(diǎn)焊的方法連接，要使隔板保持豎直，板間邊線應(yīng)處于同一條直線上。

（3）在對(duì)鋼箱梁腹板組裝前，要先采用點(diǎn)焊的方法，將加勁肋組裝好，并對(duì)腹板接縫的平面度加以矯正。組裝的過(guò)程中，要使腹板與隔板緊密貼合，角焊縫采用熔透焊，并以點(diǎn)焊的方法將墊板焊接在腹板上。

2.1.5 板單元焊接

板單元焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生收縮，從而引起變形。為控制變形，可在反變形焊接控制胎架上，對(duì)板單元施焊。采用反變形法，對(duì)板單元焊接時(shí)，要控制好反變形量，并使板單元與胎架平面緊密貼合。

2.1.6 布設(shè)吊耳

（1）鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)施工中，需要采用吊裝的方法組合拼裝，由于箱梁自重大，所以為保證吊裝安全，應(yīng)對(duì)吊點(diǎn)的位置合理確定。吊點(diǎn)的位置要能夠保證鋼箱梁吊運(yùn)時(shí)保持平整，不傾斜、不搖晃。

（2）鋼箱梁吊裝嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，選擇吊耳的尺寸，并對(duì)吊點(diǎn)的具體位置加以確定。其中吊點(diǎn)布設(shè)在鋼箱梁的重心線上，已有隔板的位置處布設(shè)吊點(diǎn)，這是整個(gè)鋼箱梁中最為堅(jiān)固的部位，將吊點(diǎn)布置在該處，基本不會(huì)導(dǎo)致鋼箱梁截面在吊運(yùn)途中發(fā)生扭曲的情況，吊裝的安全性隨之得到進(jìn)一步提升。需要注意的是，若是吊耳無(wú)法布設(shè)在有隔板的部位，則應(yīng)對(duì)吊耳布設(shè)位置處的頂板做局部加厚補(bǔ)強(qiáng)處理[3]。

（3）當(dāng)?shù)醵奈恢么_定后，便可通過(guò)焊接的方法安裝吊耳。由于每一段箱梁的長(zhǎng)度均不相同，從而使得重心位置也不相同，因此在橫斷面上，可以桿件的重心線為依托，采取對(duì)稱的方法設(shè)置吊耳。在順橋向上，可將吊耳對(duì)稱布設(shè)在梁段長(zhǎng)度1/4 處。當(dāng)?shù)醵奈恢脽o(wú)法設(shè)置在箱梁隔板處時(shí)，應(yīng)在頂板位置處加裝補(bǔ)強(qiáng)板，以此來(lái)增加頂板厚度，滿足吊耳的安裝要求。

2.2 吊裝臨時(shí)支架施工

本工程中，臨時(shí)支架的總體長(zhǎng)度為24.6m，跨度為32.5m，凈高5.5m。為確保支架能夠承受鋼箱梁的荷載重量，在搭設(shè)前，選取最長(zhǎng)跨階段的鋼箱梁作驗(yàn)算，按強(qiáng)度計(jì)算滿足施工要求，用軟件建模得出的最大應(yīng)力也滿足受力要求[4]。鋼箱梁臨時(shí)支架的搭設(shè)方法及要點(diǎn)如下：

2.2.1 支架基礎(chǔ)

（1）對(duì)鋼箱梁臨時(shí)支架搭設(shè)前，要先施工支架基礎(chǔ)，應(yīng)在占道施工審批許可辦理后開(kāi)工。在加寬后的公路上放置臨支架基礎(chǔ)，由專業(yè)測(cè)量小組負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣，準(zhǔn)確確定出條形基礎(chǔ)的邊線，以此作為依據(jù)，安裝模板和預(yù)埋件，并澆筑強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土。

（2）由于是臨時(shí)支架，當(dāng)鋼箱梁安裝完畢后需要將支架拆除，所以支架基礎(chǔ)施工中，在底面鋪設(shè)彩條布，與公路路面相隔離，為后續(xù)拆卸提供便利條件。

2.2.2 支架搭設(shè)

（1）為提高臨時(shí)支架的搭設(shè)效率，選用汽車(chē)吊，按照從下向上的順序，對(duì)鋼管樁立柱、承重主橫梁、分配梁及鋼板等依次起吊，安裝就位。其中鋼管樁立柱的直徑為800mm，管壁厚度為10mm；承重主橫梁為50#工字鋼，分配梁為25#工字鋼，鋼板的厚度為10mm[5]。主橫梁是臨時(shí)支架中最為重要的構(gòu)件，單根的長(zhǎng)度為13m，分兩段起吊，直接嵌入鋼管樁內(nèi)。

（2）因鋼管樁所需承受的荷載比較大，故此在鋼管樁的開(kāi)口位置兩側(cè)分別焊接厚度為10mm 的鋼板，以此來(lái)增加局部剛度，下部通過(guò)三角鋼板加固。

（3）由于支架在縱向上的連接比較薄弱，從而使得鋼箱梁安裝時(shí)，支架容易出現(xiàn)縱向失穩(wěn)的現(xiàn)象。因此，用分配梁在鋼管樁頂部和底板焊接平聯(lián)，以此來(lái)增加支架的縱向穩(wěn)定性。

2.3 鋼箱梁運(yùn)輸

2.3.1 確定運(yùn)梁路線

本工程中，鋼箱梁采用分段、分塊的方法制造、運(yùn)輸，最大分段尺寸為19.5m×4.6m×2.5m，重約56.5t。在確定運(yùn)梁路線前，要實(shí)地勘察，看所選的路線能否滿足長(zhǎng)19.5m 的鋼箱梁運(yùn)輸車(chē)順利通行，運(yùn)輸車(chē)在路線中的轉(zhuǎn)彎應(yīng)不受影響。

2.3.2 運(yùn)輸要點(diǎn)

（1）用一臺(tái)大型平板拖車(chē)運(yùn)輸鋼箱梁，由于白天運(yùn)梁路線上車(chē)輛較多，為避免影響正常交通，運(yùn)梁選擇在夜間。因梁體的長(zhǎng)度和寬度全部超限，所以運(yùn)輸時(shí)要設(shè)置信號(hào)燈，并在車(chē)輛上路前，將編制好的運(yùn)輸方案報(bào)送當(dāng)?shù)亟煌ü芾聿块T(mén)審查，運(yùn)輸過(guò)程中，請(qǐng)交管部門(mén)協(xié)助開(kāi)道和封路，確保鋼箱梁安全運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)。

（2）鋼箱梁的梁體較寬，行車(chē)時(shí)需要限速，最高時(shí)速不超過(guò)30km/h，在道路不平的路段上，行車(chē)速度不得超過(guò)5.0km/h，轉(zhuǎn)彎時(shí)，車(chē)速不超過(guò)5.0km/h[6]。

（3）在運(yùn)輸車(chē)的大箱內(nèi)鋪設(shè)枕木，使鋼箱梁的尾部略高于頭部，尾部懸挑的長(zhǎng)度應(yīng)控制在6.0m 以內(nèi)。為避免運(yùn)輸途中，鋼箱梁發(fā)生側(cè)向移動(dòng)的情況，可在箱梁兩側(cè)與大箱間焊一個(gè)連接板，以此來(lái)固定鋼箱梁，避免側(cè)向位移。

（4）運(yùn)輸途中，要將鋼箱梁牢固支撐，以免變形，在支撐點(diǎn)上墊設(shè)膠皮，避免損傷油漆，臨時(shí)焊點(diǎn)應(yīng)在安裝前打磨光滑。

2.4 鋼箱梁現(xiàn)場(chǎng)安裝

2.4.1 吊裝施工準(zhǔn)備

為確保鋼箱梁吊裝作業(yè)順利開(kāi)展，應(yīng)在吊裝正式開(kāi)始前，做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，具體如下：

（1）鋼箱梁吊裝施工中使用的測(cè)量工具，如鋼圈尺等，要經(jīng)計(jì)量部門(mén)檢定，不合格的產(chǎn)品不得在施工中使用，以免影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，間接影響安裝質(zhì)量。吊裝作業(yè)前，要先將支座安裝就位，復(fù)核支座頂部高程，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

（2）吊裝前，由安全管理人員開(kāi)展安全教育培訓(xùn)工作，并以書(shū)面的形式開(kāi)展吊裝安全技術(shù)交底。檢查腳手架等安全設(shè)施，看是否牢固、穩(wěn)定。

（3）全面清理蓋梁上的雜物，確保剛箱梁能夠順利就位。檢查起重設(shè)備的吊索具，看性能是否完好，先試吊，確認(rèn)無(wú)任何問(wèn)題后，方可正式吊裝。為對(duì)鋼箱梁的平面位置、標(biāo)高以及線形加以控制，吊裝前，先在支撐平臺(tái)上焊接限位擋塊，標(biāo)高復(fù)測(cè)后，將支墊鋼板調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2.4.2 吊裝方法

（1）本次鋼箱梁吊裝選用的是220t的汽車(chē)吊，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境能夠滿足汽車(chē)吊擺位的需要。每榀鋼箱梁上設(shè)有4個(gè)吊點(diǎn)，出廠前經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)全部合格，吊具為直徑56mm的鋼絲繩。經(jīng)計(jì)算，汽車(chē)吊的最小起升高度為21.1m[7]。

（2）在對(duì)3#梁起吊時(shí)，回轉(zhuǎn)半徑為11m，滿足吊裝作業(yè)要求；對(duì)4#梁起吊時(shí)，回轉(zhuǎn)半徑為10m，同樣滿足吊裝作業(yè)要求。防護(hù)支架在3#和4#梁段吊裝就位后安裝；8#與9#梁段起吊時(shí)的回轉(zhuǎn)半徑均為12m，滿足吊裝作業(yè)要求。

（3）鋼箱梁分塊吊裝中的最大構(gòu)件重56.5t，在充分考慮吊具的前提下，按照70t 計(jì)算，起吊箱梁的重量達(dá)到一定程度時(shí)，鋼絲繩與鉛垂線之間的夾角越大，吊索承受的拉力就越大。為此，可將夾角控制在45～60°，采用四根鋼絲繩對(duì)箱梁起吊，單根鋼絲繩需要承受20.21萬(wàn)t的拉力。本次選用的鋼絲繩為6×61+1纖維芯鋼絲繩。

2.4.3 現(xiàn)場(chǎng)焊接

（1）由于鋼箱梁采用的是分塊拼裝工藝，從而使得現(xiàn)場(chǎng)焊接的工程量比較大。為提高焊接作業(yè)效率，決定采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)開(kāi)展焊接作業(yè)，共計(jì)配備10臺(tái)焊機(jī)，8臺(tái)同時(shí)作業(yè)，2臺(tái)備用。

（2）焊接作業(yè)前，要做好以下準(zhǔn)備工作：所有從事焊接作業(yè)的人員，應(yīng)通過(guò)專業(yè)考試，取得相應(yīng)的資格證書(shū)，無(wú)證者不得從事焊接作業(yè)；施焊前，對(duì)焊工開(kāi)展技術(shù)交底。按照焊接工藝指定的規(guī)格選擇焊材。

（3）焊接作業(yè)環(huán)境的溫濕度應(yīng)達(dá)到規(guī)定要求，即相對(duì)濕度不超過(guò)80%，溫度不低于5℃。在露天環(huán)境中開(kāi)展焊接時(shí)，要采取有效的防雨和防風(fēng)措施。施焊前，要先將作業(yè)區(qū)域內(nèi)的有害物質(zhì)全部清除干凈，不得在母材上引弧，焊后要及時(shí)清理熔渣和飛濺。焊縫兩側(cè)應(yīng)設(shè)置引弧板，埋弧焊的引弧板寬度應(yīng)達(dá)到8.0cm 以上，長(zhǎng)度為板厚的2倍[8]。

（4）鋼箱梁頂板縱向焊縫采用單面焊雙面成型焊接，以二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊打底，用埋弧自動(dòng)焊對(duì)中上層填充，底板的焊接方法與頂板基本相同。焊接完畢后，要及時(shí)開(kāi)展無(wú)損探傷，檢驗(yàn)焊接質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)處理，避免影響鋼箱梁的整體質(zhì)量。頂板、腹板個(gè)底板的對(duì)接焊縫全部采用超聲波檢測(cè)，質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ級(jí)；橫隔板縱縫質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ級(jí)；角焊縫的質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ級(jí)。上述焊縫的質(zhì)量全部合格。

3 結(jié)語(yǔ)

鋼箱梁分塊拼裝施工是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，由于其中涵蓋的內(nèi)容較多，并且各個(gè)環(huán)節(jié)之間密切關(guān)聯(lián)，若是某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)鋼箱梁的質(zhì)量造成影響。為此，要掌握鋼箱梁分塊拼裝施工工藝，并在實(shí)際工程中合理運(yùn)用，使鋼箱梁能夠順利完成。