中铁二十局集团第一工程有限公司
摘要：文中笔者结合苏州东环快速路南延二期工程，对钢箱梁的运输、组装、吊装、焊接及涂装等施工工艺进行简要阐述，供后期相关工程项目参考。
关键词：钢箱梁；支架；焊接；涂装
1工程概况
苏州东环快速路南延工程，跨主线匝道采用连续钢箱梁。分别为SW匝道P29-P30跨，跨径为38.38m；ES匝道SP17-P18跨，跨径为36.38m；NE匝道P26-P27跨，跨径为38.58m；NG匝道P00-01跨，跨径为38.88m；WN匝道匝道P8-P9跨，跨径为39.114m。
钢箱梁的顶板按正交异性板设计，钢梁箱体部位顶底板均采用U形加劲肋，悬臂部位顶板采用U形加劲肋及板肋加劲。箱内纵向每1.5米左右设一道普通横隔板，中间开设人孔，支点处设支点横隔板，并在支点处设竖向支撑加劲肋。箱梁悬臂板位置与箱内横隔板相对齐。
图1-2 钢箱梁标准断面横断面图
2钢箱梁施工技术
2.1钢箱梁块体节段运输
将全桥各小分段（块）宽度控制在4.7m以内，便于运输和吊装。长度控制在14m以内，各小分段最大重量控制在50t以下，进行厂内车间集中分段加工制作、预拼、底基层防腐油漆处理；然后，陆路汽车运输至工程施工现场，由汽车吊安装。针对本桥钢构件运输，从人员、管理控制各方面采取有利措施，以保证运输过程中构件无污损，安全到达建设工程桥位现场。对钢构件分类型按工艺规定进行稳妥包装，包装方式有裸装、支承连接包装、捆装、箱装，钢梁的存放、包装。
2.2钢箱梁现场安装方案
2.2.1总体方案
苏州东环快速路南延二期南湖路立交匝道钢箱梁采用汽车分节段运至施工现场。根据本工程结构特点和现场工况条件，匝道钢箱梁全部位于陆地区域，在钢箱梁施工范围内，均为老路地基范围，吊装区域下部无任何地下管线存在，地基承载力情况较好。钢箱梁采用在分段环口搭设安装支架，单台160T～200T汽车吊直接吊装钢箱梁至临时支架上，适时进行相关焊缝的焊接工作，完成钢箱梁的全部施工内容，最后进行钢箱梁落架、现场涂装施工。
南湖路立交区域钢箱梁施工平面布置见图5-1。
图5-1 南湖路立交区域钢箱梁施工平面布置图
钢箱梁支架布置如上图所示，图中阴影部分为吊车吊装作业区域，该区域的地基承载力必须满足每平方米10吨。
2.2.2施工流程
钢箱梁安装施工流程见图5-2。
图5-2 钢箱梁安装施工流程图
2.2.3现场临时支架设置
支架基础采用40cm厚C30钢筋砼条形基础，砼基础内设置φ16mm@200mm单层双向钢筋网。砼基础上部布置钢管格构支架，支架立柱采用φ600×6mm钢管，水平撑及斜撑采用［16型槽钢，钢管立柱顶、底部分别设置800×800×12mm盖板，盖板上部设置2拼Ⅰ40b工字钢分配横梁，型钢支架各部件均作（贴角焊缝）焊接连接。为便于临时支架以后的落架及拆卸，支架分配横梁顶面高程控制时较梁底面高程低20cm左右，分配横梁顶面与梁底面采用型钢柱头进行连接。
本工程临时支架共分为5种，分别为A型、B型、C型、D型、E型支架，其中A型支架适用于匝道支墩承台位置，B型支架适用于NE、NG、ES、SW匝道中间临时支墩，C型、D型及E型支架适用于WN匝道中间临时支墩。
2.2.4钢箱梁节段安装
结合钢箱梁分段及现场实际状况，钢梁节段采用单台160T及200T汽车吊进行吊装，本方案就各匝道特征吊段作吊装工况分析。根据块体节段划分，本工程最大块体重量为46.5T，采用200T汽车吊进行吊装，200T汽车吊自重为120T（全配重状态），吊装时，有5个支腿承受自身重量，每个支腿承受的荷载为24T，吊装时的荷载在最不利工况下由2个支腿承受，则每个支腿承受约23.25T，支腿最大反力则为23.25T+24T=47.25T，汽车吊支腿下方的支垫铁板箱尺寸为2.3m×2.3m，则传递到地面的荷载为：47.25T/（2.3m×2.3m）=8.93T/m2，现有地基可满足承载力需求，无需再做特殊处理即可满足吊装作业需求。
吊装现场道路必须平整坚实，若发现有回填土、松软土层要进行处理。如土质松软，应单独铺设道路。起重机不得停置在斜坡上工作，也不允许起重机两侧支腿一边高一边低。
2.2.5落梁及临时墩拆卸
箱梁钢结构施工完成后，需对临时墩撑进行拆除。临时墩拆除后，结构的受力状态发生根本变化，由多支点临时墩受力转换为结构自身受力。转换过程中，临时墩与结构构件的应力会超出组装时的初始应力，因此在施工过程中，需对此保持足够重视，采取必要措施，以防导致支撑或结构垮塌的事故。
1）卸载施工的原理与方法
在临时墩支撑状态下组装钢结构，结构自重所产生的竖向荷载基本由临时墩承受。结构构件初始内应力小。在拆除临时墩时，结构因自重产生位移，杆件的内应力在瞬间发生较大变化。支撑体系卸载就是用适当的工装，通过分级同步或无级同步控制结构变形，使变形与应力变化平缓，保证支撑与结构的安全。
分级同步是将竖向位移值分成多个位移行程，在每个行程同步将工装下落。分级同步也可分为等距同步和等比同步，等距同步指所有卸载点的下落行程等值。等比同步指每个卸载点按该点结构变形值，以整体结构位移曲线按比例确定各自的下落行程，即位移大的分级行程大，位移小的分级行程小；无级同步是指所有卸载点的工装按结构的变形趋势随结构变形整体同步缓慢下落，无固定的分级行程。
本工程施工时，采用直接分级同步法进行临时墩支架拆除施工。
2.3现场焊接
2.3.1焊接作业
定位焊采用手工焊或CO2气体保护焊。底板对接焊缝采用CO2气体保护焊打底，埋弧自动焊填充、盖面。腹板对接焊缝采用CO2气体保护焊。其它焊缝优先采用CO2气体保护焊。
2.3.2焊接顺序
环焊缝从桥中轴线向两侧对称施焊顶、底板和腹板焊缝。顶、底板安排8个焊工焊接，腹板安排8个焊工，做到对称同步打底焊。顶、底板打底焊焊完后，用两台埋弧自动焊机（5个焊工）对称焊接顶、底板盖面焊缝。待环焊缝外观检验、无损检测和产品试板都合格后组焊U肋嵌补件、底板加劲肋嵌补件。嵌补件从桥中线向两侧同时对称焊接。每一嵌补件按先对接后角接的顺序施焊，即：先焊一端的对接焊缝，另一端自由收缩（采用活马）；然后焊接另一端对接焊缝；最后焊接嵌补段角焊缝。
2.3.3焊缝检验
焊缝及产品试板的各项力学性能指标必须满足设计及《技术规范》要求。焊缝的外观质量和内部质量满足《苏州东环建设工程钢箱梁制造验收规则》（根据设计和招标文件编制，按程序批准）要求，不得有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑等缺陷。工地连接横桥向对接焊缝进行100%超声波探伤（探伤范围：焊缝全长）。环形焊缝与顺桥向焊缝的十字交叉处，在顶板应100% X射线探伤，底板应10% X射线探伤。不合格的焊缝经报监理工程师同意修补后方能进行修补，修补次数不宜超过两次，若第二次返修后仍不合格，应查明原因，报监理工程师批准后方可进行第三次返修。经返修的焊缝应随即打磨匀顺，并按原质量要求复检，对横向接口焊缝，其修补部位应全部用X射线拍片检查。
表7-2 梁段焊缝缺陷修补办法表
2.4现场涂装
钢构件的防锈和涂装应在制作质量检查合格后进行。钢箱梁均采用油漆、涂层系统防护。主体结构防腐寿命达到80年，同时该防腐涂层为30年。钢构件焊缝焊后进行喷丸除锈和打磨处理，使其光滑圆整，如有缺陷，经补焊打磨合格。热喷涂钢构件必须除去焊渣飞溅的熔滴。钢构件喷砂处理后的表面质量标准必须达到标准，表面清洁度达到Sa3.0级，粗糙度为Rz35－110?m。电弧喷锌铝V/V 50/50基本要求。钢构件表面经喷砂处理后，应尽快进行电弧喷涂，其间隔时间越短越好，一般八小时内喷涂完成，雨天不应超过两小时成。钢构件表面经喷砂处理后，由于停留时间过长或其它原因致使其表面明显变质时，应重新进行喷砂处理。喷砂时环境大气温度要高于5°C。
3结束语
随着我国科学技术的不断发展，钢箱梁结构在道桥工程中的应用愈为广泛，受施工条件的影响，每座钢箱梁桥安装方式均有不同，但最为关键技术和管理方法万变不离其宗。
论文作者:熊刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/14
标签：匝道论文; 支架论文; 结构论文; 底板论文; 位移论文; 现场论文; 苏州论文; 《建筑学研究前沿》2018年第4期论文;