鋼箱梁架設(shè)技術(shù)在公路建設(shè)的應(yīng)用

時(shí)間:2022-03-01 03:22:54

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鋼箱梁架設(shè)技術(shù)在公路建設(shè)的應(yīng)用

1工程概況

新建營達(dá)高速通過石板樞紐互通與既有達(dá)渝高速交叉,其中主線橋、A匝道2號(hào)橋、G匝道2號(hào)橋上跨達(dá)渝高速,采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)。主線鋼箱梁橋長(zhǎng)140m(橋梁跨徑組合40m+60m+40m),橋單幅寬12m;A匝道鋼箱梁橋長(zhǎng)140m(橋梁跨徑組合為40m+60m+40m),橋單幅寬9m;G匝道鋼箱梁橋長(zhǎng)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(zhì)量約為4034t。

2項(xiàng)目特點(diǎn)

石板互通位于雷音鋪山西麓,屬山丘深谷地貌。區(qū)域內(nèi)地形復(fù)雜,場(chǎng)地狹小,既有達(dá)渝高速公路車流量大,施工保通難度高,安全風(fēng)險(xiǎn)大[1,2]。本項(xiàng)目鋼箱梁跨線架設(shè)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(zhuǎn)運(yùn)靈活,進(jìn)出施工場(chǎng)地容易,在復(fù)雜地形區(qū)域適應(yīng)力強(qiáng)。輪式吊車不需要大面積場(chǎng)坪,對(duì)地基承載力要求不高,施工準(zhǔn)備期短,吊點(diǎn)之間轉(zhuǎn)移迅速,故施工工期短,成本低。鋼箱梁構(gòu)件運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后,可在達(dá)渝高速路面上焊接成整體,再統(tǒng)一吊裝。與常規(guī)構(gòu)件吊裝至支架上再焊接相比,大大降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

3施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1鋼箱梁安裝。全橋鋼箱梁安裝采用支架吊裝法,根據(jù)本工程鋼結(jié)構(gòu)橋梁階段劃分、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、吊車作業(yè)半徑等因素,選擇滿足要求的吊車[3]。本工程采用1臺(tái)起重性能不低于300t汽車起重機(jī)分段吊裝箱室、1臺(tái)70t汽車起重機(jī)用于吊裝臨時(shí)支墩、挑臂分段、橫聯(lián)面板單元件及橫聯(lián)部件吊裝。3.2臨時(shí)支墩體系。根據(jù)本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(shí)支墩材料材質(zhì)為Q235B。主線橋左右幅鋼箱梁和匝道鋼箱梁臨時(shí)支墩均為格構(gòu)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(gè)立體格構(gòu)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(duì)鋼箱梁高程進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,施工場(chǎng)地均為軟路面,應(yīng)將路面夯實(shí)、碾平至地基承載力達(dá)到200kPa,然后澆筑30cm混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ),在混凝土基礎(chǔ)上布置臨時(shí)支墩。臨時(shí)支撐底部采用4塊規(guī)格均為600mm×600mm×14mm的鋼板,與混凝土基礎(chǔ)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(shí)需在支架頂部設(shè)置操作平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)。3.3吊裝工藝流程吊裝總體原則,在保通時(shí)間內(nèi),先吊裝達(dá)渝高速右幅(往重慶方向)A匝道及G匝道的鋼箱梁,再進(jìn)行左幅(往達(dá)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(jìn)行其余邊跨節(jié)段吊裝。1)復(fù)查全橋固定支墩標(biāo)高、軸線,施工機(jī)具及鋼箱梁分段就位,布置臨時(shí)支墩,進(jìn)行達(dá)渝高速右幅上方主線鋼箱梁分段吊裝。采用單臺(tái)300t汽車吊依次吊裝。2)布置臨時(shí)支墩,進(jìn)行達(dá)渝高速右幅上方A匝道鋼箱梁分段吊裝。采用單臺(tái)300t汽車吊依次吊裝。3)布置臨時(shí)支墩,進(jìn)行達(dá)渝高速右幅上方G匝道鋼箱梁分段吊裝。采用單臺(tái)300t汽車吊依次吊裝。4)上跨達(dá)渝高速右半幅吊裝完畢后,立即進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換,做好保通措施情況下,封閉左半幅進(jìn)行吊裝。同樣,布置臨時(shí)支墩,分段吊裝。采用單臺(tái)300t汽車吊依次吊裝。5)布置臨時(shí)支墩,進(jìn)行達(dá)渝高速左幅上方A匝道鋼箱梁分段吊裝。采用單臺(tái)300t汽車吊依次吊裝。6)布置臨時(shí)支墩,進(jìn)行達(dá)渝高速左幅上方G匝道鋼箱梁分段吊裝。采用單臺(tái)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(zhì)。焊接材料如焊絲、焊劑等選用應(yīng)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(wěn)定性,宜采取定位焊的處理方式。以對(duì)接處的錯(cuò)邊量為依據(jù),合理調(diào)整焊縫的厚度和長(zhǎng)度,焊縫間距控制在400~600mm,相比于設(shè)計(jì)焊縫尺寸而言,實(shí)際所得的定位焊角尺寸不宜超過其1/2。施焊位置也將對(duì)焊接效果帶來影響,以小坡口一側(cè)較為合適。定位焊前全面清理焊區(qū)的雜物,如鐵銹、油漆等,以免影響焊接質(zhì)量。定位焊完成后,檢查焊縫的外觀質(zhì)量,不可出現(xiàn)氣孔或夾渣等質(zhì)量問題,起弧和收弧2處應(yīng)具有平緩過渡的特點(diǎn)。若定位焊存在裂紋,則需要在焊接工程師的指導(dǎo)下重新施焊,并再次檢查。2)正式焊。檢查板單元連接質(zhì)量(間隙的寬度)、錯(cuò)邊量及三維坐標(biāo),完整記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù),將所得檢查結(jié)果與設(shè)計(jì)要求展開對(duì)比分析,達(dá)標(biāo)則進(jìn)入正式焊環(huán)節(jié),否則需及時(shí)調(diào)整。(1)焊接環(huán)境:溫濕度為重點(diǎn)考慮因素,要求環(huán)境溫度≥5℃、相對(duì)環(huán)境濕度≤80%。(2)根據(jù)各段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇相適應(yīng)的焊接方法。箱梁頂板對(duì)接焊縫處較特殊,即CO2氣體保護(hù)焊打底、埋弧自動(dòng)焊填充蓋面,除此之外的其他焊縫均為CO2氣體保護(hù)焊的方式。若因質(zhì)量問題而涉及焊縫返修作業(yè)時(shí),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(xiàn)焊接質(zhì)量問題。焊縫施焊前組織工藝評(píng)定,以所得結(jié)果為依據(jù),編制切實(shí)可行的焊接工藝方案。評(píng)定工作中,要求焊縫金屬的力學(xué)性能達(dá)到母材的標(biāo)準(zhǔn)值或更高,且焊接參數(shù)需要符合現(xiàn)階段的工程規(guī)范。(4)板件對(duì)接引弧板施焊的邊緣焊縫、臨時(shí)吊點(diǎn)焊接焊縫均需打磨平整。(5)施焊前應(yīng)清除焊接區(qū)的有害物。施焊時(shí)母材的非焊接部位嚴(yán)禁焊接引弧,焊接后應(yīng)及時(shí)清除熔渣及飛濺物。多層焊接時(shí)宜連續(xù)施焊,且應(yīng)控制層間溫度,每一層焊縫焊完后應(yīng)及時(shí)清理檢查,應(yīng)在清除藥皮、熔渣、溢流和其他缺陷后,再焊下一層。(6)環(huán)縫焊接順序保持一致。向上立焊縱腹板對(duì)接焊縫,從中間開始向兩側(cè)有序焊接頂板、底板的對(duì)接焊縫。焊接作業(yè)完成后做焊縫探傷檢測(cè),若達(dá)標(biāo)則拼裝焊接U肋嵌補(bǔ)段及肋板嵌補(bǔ)段。條件允許時(shí)可采取多點(diǎn)同時(shí)焊接的方式,但需要先完成對(duì)接焊縫的焊接處理,再轉(zhuǎn)向其與頂?shù)赘拱宓腡形角接焊縫。(7)多層多道焊,具體要求為:接頭需相互錯(cuò)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(yè)且經(jīng)過檢查后,若無誤則進(jìn)入下道焊接,按此方式連續(xù)推進(jìn);每層每道宜連續(xù)施焊。(8)焊縫清根處理可選擇碳弧氣刨的方式,配置磨光機(jī)以便有效清理滲碳層,經(jīng)此操作后使被處理區(qū)域露出金屬光澤。3.4.2打磨焊接作業(yè)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?yàn)榛鶞?zhǔn),要求打磨方向與之保持一致,過渡區(qū)焊縫邊緣不可出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象。3.4.3焊接檢驗(yàn)。按自檢、互檢、專檢的順序依次檢驗(yàn)焊縫的質(zhì)量,以便全面確保焊接質(zhì)量。檢查作業(yè)必須在焊縫已經(jīng)冷卻的前提下展開,檢查人員完整記錄數(shù)據(jù)。經(jīng)外觀檢查后,若各項(xiàng)指標(biāo)均無誤,且同時(shí)滿足焊縫冷卻至室溫24h后的條件,即可進(jìn)入無損檢測(cè)環(huán)節(jié)。在探傷檢測(cè)過程中,如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的焊縫,則需要對(duì)梁上的同類焊縫做全面的探傷檢查,再集中處理。在對(duì)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)焊縫采取處理措施后,依然需要再次對(duì)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(duì)于凹陷、弧坑等缺陷,首先可采取打磨、碳刨等方法清理,再補(bǔ)焊。2)內(nèi)部缺陷:以Q/CR9211—2015《鐵路鋼橋制造規(guī)范》的相關(guān)規(guī)范為依據(jù),合理組織返修。3)根據(jù)焊縫缺陷的長(zhǎng)度采取合適的返修方法:若長(zhǎng)度未超過400mm,首先利用手工電弧焊焊接,再用砂輪打磨;若長(zhǎng)度超400mm,可采取CO2氣體保護(hù)焊或埋弧自動(dòng)焊的方法。4)避免盲目返修,需確定焊縫的實(shí)際質(zhì)量問題以及處理范圍,同時(shí)每道焊縫的返修次數(shù)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(yù)制時(shí),由于長(zhǎng)時(shí)間放置的影響,涂裝面漆易會(huì)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(xiàn)場(chǎng)氣候?qū)γ嫫嵬垦b效果具有顯著的影響,宜在天氣良好的條件下完成此項(xiàng)工作,遇大風(fēng)、陰雨等極端天氣時(shí)需隨即暫停,以確保第二道面漆涂層質(zhì)量和外觀美觀。經(jīng)過砂紙打毛處理后,需及時(shí)完成二次面漆的刷涂作業(yè),中途間隔時(shí)間不宜超過4h,否則將再次出現(xiàn)污染問題。焊縫、邊角等細(xì)微之處需利用毛刷預(yù)先刷涂,在此基礎(chǔ)上用高壓噴涂機(jī)全面噴涂。面漆涂裝完畢,待面漆干燥后應(yīng)及時(shí)檢查,各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)達(dá)標(biāo),不合格處及時(shí)返工處理,不得有漏涂、流掛等外觀缺陷。3.6支架拆除。臨時(shí)支撐拆除需在施工完畢,千斤頂完全卸載,結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換完成后進(jìn)行。拆除先拆除施工平臺(tái),后拆除鋼管立柱。拆除前先疏散人員設(shè)備,拆除過程中用導(dǎo)鏈葫蘆做保險(xiǎn)以防止立柱傾倒。在高速路面上的立柱基礎(chǔ)等及時(shí)拆除恢復(fù)原狀。

4結(jié)語

鋼箱梁在橋梁工程中取得廣泛的應(yīng)用,其架設(shè)作業(yè)為重點(diǎn)內(nèi)容,但架設(shè)過程中的細(xì)節(jié)較多,易對(duì)施工質(zhì)量帶來影響,因此,需加強(qiáng)控制。

本文以工程實(shí)例為依托,提出山區(qū)復(fù)雜地形鋼箱梁架設(shè)期間的施工技術(shù)要點(diǎn),希望所提內(nèi)容可作為類似工程的參考,切實(shí)提高鋼箱梁至公路橋梁的施工水平。

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作者:蘇昌茂 單位:成都華川公路建設(shè)集團(tuán)有限公司