钢箱梁架设技术在公路建设的应用

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1工程概况

新建营达高速通过石板枢纽互通与既有达渝高速交叉，其中主线桥、A匝道2号桥、G匝道2号桥上跨达渝高速，采用钢箱梁结构。主线钢箱梁桥长140m（桥梁跨径组合40m+60m+40m），桥单幅宽12m；A匝道钢箱梁桥长140m（桥梁跨径组合为40m+60m+40m），桥单幅宽9m；G匝道钢箱梁桥长160m（桥梁跨径组合为45m+70m+4m），桥单幅宽9m。钢箱梁桥面总面积6060m2，总质量约为4034t。

2项目特点

石板互通位于雷音铺山西麓，属山丘深谷地貌。区域内地形复杂，场地狭小，既有达渝高速公路车流量大，施工保通难度高，安全风险大[1，2]。本项目钢箱梁跨线架设段部分在曲率变化的曲线段，不适用顶推法，采用轮式吊车吊装钢箱梁。轮式吊车转运灵活，进出施工场地容易，在复杂地形区域适应力强。轮式吊车不需要大面积场坪，对地基承载力要求不高，施工准备期短，吊点之间转移迅速，故施工工期短，成本低。钢箱梁构件运至施工现场后，可在达渝高速路面上焊接成整体，再统一吊装。与常规构件吊装至支架上再焊接相比，大大降低安全风险。

3施工工艺流程及操作要点

3.1钢箱梁安装。全桥钢箱梁安装采用支架吊装法，根据本工程钢结构桥梁阶段划分、现场环境、吊车作业半径等因素，选择满足要求的吊车[3]。本工程采用1台起重性能不低于300t汽车起重机分段吊装箱室、1台70t汽车起重机用于吊装临时支墩、挑臂分段、横联面板单元件及横联部件吊装。3.2临时支墩体系。根据本项目现场实际施工条件，钢箱梁安装采用支架吊装法施工，所用到的临时支墩材料材质为Q235B。主线桥左右幅钢箱梁和匝道钢箱梁临时支墩均为格构柱形式。支架主要由φ377mm×8mm钢管立柱通过角钢∠75mm×5mm、槽钢[14a连接而成的单个立体格构柱，在距钢管立柱顶部0.4m处布置槽钢[20横撑，用于布置50t液压千斤顶对钢箱梁高程进行调整。根据现场实际情况，施工场地均为软路面，应将路面夯实、碾平至地基承载力达到200kPa，然后浇筑30cm混凝土扩大基础，在混凝土基础上布置临时支墩。临时支撑底部采用4块规格均为600mm×600mm×14mm的钢板，与混凝土基础采用M16mm×180mm膨胀螺栓固定。钢箱梁吊装支架高度约30m，钢箱梁吊装时需在支架顶部设置操作平台进行作业。3.3吊装工艺流程吊装总体原则，在保通时间内，先吊装达渝高速右幅（往重庆方向）A匝道及G匝道的钢箱梁，再进行左幅（往达州方向）高速A匝道及G匝道的钢箱梁，跨高速箱梁分段吊装完后，进行其余边跨节段吊装。1）复查全桥固定支墩标高、轴线，施工机具及钢箱梁分段就位，布置临时支墩，进行达渝高速右幅上方主线钢箱梁分段吊装。采用单台300t汽车吊依次吊装。2）布置临时支墩，进行达渝高速右幅上方A匝道钢箱梁分段吊装。采用单台300t汽车吊依次吊装。3）布置临时支墩，进行达渝高速右幅上方G匝道钢箱梁分段吊装。采用单台300t汽车吊依次吊装。4）上跨达渝高速右半幅吊装完毕后，立即进行交通转换，做好保通措施情况下，封闭左半幅进行吊装。同样，布置临时支墩，分段吊装。采用单台300t汽车吊依次吊装。5）布置临时支墩，进行达渝高速左幅上方A匝道钢箱梁分段吊装。采用单台300t汽车吊依次吊装。6）布置临时支墩，进行达渝高速左幅上方G匝道钢箱梁分段吊装。采用单台300t汽车吊依次吊装。3.4钢箱梁焊接。本工程主要使用Q345C材质。焊接材料如焊丝、焊剂等选用应与钢板材料相配套。3.4.1焊接工艺。1）定位焊。钢箱梁与相邻单元拼装于一体，为保证稳定性，宜采取定位焊的处理方式。以对接处的错边量为依据，合理调整焊缝的厚度和长度，焊缝间距控制在400～600mm，相比于设计焊缝尺寸而言，实际所得的定位焊角尺寸不宜超过其1/2。施焊位置也将对焊接效果带来影响，以小坡口一侧较为合适。定位焊前全面清理焊区的杂物，如铁锈、油漆等，以免影响焊接质量。定位焊完成后，检查焊缝的外观质量，不可出现气孔或夹渣等质量问题，起弧和收弧2处应具有平缓过渡的特点。若定位焊存在裂纹，则需要在焊接工程师的指导下重新施焊，并再次检查。2）正式焊。检查板单元连接质量（间隙的宽度）、错边量及三维坐标，完整记录各项数据，将所得检查结果与设计要求展开对比分析，达标则进入正式焊环节，否则需及时调整。（1）焊接环境：温湿度为重点考虑因素，要求环境温度≥5℃、相对环境湿度≤80%。（2）根据各段的结构特点选择相适应的焊接方法。箱梁顶板对接焊缝处较特殊，即CO2气体保护焊打底、埋弧自动焊填充盖面，除此之外的其他焊缝均为CO2气体保护焊的方式。若因质量问题而涉及焊缝返修作业时，可采取手工电弧焊的方式。（3）钢箱梁焊接工艺需具有可行性，否则易出现焊接质量问题。焊缝施焊前组织工艺评定，以所得结果为依据，编制切实可行的焊接工艺方案。评定工作中，要求焊缝金属的力学性能达到母材的标准值或更高，且焊接参数需要符合现阶段的工程规范。（4）板件对接引弧板施焊的边缘焊缝、临时吊点焊接焊缝均需打磨平整。（5）施焊前应清除焊接区的有害物。施焊时母材的非焊接部位严禁焊接引弧，焊接后应及时清除熔渣及飞溅物。多层焊接时宜连续施焊，且应控制层间温度，每一层焊缝焊完后应及时清理检查，应在清除药皮、熔渣、溢流和其他缺陷后，再焊下一层。（6）环缝焊接顺序保持一致。向上立焊纵腹板对接焊缝，从中间开始向两侧有序焊接顶板、底板的对接焊缝。焊接作业完成后做焊缝探伤检测，若达标则拼装焊接U肋嵌补段及肋板嵌补段。条件允许时可采取多点同时焊接的方式，但需要先完成对接焊缝的焊接处理，再转向其与顶底腹板的T形角接焊缝。（7）多层多道焊，具体要求为：接头需相互错开，各层高度以4～5mm较为合适，各层之间不可夹渣；完成本道焊缝的焊接作业且经过检查后，若无误则进入下道焊接，按此方式连续推进；每层每道宜连续施焊。（8）焊缝清根处理可选择碳弧气刨的方式，配置磨光机以便有效清理渗碳层，经此操作后使被处理区域露出金属光泽。3.4.2打磨焊接作业完成后，打磨焊缝表面，以提高该处的平整性。以焊缝受力方向为基准，要求打磨方向与之保持一致，过渡区焊缝边缘不可出现咬边现象。3.4.3焊接检验。按自检、互检、专检的顺序依次检验焊缝的质量，以便全面确保焊接质量。检查作业必须在焊缝已经冷却的前提下展开，检查人员完整记录数据。经外观检查后，若各项指标均无误，且同时满足焊缝冷却至室温24h后的条件，即可进入无损检测环节。在探伤检测过程中，如发现质量不达标的焊缝，则需要对梁上的同类焊缝做全面的探伤检查，再集中处理。在对质量不达标焊缝采取处理措施后，依然需要再次对返修部位组织无损探伤检查，直至满足要求为止。3.4.4焊缝返修。1）外观缺陷：对于凹陷、弧坑等缺陷，首先可采取打磨、碳刨等方法清理，再补焊。2）内部缺陷：以Q/CR9211—2015《铁路钢桥制造规范》的相关规范为依据，合理组织返修。3）根据焊缝缺陷的长度采取合适的返修方法：若长度未超过400mm，首先利用手工电弧焊焊接，再用砂轮打磨；若长度超400mm，可采取CO2气体保护焊或埋弧自动焊的方法。4）避免盲目返修，需确定焊缝的实际质量问题以及处理范围，同时每道焊缝的返修次数最多为2次，否则将造成损伤。3.5二次面漆涂装。3.5.1表面净化处理。工厂预制时，由于长时间放置的影响，涂装面漆易会受到灰尘等外界因素的污染，因此，施工前需做好表面净化处理工作，并采取拉毛或活化措施。3.5.2二次面漆涂装。现场气候对面漆涂装效果具有显著的影响，宜在天气良好的条件下完成此项工作，遇大风、阴雨等极端天气时需随即暂停，以确保第二道面漆涂层质量和外观美观。经过砂纸打毛处理后，需及时完成二次面漆的刷涂作业，中途间隔时间不宜超过4h，否则将再次出现污染问题。焊缝、边角等细微之处需利用毛刷预先刷涂，在此基础上用高压喷涂机全面喷涂。面漆涂装完毕，待面漆干燥后应及时检查，各项质量指标应达标，不合格处及时返工处理，不得有漏涂、流挂等外观缺陷。3.6支架拆除。临时支撑拆除需在施工完毕，千斤顶完全卸载，结构体系转换完成后进行。拆除先拆除施工平台，后拆除钢管立柱。拆除前先疏散人员设备，拆除过程中用导链葫芦做保险以防止立柱倾倒。在高速路面上的立柱基础等及时拆除恢复原状。

4结语

钢箱梁在桥梁工程中取得广泛的应用，其架设作业为重点内容，但架设过程中的细节较多，易对施工质量带来影响，因此，需加强控制。

本文以工程实例为依托，提出山区复杂地形钢箱梁架设期间的施工技术要点，希望所提内容可作为类似工程的参考，切实提高钢箱梁至公路桥梁的施工水平。

【参考文献】

【1】杨仁杰,田恩.山区跨线钢箱梁吊装施工的分析及应用[J].工程技术研究,2020（10）:98-100.

【2】夏国邦.山区悬索桥钢箱梁架设施工方案研究[J].筑路机械与施工机械化,2016（4）:69-73.

【3】陆爱东,王峰.浅析钢箱梁架设施工控制要点[J].科技创新导报,2019（24）:25-29.

作者:苏昌茂 单位:成都华川公路建设集团有限公司