房山五渡桥钢塔架施工关键技术

陈旭东，吕 嘉

（1.吉林大学，长春130022；2.北京鑫旺路桥建设有限公司，北京101400；3.北京市公路桥梁建设集团有限公司，北京100086）

0 前言

五渡桥是北京市房山区涞宝路西关上一座桥梁，跨越拒马河，位于十渡风景区内。桥涵设计荷载采用公路—Ⅰ级，人群荷载3.5kN／m2，地震动峰值加速度为0.2g。主桥分为左右幅，单幅桥梁跨径组成为25m（现浇PC连续箱梁）＋46.5＋80＋46.5（三角刚架悬吊连续梁组合桥）＋4×30m（现浇PC连续箱梁），主桥主跨80m，边跨46.5m，单幅桥宽9.5m。主桥在两幅主梁间，设置了一个单肋三角形钢塔架，钢塔架与跨中侧支点墩通过钢塔架座进行固定连接。塔顶设有吊杆，吊杆上端锚固于钢塔架顶，下端锚固于联系两幅桥的吊杆横梁底部。桥总体布置见图1所示。

图1 桥梁立面布置图

墩上钢塔架与跨中侧支点墩形成一个理论跨径为80m，理论轴线矢高为50m的上部单肋三角刚架结构。钢塔架采用十字形钢箱断面（图2），塔座顶位置截面高3.4m，宽3.0m；塔顶理论轴线顶点截面高2.4m，宽2.4m。钢塔架截面变高变宽均采用线性变化。钢塔架正截面均为箱形矩形截面消去四角0.5m×0.5m正方形区域的十字形，外轮廓的顶底板和腹板塔壁钢板厚度均为20mm，截面外壁钢板设置的标准加劲肋采用16mm厚钢板，高度为160mm，加劲肋标准间距为400mm，外壁钢板轴线附近加劲肋间距随外壁钢板尺寸变化而变化，其最大加劲肋间距为550mm。

图2 钢塔架构造示意图

1 钢塔架施工技术关键

钢塔架施工技术关键主要表现在以下几个方面：（1）钢塔架的预制；（2）钢结构防腐处理；（3）临时支架搭设；（4）钢塔架的吊装；（5）塔架节段焊接。

1.1 钢塔架的预制

本桥钢塔架根据重量和结构长度特点划分为A～F段，共11节（共6类），其中F段为合拢段，其余5对节段对称于钢塔架轴线。

（1）横隔板预制

材料检验→切割图形转化→检查→自动切割机切割→检查→隔板加劲肋、人孔与隔板组对→多次翻身焊接完→总检→编号存放

（2）底、顶板预制

材料检验→按排板图对钢板进行坡口加工→检查→翻身完成埋弧焊接→按排板对接成底板总长→翻身完成埋弧焊接→按排板放样、划线→检查→切割→总检→编号存放。

（3）腹板预制

材料检验→按排板图对钢板进行坡口加工→检查→埋弧焊接→翻身完成埋弧焊接、划线→检查→切割→安装腹板加劲肋（点焊）→总检→编号存放。

（4）组装工艺

钢塔架采用倒装法。放地样（1.5m左右放置一个支墩）→调节线型及标高→顶板铺设→标高及线型复测合格→横隔板安装→纵向加劲肋安装→腹板安装→标高线型测量→立焊位置焊接→平焊接位置焊接→线型及标高复测调整→底板安装→加固后翻身→焊接→总检。

组装过程中，设专人对段节的各种形位偏差进行监测，偏差一旦超标，立即校正。B、C段在厂内预制成整体。由于受运输的制约，F段在对称中心的位置断开，在厂内预拼，到现场后再进行整体拼装焊接。

（5）焊接顺序

隔板与腹板的立缝→隔板与底板的水平缝→腹板与底板的主角焊缝→纵向筋板焊缝→翻身后隔板与顶板的水平缝→腹板与底板的主角焊缝→顶板纵向筋板焊缝→翻身后顶底板的纵筋焊缝。

1.2 钢结构防腐处理

（1）表面喷砂处理

（a）喷砂工艺指标：砂子选择：使用石英砂，粒径Φ2.5mm 以上；空气压力5～6kg／cm2；喷射角度30°～75°之间；喷距：100～200mm。

（b）喷砂的施工操作规程：在进行金属表面喷砂施工时，首先应对空气压缩机进行全面的检查，之后再进行启动。

（c）钢结构内壁喷砂时，由于砂子大量堆积清理困难，根据加工场作业条件，在起重设备配合下，选择最佳处理方法。必须将砂粒彻底清净，确保底层的施工质量。

（d）喷砂等级：按设计图纸和国标GB 8923—88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》标准执行。

（2）防腐涂装施工

（a）基层处理要求：基层经喷砂除锈后，表面须达到彻底净化，除去氧化皮、铁锈、油污及粉尘等一切杂物。

（b）涂料施工要求：在涂料施工过程中，要根据现场情况和不同的构件位置，从上至下，从左到右的原则依次进行施工。涂刷要均匀一致，不得有流淌、起层、漏涂和误涂现象。为使涂层间结合良好，一般在前次涂层达到触干状态后才能进行下一层涂装。在23℃、75%相对湿度下至少为2h，如温度低，相对湿度小则须更长的时间。根据需要可配套使用VCI－396专用固化剂缩短再涂时间和固化时间。建议复涂时间为8h后。

（c）施 工 环 境 要 求：VCI－396 能 在 相 对 湿 度20%～90%、温度－7～38℃的环境下施工。在施工完每一道涂层时都要认真检查，发现有质量问题应立刻进行处理，如发生碰伤或破损要按工序进行补涂，以获防腐最佳效果。

1.3 临时支架搭设

（1）将现场钢塔架支架搭设范围河道回填砂石料，分层回填，分层夯实。在回填的砂石料上现场浇注10cm厚的C15混凝土。

（2）由于钢塔架高度和重量均较大，因此选用承载能力较强的ADG60系列承重塔架作为主受力架，配合ADG48系列的辅助架组成整体稳定支承结构。

（3）架体搭设最大高度为40m，总宽度为13.4m，其中有效宽度为5.9m，为保证其整体稳定性，整个架体分3部分进行设计，第1部分为架体高度30～40m位置，架体宽度为13.4m，每隔10～14m利用辅助架搭设成三步阶梯，阶梯宽度为2.5m；第2部分为架体高度17～24m位置，架体宽度为10.9m，每隔12～14m利用辅助架搭设成两步阶梯，阶梯宽度2.5m；第三部分为架体高度9～14m位置，架体宽度为5.9m，不设辅助架。如图3所示。

图3 支撑架体侧立面

（4）架体顶托上布置两层工字钢，工字钢上铺设15cm厚钢板作为支撑平台，将砂箱放置在支撑平台上，通过砂箱将钢箱梁的荷载均匀传递到主架体上，如图4所示。

图4 砂箱部位示意图

（5）根据三角钢塔架各段支撑点位置，架体在搭设时严格定位，控制垂直偏差，确保支撑点的偏移控制在最小的范围。为了保证架体的整体稳定，架体东西纵向采用对称搭设，中部预留一段自由间距，目的是纠正架体搭设和钢箱梁安装时出现的偏差，纠偏完成后，采用普通扣件钢管将其连接成整体，以保证其架体的整体性。

1.4 预埋调平板控制

由于钢塔A段底口通过塔座预埋螺栓和预埋调平钢板与塔座连接，并且图纸中明确提出要严格控制两块预埋调平钢板的相对间距、水平角度和标高，所以只有塔座预埋钢筋位置准确，才能保证螺栓和调平钢板的精度达到设计要求，如图5所示。

图5 塔座预埋钢筋和调平钢板

（1）塔座预埋钢筋定位

（a）在V墩钢筋绑扎完成、模板安装完毕，混凝土浇注之前，在钢筋顶面精确测量出塔座各个主要控制点的平面位置，并测量各点绝对高程，计算出每个控制点与设计高程之间的高度差。

（b）在控制点上方搭设脚手架，并用铅垂控制脚手架的平面位置。

（c）脚手架搭设完成后，根据计算出的高度差调节各点高度，使其与设计高程吻合，最后用线绳将各个控制点进行连接，这样整个塔座的立体轮廓线就基本测量完成。在轮廓线范围之内预留出保护层厚度，就可进行预埋钢筋的就位了。

（2）塔座预埋调平钢板定位

（a）在塔座预埋钢筋上粗略测量出钢板四角点的平面位置，并在点位处焊接50cm左右的略粗钢筋，钢筋垂直于预埋筋放置，将点位附近的预埋筋均与此钢筋焊接。

（b）在固定好的粗钢筋上精确测量钢板四角点位置，在每个点位上垂直焊接上一根较长的木钉，并测量木钉顶端坐标，使其上下坐标均与设计坐标吻合。

（c）木钉位置调整好后，测量出每个木钉的顶端高程，并计算此高程与设计高程的高度差，根据计算出的高度差从木钉顶部向下量取出设计高程位置，并做好标记。

（d）用线绳将各个控制点进行连接，整个预埋调平钢板的空间位置就基本确定完成。

1.5 钢塔架的吊装

（1）钢塔吊装前，沿钢塔架中心线在塔座两侧系梁上分别测量一控制点，两点应由同一基准点测量得出，以确保其水平距离无误。用全站仪在两侧塔座上和后方较远处分别引出两个后视点，必须确保这6个控制点均在一条直线上，这样钢塔架每侧都有3个控制点对其进行控制，可以互相校核，如图6所示。

图6 控制点位置示意图

（2）调整砂箱位置及高程，砂箱顶面高程应高出设计值2～3cm，并确保两侧高度一致，避免钢塔就位后由于砂箱高度不一致向一侧倾斜。

（3）吊车站位如图7所示，钢塔架吊装过程中要随时控制钢塔方向，使钢塔中线与控制点连线吻合，吊装完成后临时加固。

（4）方向调整完成后，测量钢塔接口处高程和平面位置，通过调整砂箱高度，使钢塔的水平角度与设计值吻合，调整砂箱高度时要注意两侧同时进行，并随时测量接口两端高程，保证钢塔接口处水平。

（5）钢塔架精确就位后，要对接口处进行焊接，焊接时要尽量保证对称焊接，并随时监控钢塔的变化情况，如果位置发生变化，要及时调整焊接顺序。

图7 吊装平面示意图

1.6 塔架节段焊接

1.6.1 现场安装

A段吊装就位后调整到设计位置，进行A段内砼的浇注，浇注过程中实时监控，保证钢塔架线形准确。

B、C、D、E段吊装就位调整到设计位置，将E段顶部加工字钢将两个E段水平支撑住固定。进行段节间的焊接，先焊接A／B接口，焊接顺序为先腹板然后顶板最后底板，焊接腹板时从上向下对称焊，焊接完成一道后换位置，不能等整道焊缝焊接完成后再进行下一焊缝的焊接，焊接过程中要时时进行监测。焊接完成A、B口后进行C、D口焊接，最后进行D、E口焊接。

B、C、D、E焊接完成后进行合拢口间距的测量（记录时间和温度），根据现场测量数据对F段进行齐口，最后吊装F段。

现场安装采用简易的连接构造，只在4个面的中间位置设置连接构件。在调整过程中采用码板进行调整。连接构件的示意如图8所示。

图8 临时连接构造示意图

1.6.2 现场焊接

（1）焊接工艺

（a）定位焊缝长50～80mm，间距300～400mm，定位焊缝的焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的一半，且应距设计焊缝端部30mm以上；定位焊焊缝不得有裂纹、夹渣、气孔、焊瘤等缺陷，如有应在正式焊接前彻底清除，定位焊缝开裂应查明原因，重新点焊。

（b）埋弧自动焊焊接前必须加设150mm×150mm的引弧板、熄弧板，焊接时必须在距焊件端部80mm以外的引弧板、熄弧板上进行起弧、熄弧。焊接后，引弧板、熄弧板或产品试板的去除须采用氧乙炔焰切割，以保证焊缝端部质量，并磨平切口，不得损伤母材。

（c）埋弧自动焊焊接过程中不应断弧，如有断弧必须将断弧处刨或磨成1∶5斜坡后再继续搭接50mm施焊。埋弧自动焊焊剂覆盖厚度不应小于20mm，埋弧自动焊回收焊剂距离不应小于1m，焊后应待焊缝稍冷却后再敲去熔渣。

（d）焊接时严禁在非焊接部位乱引弧，防止电弧划伤构件表面；多层焊缝层间接头应错开50mm以上，每层焊缝应连续焊完，因故中断再焊接时，检查无裂纹后方可继续施焊。焊接完成后，应将焊缝两侧的溶渣清除干净。内外主角焊缝绝不允许咬边、压痕、锤痕。修磨焊缝时不能伤及母材。

（2）焊接变形控制

（a）对接焊缝尽量采用X型坡口，双面对称焊接；尽量采用变形较小的CO2半自动焊、埋弧自动焊。钢板拼接采用适量的预反变形措施来保证钢板的平面度。

（b）采用合理的装配焊接顺序，完成各部件的组装焊接后，再进行钢箱的组装焊接，焊接时两名焊工对称分布沿同一方向分段退焊，采用实时监测，防止箱体扭曲。

（c）对于其他较长的焊缝，应尽量采用对称焊接和分段退焊的方法进行焊接。

2 结语

房山五渡桥钢塔架施工质量为本项目的重中之重，其精度控制更是钢塔架的施工重点与难点。本文详细介绍了钢塔架的预制、钢结构防腐处理、临时支架搭设、钢塔架的吊装和塔架节段焊接等方面的内容，总结出一套切实可行的钢塔架施工关键技术。钢塔架施工过程中，除严格按上述要求进行施工外，还应在施工过程中连续监测，时刻调整施工误差，确保结构尺寸符合设计要求。

［1］JTG／T 50—2011，公路桥涵施工技术规范［S］.

［2］JTJ F80／1－2004，公路工程质量检验评定标准［S］.

［3］谢铁坚.南京长江第三大桥钢混结合段施工技术［J］.湖南交通科技，2007，33（3）：86－88.

［4］蔡少云.南京三桥北主塔钢混结合段施工测量技术［J］.现代测绘，2004，6（27）：24－25.