鋼箱梁架設技術在公路建設的應用

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1工程概況

新建營達高速通過石板樞紐互通與既有達渝高速交叉，其中主線橋、A匝道2號橋、G匝道2號橋上跨達渝高速，采用鋼箱梁結構。主線鋼箱梁橋長140m（橋梁跨徑組合40m+60m+40m），橋單幅寬12m；A匝道鋼箱梁橋長140m（橋梁跨徑組合為40m+60m+40m），橋單幅寬9m；G匝道鋼箱梁橋長160m（橋梁跨徑組合為45m+70m+4m），橋單幅寬9m。鋼箱梁橋面總面積6060m2，總質量約為4034t。

2項目特點

石板互通位于雷音鋪山西麓，屬山丘深谷地貌。區域內地形復雜，場地狹小，既有達渝高速公路車流量大，施工保通難度高，安全風險大[1，2]。本項目鋼箱梁跨線架設段部分在曲率變化的曲線段，不適用頂推法，采用輪式吊車吊裝鋼箱梁。輪式吊車轉運靈活，進出施工場地容易，在復雜地形區域適應力強。輪式吊車不需要大面積場坪，對地基承載力要求不高，施工準備期短，吊點之間轉移迅速，故施工工期短，成本低。鋼箱梁構件運至施工現場后，可在達渝高速路面上焊接成整體，再統一吊裝。與常規構件吊裝至支架上再焊接相比，大大降低安全風險。

3施工工藝流程及操作要點

3.1鋼箱梁安裝。全橋鋼箱梁安裝采用支架吊裝法，根據本工程鋼結構橋梁階段劃分、現場環境、吊車作業半徑等因素，選擇滿足要求的吊車[3]。本工程采用1臺起重性能不低于300t汽車起重機分段吊裝箱室、1臺70t汽車起重機用于吊裝臨時支墩、挑臂分段、橫聯面板單元件及橫聯部件吊裝。3.2臨時支墩體系。根據本項目現場實際施工條件，鋼箱梁安裝采用支架吊裝法施工，所用到的臨時支墩材料材質為Q235B。主線橋左右幅鋼箱梁和匝道鋼箱梁臨時支墩均為格構柱形式。支架主要由φ377mm×8mm鋼管立柱通過角鋼∠75mm×5mm、槽鋼[14a連接而成的單個立體格構柱，在距鋼管立柱頂部0.4m處布置槽鋼[20橫撐，用于布置50t液壓千斤頂對鋼箱梁高程進行調整。根據現場實際情況，施工場地均為軟路面，應將路面夯實、碾平至地基承載力達到200kPa，然后澆筑30cm混凝土擴大基礎，在混凝土基礎上布置臨時支墩。臨時支撐底部采用4塊規格均為600mm×600mm×14mm的鋼板，與混凝土基礎采用M16mm×180mm膨脹螺栓固定。鋼箱梁吊裝支架高度約30m，鋼箱梁吊裝時需在支架頂部設置操作平臺進行作業。3.3吊裝工藝流程吊裝總體原則，在保通時間內，先吊裝達渝高速右幅（往重慶方向）A匝道及G匝道的鋼箱梁，再進行左幅（往達州方向）高速A匝道及G匝道的鋼箱梁，跨高速箱梁分段吊裝完后，進行其余邊跨節段吊裝。1）復查全橋固定支墩標高、軸線，施工機具及鋼箱梁分段就位，布置臨時支墩，進行達渝高速右幅上方主線鋼箱梁分段吊裝。采用單臺300t汽車吊依次吊裝。2）布置臨時支墩，進行達渝高速右幅上方A匝道鋼箱梁分段吊裝。采用單臺300t汽車吊依次吊裝。3）布置臨時支墩，進行達渝高速右幅上方G匝道鋼箱梁分段吊裝。采用單臺300t汽車吊依次吊裝。4）上跨達渝高速右半幅吊裝完畢后，立即進行交通轉換，做好保通措施情況下，封閉左半幅進行吊裝。同樣，布置臨時支墩，分段吊裝。采用單臺300t汽車吊依次吊裝。5）布置臨時支墩，進行達渝高速左幅上方A匝道鋼箱梁分段吊裝。采用單臺300t汽車吊依次吊裝。6）布置臨時支墩，進行達渝高速左幅上方G匝道鋼箱梁分段吊裝。采用單臺300t汽車吊依次吊裝。3.4鋼箱梁焊接。本工程主要使用Q345C材質。焊接材料如焊絲、焊劑等選用應與鋼板材料相配套。3.4.1焊接工藝。1）定位焊。鋼箱梁與相鄰單元拼裝于一體，為保證穩定性，宜采取定位焊的處理方式。以對接處的錯邊量為依據，合理調整焊縫的厚度和長度，焊縫間距控制在400～600mm，相比于設計焊縫尺寸而言，實際所得的定位焊角尺寸不宜超過其1/2。施焊位置也將對焊接效果帶來影響，以小坡口一側較為合適。定位焊前全面清理焊區的雜物，如鐵銹、油漆等，以免影響焊接質量。定位焊完成后，檢查焊縫的外觀質量，不可出現氣孔或夾渣等質量問題，起弧和收弧2處應具有平緩過渡的特點。若定位焊存在裂紋，則需要在焊接工程師的指導下重新施焊，并再次檢查。2）正式焊。檢查板單元連接質量（間隙的寬度）、錯邊量及三維坐標，完整記錄各項數據，將所得檢查結果與設計要求展開對比分析，達標則進入正式焊環節，否則需及時調整。（1）焊接環境：溫濕度為重點考慮因素，要求環境溫度≥5℃、相對環境濕度≤80%。（2）根據各段的結構特點選擇相適應的焊接方法。箱梁頂板對接焊縫處較特殊，即CO2氣體保護焊打底、埋弧自動焊填充蓋面，除此之外的其他焊縫均為CO2氣體保護焊的方式。若因質量問題而涉及焊縫返修作業時，可采取手工電弧焊的方式。（3）鋼箱梁焊接工藝需具有可行性，否則易出現焊接質量問題。焊縫施焊前組織工藝評定，以所得結果為依據，編制切實可行的焊接工藝方案。評定工作中，要求焊縫金屬的力學性能達到母材的標準值或更高，且焊接參數需要符合現階段的工程規范。（4）板件對接引弧板施焊的邊緣焊縫、臨時吊點焊接焊縫均需打磨平整。（5）施焊前應清除焊接區的有害物。施焊時母材的非焊接部位嚴禁焊接引弧，焊接后應及時清除熔渣及飛濺物。多層焊接時宜連續施焊，且應控制層間溫度，每一層焊縫焊完后應及時清理檢查，應在清除藥皮、熔渣、溢流和其他缺陷后，再焊下一層。（6）環縫焊接順序保持一致。向上立焊縱腹板對接焊縫，從中間開始向兩側有序焊接頂板、底板的對接焊縫。焊接作業完成后做焊縫探傷檢測，若達標則拼裝焊接U肋嵌補段及肋板嵌補段。條件允許時可采取多點同時焊接的方式，但需要先完成對接焊縫的焊接處理，再轉向其與頂底腹板的T形角接焊縫。（7）多層多道焊，具體要求為：接頭需相互錯開，各層高度以4～5mm較為合適，各層之間不可夾渣；完成本道焊縫的焊接作業且經過檢查后，若無誤則進入下道焊接，按此方式連續推進；每層每道宜連續施焊。（8）焊縫清根處理可選擇碳弧氣刨的方式，配置磨光機以便有效清理滲碳層，經此操作后使被處理區域露出金屬光澤。3.4.2打磨焊接作業完成后，打磨焊縫表面，以提高該處的平整性。以焊縫受力方向為基準，要求打磨方向與之保持一致，過渡區焊縫邊緣不可出現咬邊現象。3.4.3焊接檢驗。按自檢、互檢、專檢的順序依次檢驗焊縫的質量，以便全面確保焊接質量。檢查作業必須在焊縫已經冷卻的前提下展開，檢查人員完整記錄數據。經外觀檢查后，若各項指標均無誤，且同時滿足焊縫冷卻至室溫24h后的條件，即可進入無損檢測環節。在探傷檢測過程中，如發現質量不達標的焊縫，則需要對梁上的同類焊縫做全面的探傷檢查，再集中處理。在對質量不達標焊縫采取處理措施后，依然需要再次對返修部位組織無損探傷檢查，直至滿足要求為止。3.4.4焊縫返修。1）外觀缺陷：對于凹陷、弧坑等缺陷，首先可采取打磨、碳刨等方法清理，再補焊。2）內部缺陷：以Q/CR9211—2015《鐵路鋼橋制造規范》的相關規范為依據，合理組織返修。3）根據焊縫缺陷的長度采取合適的返修方法：若長度未超過400mm，首先利用手工電弧焊焊接，再用砂輪打磨；若長度超400mm，可采取CO2氣體保護焊或埋弧自動焊的方法。4）避免盲目返修，需確定焊縫的實際質量問題以及處理范圍，同時每道焊縫的返修次數最多為2次，否則將造成損傷。3.5二次面漆涂裝。3.5.1表面凈化處理。工廠預制時，由于長時間放置的影響，涂裝面漆易會受到灰塵等外界因素的污染，因此，施工前需做好表面凈化處理工作，并采取拉毛或活化措施。3.5.2二次面漆涂裝。現場氣候對面漆涂裝效果具有顯著的影響，宜在天氣良好的條件下完成此項工作，遇大風、陰雨等極端天氣時需隨即暫停，以確保第二道面漆涂層質量和外觀美觀。經過砂紙打毛處理后，需及時完成二次面漆的刷涂作業，中途間隔時間不宜超過4h，否則將再次出現污染問題。焊縫、邊角等細微之處需利用毛刷預先刷涂，在此基礎上用高壓噴涂機全面噴涂。面漆涂裝完畢，待面漆干燥后應及時檢查，各項質量指標應達標，不合格處及時返工處理，不得有漏涂、流掛等外觀缺陷。3.6支架拆除。臨時支撐拆除需在施工完畢，千斤頂完全卸載，結構體系轉換完成后進行。拆除先拆除施工平臺，后拆除鋼管立柱。拆除前先疏散人員設備，拆除過程中用導鏈葫蘆做保險以防止立柱傾倒。在高速路面上的立柱基礎等及時拆除恢復原狀。

4結語

鋼箱梁在橋梁工程中取得廣泛的應用，其架設作業為重點內容，但架設過程中的細節較多，易對施工質量帶來影響，因此，需加強控制。

本文以工程實例為依托，提出山區復雜地形鋼箱梁架設期間的施工技術要點，希望所提內容可作為類似工程的參考，切實提高鋼箱梁至公路橋梁的施工水平。

【參考文獻】

【1】楊仁杰,田恩.山區跨線鋼箱梁吊裝施工的分析及應用[J].工程技術研究,2020（10）:98-100.

【2】夏國邦.山區懸索橋鋼箱梁架設施工方案研究[J].筑路機械與施工機械化,2016（4）:69-73.

【3】陸愛東,王峰.淺析鋼箱梁架設施工控制要點[J].科技創新導報,2019（24）:25-29.

作者:蘇昌茂 單位:成都華川公路建設集團有限公司