獅嶺樞紐立交GH匝道橋鋼箱梁制造施工工藝分析

稅小華

摘 要：作為有關(guān)主干線的接駁路段，匝道橋的建設(shè)向來受到業(yè)界高度重視?；诖?，以獅嶺樞紐立交GH匝道橋工程作為研究對象，深入探討鋼箱梁制造施工工藝的具體應(yīng)用，具體涉及材料采購、鋼板矯正、下料、胎架制作、拼板、裝配、焊接等工藝細節(jié)，以供業(yè)內(nèi)人士參考。

關(guān)鍵詞：獅嶺樞紐立交GH匝道橋;鋼箱梁;焊接變形

中圖分類號：U448.28? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）04-0039-03

0 引言

在交通系統(tǒng)中，匝道橋的重要性極高，為保證匝道橋的建設(shè)質(zhì)量和效率，施工工藝的科學(xué)選用極為關(guān)鍵。但結(jié)合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，匝道橋建設(shè)過程中施工工藝選用不當?shù)那闆r很容易出現(xiàn)，為盡可能規(guī)避相關(guān)問題，正是本文圍繞獅嶺樞紐立交GH匝道橋工程開展具體研究的原因所在。

1 工程概況

本文以獅嶺樞紐立交GH匝道橋工程作為研究對象，該工程處于珠江三角洲環(huán)線高速公路黃崗至花山段，工程采用支架節(jié)段拼裝工藝，第二聯(lián)連續(xù)鋼箱梁規(guī)格為5 m×23.784 m，底部寬、頂部寬、梁體凈高、懸臂長分別為4.5 m、8.3 m、1.5 m、1.9 m，具體采用單箱單室結(jié)構(gòu)的箱梁，主體鋼板選擇Q345qC材質(zhì)，鋼結(jié)構(gòu)工程量、工期分別為480 t、60 d?；诳v向受力差異，箱梁頂板厚度分為三種規(guī)格，包括20 mm、16 mm、14 mm，底板厚度同樣分別三種規(guī)格，分別為24 mm、18 mm、16 mm，腹板厚度分別為四種規(guī)格，分別為20 mm、18 mm、16 mm、14 mm。鋼箱梁主要由腹板、底板、頂板、加勁肋組成，縱向橫隔板在鋼箱梁中按照2.5 m間隔設(shè)置，腹板加勁肋需要同時在橫隔板間設(shè)置一道，橫隔板還需要在支座附近加密，保證鋼箱梁的整體剛度。鋼箱梁底板和頂板均采用球扁鋼和U形閉口肋的正交異性板結(jié)構(gòu)，球扁鋼規(guī)格為160 mm×11 mm，型號為A36，U形肋厚度、中心間距分別為8 mm、600 mm。腹板縱向加勁肋球扁鋼規(guī)格為140 mm×10 mm，型號為A36。為得到整體的支點橫梁，需要在支座附近斷開底板加勁肋、球扁鋼加勁肋、頂板U形加勁肋并在橫隔板焊連，其余位置得底板加勁肋、球扁鋼加勁肋、頂板U形加勁肋均需要保持連續(xù)。具體在箱外側(cè)體現(xiàn)腹板、底板、頂板板厚差異對接時厚度變化，以此得到平順的箱內(nèi)側(cè)，分塊節(jié)段及箱體通過焊接方式進行連接。箱梁由鋼箱梁整體組成，存在5%的橋面橫坡，楔形鋼板設(shè)置于梁底用于調(diào)平?；诘跹b和運輸需要，鋼箱梁的工廠內(nèi)制作需要按照27 m控制縱向最大長度，橫向進行分塊，以此得到單室預(yù)制成塊，翼板需要同時按照片體預(yù)制，結(jié)合鋼箱梁分段劃分可以確定，5～6軸、6～7軸、7～8軸、8～9軸、9～10軸鋼箱梁的結(jié)構(gòu)中心線長度分別為30.159 m、23.748 m、23.748 m、23.748 m、17.409 m，均可在縱向分為單室箱體和2片翼板，按照分段長度整體進行單箱制作，橫隔板每隔2.5 m在縱向設(shè)置一道，縱向加勁U肋設(shè)置于箱梁上翼板，具體數(shù)量為7道，縱向球扁鋼設(shè)置于箱梁下翼板，具體數(shù)量為13道，片體由2片翼板制成，如圖1所示為鋼箱梁縱向分段圖。在具體的匝道橋鋼箱梁制造施工過程中，施工流程可概括為：制作主胎架→構(gòu)件下料→矯正鋼板→拼接頂、底板→無損探傷→組裝→檢查焊縫→探傷→檢查分段主尺度→矯正→涂裝油漆[1]。

2 鋼箱梁制造施工工藝

2.1 材料采購

需結(jié)合排版和圖紙的規(guī)定控制鋼箱梁所用鋼板的規(guī)格和鋼號，同時需保證材料擁有合格證書，進場前的鋼板需要開展復(fù)檢并做好爐號記錄。鋼板如厚度在5 mm及以上、8 mm以下，其板厚公差需控制在-0.4～+0.8 mm區(qū)間，1 000 m、2 000 mm測量長度對應(yīng)的不平度偏差需要分別控制為8 mm、12 mm。厚度在8 mm及以上、16mm以下，其公差需控制在-0.5～+0.8 mm區(qū)間，不平度偏差需要分別控制為7 mm、11 mm。厚度在16 mm及以上、30 mm以下，其公差需控制在-0.6～+1.3 mm區(qū)間，不平度偏差需要分別控制為7 mm、10 mm。為保證鋼板表面質(zhì)量，需開展細致檢查，保證型鋼和鋼板表面不存在夾雜、折疊、結(jié)疤、氣孔、裂紋，且不得使用存在分層的鋼材，如發(fā)現(xiàn)缺陷需要及時進行清理，按照實際尺寸控制清理深度，進而得到平滑無棱角的清理處，同時需要滿足板厚公差等要求。鋼板處理合格后需要開展打砂除銹處理，預(yù)處理過程需要噴涂底漆，按照20～30 μm控制底漆厚度。施工過程使用的焊絲、焊劑、焊條需要具備合格證書，需基于350℃～400℃進行堿性低氫型結(jié)構(gòu)鋼焊條烘干處理，完成處理后需要保溫筒內(nèi)放置焊條，隨用隨取，溫度需要控制為100℃～150℃。需基于350℃溫度進行埋弧焊劑烘干處理，避免使用過程中埋弧焊劑出現(xiàn)受潮問題[2]。

2.2 矯正鋼板

在矯正鋼板的過程中，需要使用壓力機或輥式矯正機，特殊情況下可基于手錘在平臺上矯正，但需要嚴格控制錘痕深度，鋼板立面、平面的錘痕深度需分別控制在1 mm、0.5 mm內(nèi)。如鋼板的彎曲度較大，熱態(tài)下矯正需要嚴格控制溫度，具體安裝600℃～800℃區(qū)間進行控制，鋼材在完成矯正后需要緩慢降溫。

2.3 下料

在下料環(huán)節(jié)，需充分考慮裝配間隙和焊接結(jié)構(gòu)件收縮量，按照1：10控制最大的剪切鋼板剪切面斜度，同時需要嚴格鏟除邊棱的凹凸、毛刺、堆積物，需保證存在1 mm內(nèi)的刻痕和0.5 mm內(nèi)的毛刺高度。厚度方向上氣割鋼板的偏斜差應(yīng)嚴格控制，如板厚在24 mm及以內(nèi)，需保證偏斜差控制在2 mm內(nèi)，板厚在24 mm以上時需要控制在2.5 mm內(nèi)。切割邊局部的咬邊長度、咬邊深度需分別控制在200 mm、3.5 mm內(nèi)，同時保證存在20%切割長度內(nèi)的總咬邊長度，手工氣割、自動或半自動切割、號料尺寸允許偏差分別為±2 mm、±1.0 mm、±1 mm，完成氣割后需要對崩坑、割渣、波紋、毛刺進行處理，修磨勻順缺陷。

2.4 制作胎架

需結(jié)合圖紙確定半徑、圓弧、尺寸、預(yù)拱度曲線等參數(shù)，進而開展胎架的1：1制作，這一過程需保證其剛度、強度、平整度滿足要求，只有通過檢驗方可使用。具體在平實場地內(nèi)進行胎架的制作和架設(shè)，主骨架的拼裝使用20#鋼，均勻分布間距控制為1～1.5 m，為連接成整體需使用角鋼，同時將鋼板（δ20 mm）焊接于槽鋼上，具體按照1 m控制間距，作為調(diào)整板，基于預(yù)拱度曲線控制高度，測控過程使用水平儀，需保證最大偏差控制在2 mm內(nèi)[3]。

2.5 拼板

在拼板環(huán)節(jié)，需嚴格控制腹板、底板、頂板的對接焊縫，需保證至少錯開對接焊縫250 mm，寬度方向板、長度方向板拼接最小應(yīng)為300 mm、1 m。需基于I級要求控制腹板、底板、頂板對接焊縫，打底、蓋面分別使用CO2焊、埋弧焊，基于單面坡口50°角鈍邊3 mm進行焊接，通過碳刨開展反面清根，完成埋弧焊蓋面。

2.6 裝配

基于結(jié)構(gòu)特點，鋼箱梁制造施工需要保證隔板、頂板、腹板仰角焊改為平角焊，同時做好對拱度和變形的控制，具體使用“反造法”進行施工，鋼箱梁頂板在這一施工中屬于基礎(chǔ)，同時需要考慮橋體每跨得預(yù)拱度和縱向坡度，通過制作胎架的設(shè)立開展分段裝焊施工。在車間制作橋梁分段的過程中，不得分開整個橋橫截面，而是需要在寬度等同于橋面寬度的胎架上進行施工，現(xiàn)場合攏的對位需要能夠由此滿足。胎架檢驗合格后方可用于裝配，完成探傷、矯正處理后的底板、頂板單元可以上胎架，裝配前還需要做好毛刺、污垢、鐵銹的清理，具體范圍為焊接邊緣30 mm。臨時點焊屬于裝配環(huán)節(jié)的重要組成部分，如存在屬于后續(xù)焊縫的臨時點焊，需采用相同規(guī)格的焊條并遵循相關(guān)要求。腹板、橫隔板、加勁肋的定位線需要及時在頂板劃出，并保證存在1.0 mm內(nèi)的偏差，兩豎板中心偏移量、加勁肋裝配垂直度誤差及高度誤差需分別控制為≤2.0 mm、≤0.5 mm、0～0.5 mm，腹板和橫隔板的垂直度差、裝配高度差、對角線差、中心偏移需分別控制為≤3.0 mm、±3.0 mm、≤1.0 mm、≤2.0 mm。

2.7 焊接

焊接同樣屬于鋼箱梁制造施工重點，施工過程需要由專業(yè)持證焊工負責，在露天焊接過程中，不得在鋼材受潮及大霧、降雨等天氣進行焊接，如存在-10℃及以下的環(huán)境溫度，則需要基于100～150℃進行預(yù)熱。在焊接順序的控制中，需要以焊接構(gòu)件的變形和收縮應(yīng)力最小為依據(jù)，同時從中間向兩端進行底板和頂板焊接。需保證存在等厚于母材的對接焊縫首尾，工藝板的坡口相同，應(yīng)在工藝板上進行滅弧和引弧，避免火口、未焊透等缺陷出現(xiàn)。完成焊接后需及時清除焊瘤、熔渣、飛濺，埋弧自動焊后需要緩回收焊藥，以此保證緩冷。

2.8 矯正焊接變形

在矯正焊接變形的過程中，熱態(tài)下的錘擊和機械矯正不得在300～500℃時進行，否則可能出現(xiàn)脆裂問題，同時不得重復(fù)加熱同一部位。在局部加熱矯正使用氣體火時，需按照700～850℃控制加熱溫度，同時保證最高溫度控制在900℃內(nèi)。

2.9 檢查焊接質(zhì)量

在檢查鋼箱梁焊接質(zhì)量的過程中，需要由專業(yè)人員負責，檢查范圍包括所有焊縫的外部檢查，保證不存在裂紋、燒穿、焊縫間斷、鱗狀高度不均勻、露出弧坑、15%以上焊縫隙長度的咬邊長度等缺陷。在焊接完成后，腹板、頂板、頂板的對接焊縫需要在24 h內(nèi)開展無損檢測，基于超聲波探傷進行全面自檢，安裝最少50%接頭數(shù)目進行十字交叉焊縫射線透照，按照10%焊縫條數(shù)進行現(xiàn)場熔透角焊縫的超聲波探傷，如發(fā)現(xiàn)缺陷需要及時處理，同時保證不得返修同一位置3次以上。

2.10 構(gòu)件組拼

在組裝鋼箱梁構(gòu)件的過程中，需要首先將橋面箱梁組裝地樣線劃出，胎架高度需結(jié)合放樣確定，將支撐胎架設(shè)置在地面上，檢查無誤的胎架進行頂板鋪設(shè)并定位，拼焊檢查合格的頂板安裝球扁鋼和U肋，再次檢查后進行橫隔板安裝。定位檢查橫隔板后，進行腹板球扁鋼和腹板的安裝定位，最終進行頂板安裝定位，最后可得到如圖2所示成品。

2.11 質(zhì)量控制

獅嶺樞紐立交GH匝道橋鋼箱梁施工過程中的質(zhì)量控制同樣需要得到重視，具體包括焊接、安裝全過程管控等方面。在焊接過程中，需聚焦不同焊縫形式，如角焊縫、對接焊縫，結(jié)合牌號及長度要求選用焊接方法，具體選擇埋弧焊自動對接焊用于裝配場頂板和底板焊接，氣體保護焊用于加強筋焊接。焊接優(yōu)先選用半自動、自動焊接方法，手工焊接應(yīng)在上述方法無法滿足要求時應(yīng)用。基于材料性能差異，鋼箱梁各部分的焊接材料也需要優(yōu)選;安裝全過程管控需要關(guān)注設(shè)計標準溫度、裝配溫度、現(xiàn)場生產(chǎn)溫度的差異，進而精準控制幾何尺寸，這一過程需關(guān)注焊接收縮量，為變形補償提供依據(jù)。為避免整體變形問題出現(xiàn)，必要時可選柔性約束、自約束等方式開展焊接施工。在鋼箱梁噴漆前，需要對噴漆部件開展細致檢查，并按照弧形進行外露棱角打磨，焊渣和焊豆需及時清除，鋼箱梁上的油漬需要在打磨處理前及時清除。對于檢驗合格的表面預(yù)處理，可進一步開展鋼箱梁的噴塑保護，這一過程需同時做好濕膜厚度檢查。

3 結(jié)語

綜上所述，獅嶺樞紐立交GH匝道橋鋼箱梁制造施工工藝具備較高實用性。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的材料采購、鋼板矯正、下料、胎架制作、拼板、裝配、焊接等工藝細節(jié)，則直觀展示了箱梁制造施工工藝的應(yīng)用路徑。為更好滿足橋梁建設(shè)需要，箱梁制造施工工藝的應(yīng)用還需要關(guān)注施工模擬的優(yōu)化、技術(shù)交底的落實、相關(guān)人才的培養(yǎng)、新型技術(shù)的應(yīng)用。

參考文獻

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[2] 趙科鋒，徐民生.山區(qū)高速公路匝道橋現(xiàn)澆箱梁支架施工技術(shù)[J].城市道橋與防洪，2021（10）：147-149+19.

[3] 劉小宇.復(fù)雜交通狀況下互通匝道鋼箱梁橋施工技術(shù)研究[J].交通世界，2021（28）：113-114.