高架快速路钢箱梁施工技术应用

牛玉宏

(太长高速公路有限责任公司，山西太原 030006)

1 工程概况

某高架快速路路线全长3.166 km，采用城市快速路标准建设。主线采用左、右线分幅设计。单幅路基宽度采用10 m，汽车荷载等级采用公路—Ⅰ级。

该快速路高架桥根据分联情况分为36座桥，其中左线共20座桥，右线共16座桥，高架桥主要采用现浇连续梁上部结构，左线9，11号桥，右线29号桥跨越既有高速公路和机场路，采用钢箱梁上部结构形式，其余各桥均采用现浇预应力混凝土连续箱梁上部结构，桥梁下部结构采用花瓶式桥墩。

2 构造形式

为加快施工进度，确保施工质量，受运营通车的影响，高架桥第9，11，29号桥，上部结构采用钢箱梁，箱梁采用等截面单箱双室斜腹板截面，桥梁中心线处梁高1.6 m，箱梁顶宽10 m，箱底宽5.057 m，两侧悬臂长度为2.24 m。桥面采用正交异形板结构，顶底板厚均为14 mm，纵肋采用U形肋，间距600 mm。横隔板间距2.85 m，一般横隔板厚度12 mm，为便于阶段间现场施焊，横隔板上布置有人孔。梁顶面不设横坡，通过调节梁底垫板和垫石高度使箱梁扭转成横坡。

3 施工工艺

3.1 施工工艺流程

为确保生产过程有序、合理，各工序必须严格按照施工工艺流程进行(见图1)。

3.2 现场准备

根据工程要求在钢梁接口处采用搭设临时承重支架，支架立柱为φ300×8 mm的圆管柱，29号桥跨越既有高速公路中间分隔带的单排支架采用4根φ500×10 mm的钢管柱，钢管柱的底部焊接20×800×800的封板，封板与基础部分采用地锚固定;顶部焊接20×600×600的封板，竖向每隔2.5 m～3 m设置一道L75×75角钢连接并设斜杆支撑，相邻圆柱间用角钢连接。

4 钢箱梁安装施工

4.1 钢箱梁安装前准备

为缩短钢箱梁吊装间隔时间，吊装段在吊装前一天由运输车运至施工现场存梁区(存梁区定在29号桥下互通区域)，每次存梁3个吊装段，按吊装顺序摆放整齐。

1)清除墩柱盖梁顶部的杂物，并在盖梁顶部或临时承重支架上标设控制轴线、钢箱梁摆放的边线及支座中心线，复测沙箱顶部的标高，使之高出梁底标高20 mm。

2)进场作业的吊装设备必须通过有关部门的检验合格，并附有相关检验合格证书，起重用的钢丝绳完好，无断丝，钢丝绳、千斤顶、卡环符合安全规程要求。

3)钢箱梁安装施工前，备足应急救援物资，协调好机具设备，联系好物资供应单位，缩短供应时间。

4)整修道路，确保运梁路线畅通。

图1 施工工艺流程

4.2 吊装(组装)

上跨既有高速公路吊装:先在桥位下支好吊车，梁车从存梁区开往桥位上方匝道，待梁车上匝道时，封闭匝道(每个吊装段封闭匝道3 h)，梁车停在匝道所在的吊装位置，吊装采用一个300 t吊车一次站位吊装。钢箱梁在安装过程中，每完成一节应测量其位置、高程及预拱度，不符合要求时应进行校正。

4.3 工地焊接

1)钢箱梁的工地焊接主要为梁段就位横向横隔板、顶、底板对接，各梁断纵向顶板、腹板、底板组成的环焊缝的焊接，其余为底板、顶板U肋、板肋嵌补段、腹板板条肋嵌补段焊缝、总拼现场的预留焊缝和接口部位腹板顶底板焊缝等，焊接方法见表1。

2)工地环缝焊接方法和工艺措施。每条环对接缝的焊接顺序:顶(底)板定位加强焊→顶(底)板、纵腹板对接缝焊接→纵肋(U肋、板肋)嵌补段对接缝焊接→纵肋与顶(底)板、纵腹板的角焊缝焊接(见图2)。

表1 焊接方法及工艺

图2 工地环缝焊接方法及工艺流程图

所有环缝全部采用马板定位焊接，顶板、底板和外底板焊缝焊接时焊缝的接头尽量避开十字接头部位，CO2气体保护半自动焊焊接时的道间打磨干净，避免夹渣等缺陷的产生，各部位所采用的焊接工艺如下:

a.底板、顶板对接焊缝采用单面焊双面成型工艺，坡口型式为V形。CO2气体保护半自动焊，配ER50-6Ф1.20焊丝焊接，背部贴陶瓷衬垫。

b.腹板对接、横隔板焊缝采用X型坡口，CO2气体保护半自动焊焊接，焊接位置为立位，焊接时后焊侧加垫陶质衬垫，后焊侧焊接前清除陶质衬垫，气刨清根并打磨，配ER50-6Ф1.20焊丝焊接，确保熔透。

c.U形肋及板条肋嵌补段焊缝采用CO2气体保护半自动焊配ER50-6Ф1.20焊丝焊接。

首先焊接U形肋对接焊缝的拐角处焊缝，焊后将端部打磨成1∶4斜坡;其次焊接U形肋对接的立位和平位焊缝，并将焊缝端部修磨，不影响角焊缝的焊接;最后焊接嵌补段U形肋角焊缝。

d.为减少因焊接而产生的附加应力、焊缝残余应力和边缘材料局部应力，消除或减少不规则变形，环焊缝一定按照规定的焊接顺序和焊接方向执行。

内底板、外底板横向焊缝从桥轴中心线向两侧对称施焊;腹板采取从下到上的方向施焊;顶板从两侧向桥轴中心线施焊。

一段有自由端的长焊缝时，可从另一端向自由端施焊。

圆形构件沿圆周焊接时，分多段沿圆弧对称施焊。

为实现自动焊接，底板U形肋采用嵌补段的形式，先焊接横向对接环缝，后焊接U形肋嵌补段。

所有焊缝的焊接先焊横向对接焊缝，后焊接纵向焊缝。

顶板、底板、外底板的横向焊缝的起弧、息弧均应避开纵向焊缝200 mm以上。

所有过焊孔或焊接工艺孔部位的焊缝端部，均包头并修磨成圆弧匀顺过渡。

5 工地安装焊接质量保证措施

工地安装焊接，环境复杂，焊接要求高，为保证工程质量，工地安装要有施工方案和焊接工艺，要满足质量标准要求。安装要严格按方案和工艺执行。质量标准执行国家规范标准和图纸要求，同时执行内控标准，以提高质量。

1)针对所涉及到的分部分项工程编制好施工技术方案和安全技术方案，制定行之有效的施工管理和技术措施，确保现场施工期间的工程质量。

2)严格按“焊接工艺评定试验”确定焊接参数和作业顺序施焊。

3)焊接质量检验按照质量管理体系运作，每道工序均进行自检，互检，专检三检制。

4)焊接作业区风速当手工电弧焊超过8 m/s、气体保护焊及药芯焊丝电弧焊超过2 m/s时应设防风棚或采取其他措施。

5)钢材焊接后马上遇暴雨遭遇骤冷时，容易产生钢结构焊缝接头区冷裂现象。因此需采取防护措施使其缓慢冷却，直至达到环境温度。

6 结语

1)跨既有路线架梁，为防止出现落物，确保既有路线安全。对每个工作环节进行详细的施工组织和周密的施工安排，保证在点内完成指定的架梁任务。

2)对每个交叉作业工作项目进行详细的施工组织和周密计划，统筹协调安排科学合理是实现该工程成功之关键所在，这些都是在以后相类似工程中所必须具备的。

3)钢箱梁分段制作，制作在工厂车间内完成，可以发挥车间内施工条件好、设备先进的优势，能提高效率与施工质量，较好的满足组装焊接涂装环境的要求。

4)钢桥堆放场地需硬化处理，以保证地基不出现不均匀沉降。

5)钢箱梁运输应选择运力充足、信誉良好的运输单位来承担钢结构的运输工作。

［1］ JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范［S］.