劳动湖水系文化北大桥工程主塔制作工艺

范化敏

（中铁二十二局集团第一工程公司）

1 工程概况

齐齐哈尔劳动湖水系文化北大桥工程，位于齐齐哈尔市区，新建文化北大桥跨越劳动湖水系，桥梁起点侧设置平面交叉连接文化大街，桥梁终点侧通过引道落地至规划路，道路设计全长为280m，其中跨越劳动湖水系主桥采用（60+10）m 无背索斜拉桥。主塔采用拱形塔，塔高32.7m，桥面以上高度为27.5m，高跨比0.46:1。塔柱为箱型截面，截面尺寸：横向宽度为1.8m，纵向为变宽度，有2.8m-4.5m；斜拉索塔上锚固方式采用钢锚箱方式，钢梁采用正交异形扁平箱梁，梁高1.1m。该梁是由顶板、底板、腹板、加劲肋板、横隔板等单元件组成。标准节段钢梁顶板厚度为16mm，板宽为26.6m；底板厚度为16mm；腹板厚度为16mm 和25mm。主梁采用工厂分块加工制作，工地现场拼装架设完成。

2 拼装工艺流程

此项目塔为箱型结构制作时视为箱梁，在加工制造时将其侧放加工。

2.1 下料

下料应进行严格检查，各种误差应满足有关规范的要求。切割工作可选用火焰车床切割或等离子车床切割，切割要求规范如下表。切割完成后，需要及时清理钢材边缘的熔瘤、毛刺、冷作硬化层和飞溅物。下料完后后应按照图纸要求在钢板上标清零件编号、钢板里程方向及坡口尺寸，零件型号书写应与图纸相同，并字迹清晰。下料误差控制见表1。

表1 下料误差控制表

2.2 胎架施工

由于构件高体型大,为了保证主塔的整体和精确性，按照1:1 比例，将整个主塔放倒，采用侧身胎架的形式，为了保证锚箱的准确性，在搭设胎架时建立坐标系在整个施工过程中进行测量监控，保证胎架的位置、高程准确。由于构架较大焊接变形后矫正困难，因此在在搭设胎架时采取反变形措施（确定其焊后变形趋势及量值，针对这些变形方向和量值设计反变形焊接胎架）。在搭设胎架时还要考虑钢梁和主塔的横坡、纵坡及预拱度。对胎架地线、标高进行核查严格控制在3mm 以内，胎架应设置地锚、横撑和扫地撑保证足够的强度、稳定性，以保证构件在拼装、焊接、矫正时的精度，控制焊接收缩和焊接变形。在焊接完斜撑，并且打完地锚后再进行测量标高。

2.3 单元件制作

（1）焊接材料：按图纸要求进行选材、存放，主材和焊丝、焊剂注意防潮。严格安装设计图纸要求使用焊材。不得出现降低焊材、焊剂等级或将实芯、药芯焊丝混用情况。

（2）隔板单元件预制：主材检验→数控下料→检查下料尺寸→自动切割机切割开坡口→检查→隔板与加劲板、人孔拼装→检查→标号储存。

（3）底板单元件预制：主材检验→数控下料→检查下料尺寸→半自动切割→埋弧焊底板对接→按拼版图组成整体→检查→底板定位线放样、划线→检查→进行下道工序。

（4）腹板单元件预制：主材检验→数控下料→检查下料尺寸→半自动切割开坡口→按拼板图安装腹板→腹板焊接→按排板放样、划线→安装加劲板→检查→标号储存。

（5）拼装：装配过程中顶底腹板装配前需和拼板图对准编号，按图纸方向安装，按图纸要求开坡口（板厚变化段需开过渡坡口），坡口开完及要清理表面的氧化铁和铁屑。主塔底板拼装时必须与胎架连接成一体保证主塔的整体性。由于板材较厚，腹板成曲线型，隔板与底版不是垂直90°，而且对锚箱安装的精度要求很高为拼装增加很大难度。

腹板安装前需将隔板按照隔板定位线点焊到定位线上，将腹板一侧与底板焊接，用锚固装置固定好，另一侧通过烤火矫正和导链，将腹板制作成曲线型，在施工过程中严格按照底板边线和隔板定位线来控制腹板的线性，每烤火矫正成形一段马上定位焊固定好，腹板固定好检查线性合格后进行焊接。

主塔箱内的隔板与底板不是90°垂直，在施工中通过底板上的隔板定位线和腹板上的隔板定位线严格控制隔板的角度，来保证图纸要求。

3 焊接工艺

3.1 主要焊缝的焊接工艺要求

(1)腹板与顶、底板拼装要求密贴，不得有装配间隙；

(2)装配时应在坡口反面进行腹板与顶、底板的定位焊；

(3)钢箱梁主体箱内焊接主要包括横隔板和支座隔板与顶底板、腹板与顶底板，为防止顶、底板变形应对称焊接，在施焊过程中先立角，再平角；先纵缝，在横缝；

(4)对箱内主体框架焊接时，先进行四条主角焊缝的手工打底焊，焊接完成注意清根，然后按照工艺要求进行下一道焊接；

(5)剪力钉焊接前在钢板上做焊接试验确定焊接参数。当外观检查合格后进行锤击试验，敲击30°，观察焊缝根部是否出现裂纹情况，如检查合格检查后后可进行正常的施工焊接。在施焊前保证场地平坦，在焊缝金属完全凝固前不允许移动焊枪。剪力钉焊接前检查磁环是否受潮，环境温度是否大于0℃，相对湿度是否小于80%，钢板表面是否干燥。

(6)定位焊要求：

①定位焊焊接时在保证焊脚尺寸的同时，不得大于设计焊脚尺寸的1/2；长度易在50mm～100mm。

②定位焊不得有焊缝缺陷，对于有缺陷的定位焊缝，须先查明其原因，再处理缺陷，保证定位焊受力要求；

(7)埋弧自动焊：在焊接前检查在焊缝端部是否设置引弧板，引弧板长度易80-100mm，焊接过程中不应断弧，若有断弧情况发生必须按1：5 的比例开坡口，并搭接50mm 再引弧施焊，焊后将搭接口的焊缝修磨匀顺，焊接前保证焊道两侧平顺，保证埋弧焊行走轨迹平稳使焊缝美观。

(8)任何焊缝在焊接前都应清除待焊部位的氧化铁、油污、铁锈等有害物，使待焊接部位表面干净、露出金属光泽。

3.2 焊缝质量要求及检验

(1)外观质量：焊脚饱满，焊缝不得存在咬边、裂纹、焊瘤和表面气孔等缺陷；

(2)对接焊缝内部质量：对接焊缝、熔透焊缝为Ⅰ级焊缝，其他焊缝要为Ⅱ级焊缝。焊缝质量分级见表2。

表2 焊缝质量分级

腹板与顶底板间熔透角焊缝 I 级 超声波 悬臂梁与箱梁间熔透角焊缝 I 级 超声波 腹板与顶底板间不熔透坡口角焊缝 II 级 超声波 支座处横隔板与顶底板的坡口角焊缝 I 级 超声波 普通横隔板与梁顶底腹板的角焊缝 II 级 超声波 U 型肋坡口角焊缝 II 级 磁粉 开坡口加劲肋角焊缝 磁粉

（3）电焊工和焊缝检测人员须持证上岗，且只能从事资格证书规定范围内的工作；在环境温度、湿度满足规范要求进行焊接，主要构件在装配完成后24 小时内进行焊接；所有焊缝外观质量检验达标后，才可进行无损探伤检测，无损探伤检测应在焊接完成24h 后进行。

（4）对于不满足图纸及规范要求的焊缝，要及时进行处理，气刨清除焊缝缺陷的位置（如缺陷是裂纹需向两侧延伸50mm），气刨出有利于返修的坡口，并打磨掉氧化铁使焊道露出金属光泽，相同位置的焊缝缺陷返修次数不宜超过两次。

3.3 控制焊接变形

由于此项目钢板较厚，防止后期产生变形不好矫正，在施工时严格控制焊接温度、速度、焊接顺序、电流等不利因素；

（1）在温度方面：对屈服强度345MPa 以下，淬硬性不强的钢材采用较小的热输入，尽可能不预热或适当降低预热、层间温度；优先采用热输入较小的焊接方法，如CO2 气体保护焊。

（2）焊接速度：保证匀速焊接，埋弧焊焊速380-440（mm/min）,CO2焊接180-220（mm/min）。

（3）焊接顺序：采用对称焊接对减少应力变形很有利，原则上先焊对焊缝，反焊角焊缝。对十字型焊缝和T 字型焊缝，更应采取正确的顺序，避免焊接应力集中，保证接头焊接质量。

（4）电流电压的的控制：埋弧焊电流控制在475-575A，电压27-30V；CO2 打底焊电流控制在240-260A，电压24-26V；CO2 填充、盖面焊电流控制在260-280A，电压28-30V.

4 结束语

本工程加工制造流程较复杂，需要控制的节点较多，为施工增加一定难度。但合理的制造工艺可以提高产能，增加钢结构工程的施工质量，为工程建设增值。