城市高架钢箱梁制作与安装施工技术分析研究

张国祥

摘 要：钢箱梁施工是城市钢架桥建设施工中的要点环节，除了存在较大的焊接作业量，也面临着较高的吊装难度，对箱梁的制作与安装质量具有严格要求。本文以淮安市快速路一期城市高架跨翔宇大道工程项目为例进行对钢箱梁制作与安装施工技术进行论述，分析工程施工的重点与难点，从高架箱梁的制作要求、钢板对接、钢板焊接组件的矫正以及顶板底板等单元组件的制作等方面阐述具体的制作流程，总结箱梁安装施工技术在现场作业中的实践应用。

关键词：钢箱梁;制作;安装施工

中圖分类号：U445.4 文献标识码：A

0 引言

近年来，城市道路桥梁等基础设施工程的发展速度显著加快，为地区经济现代化建设起到有力的推动作用。作为一种常见的构筑形式，钢架桥在桥梁施工中得到广泛应用，优化钢箱梁的制作工艺、提高其安装施工技术水平，意在贴合桥梁工程施工建设要求的基础上，增强整体结构的稳定性、牢固度与承载力，确保钢架桥得以安全可靠地投入到正式使用中。

1 工程背景

本标段为全高架段，设置上下匝道4对，地面桥1座。桥梁全长7 663.988 m，其中主线桥长4 020.312 m，上下匝道桥长1 092.96 m，转向匝道桥长2 524.676 m，地面桥长26.04 m，涵洞长59.3 m。主要工程内容包括桥涵工程、路基路面工程、交叉工程、排水工程、市政综合管网布置等相关附属工程，采用现浇预应力混凝土连续箱梁结构;全线桥梁共计81联，其中钢箱梁5联，预应力混凝土连续箱梁76联。工期24个月。本标段示意图如图1所示。

2 工程的重点、难点分析

通常情况下，钢架桥工程施工所需的钢箱梁数量多，大截面连续钢箱梁规模较大，需要处理的焊缝数量多，给焊接作业带来较大任务量。与此同时，由于钢箱梁的宽度较大，在厂内实行整箱室制作的难度较高。双层叠加不同型号的匝道钢箱梁，会大幅提高安装高度，这也给现场高空作业、吊装施工带来较大的操作难度。且在现场作业阶段，环境条件以及天气情况等因素也会对钢箱梁的安装施工带来诸多影响，使得现场施工的难度在不可预测因素的影响下大幅增加。

3 高架钢箱梁制作

3.1 高架钢箱梁制作要求

钢箱梁材质的选择除了需要参照钢架桥工程施工的具体规定，也需要参照桥梁用结构钢规范中的细则要求，确保材料的各项性能符合规定标准。与此同时，所用的焊材需要与工程母材相匹配，通过焊接试验、焊接工艺的评定。以国际标准要求为基准，选择适宜的手工焊条、焊剂、埋弧焊丝以及CO2气体保护焊丝等材料。在正式开展焊接作业前，工作人员应烘干处理焊条或焊剂，控制重复烘干焊剂或焊条的次数不少于2次，若焊剂或焊条未经过烘干处理，则不得直接应用到焊接作业中[1]。

3.2 钢板对接

检查完钢板下料的质量情况后，应严格参照接料单，对接顶板、腹板及隔板。焊接处理对接的焊缝前，操作人员需要选择与板材相同厚度、材质以及适宜长度、宽度的引、熄弧板材料，并将其加设到焊缝延长端位置处。使用埋弧焊接，对接板材的过程中，需综合考虑到钢板的厚度大小，针对具体的焊接工艺、设计要求中评定的坡口形式，完成焊接施工，当前，常见的形式主要分为三种类型，一是V坡口、二是Y坡口、三是X坡口。在实施焊接作业前，为了避免焊接中出现变形现象，可以参照板厚大小，预先设定3～5°左右的反变形量。在不等厚对接的情况下，无论是腹板，还是顶板与底板，均应保持内平齐的状态确保，室内尺寸相统一。对接不等厚的钢板材料，则应以1∶8为基准对其加以变坡处理。完成焊接作业后，需对钢板的使用方向予以明确标注，避免出现反方向上胎组拼钢板的问题现象[2]。

3.3 钢板焊接组件的矫正

根据检查结果，矫正钢板接料后组件，是整个施工过程中的要点环节，一般情况下，可以选用两种技术方法，一是火焰矫正法，二是机械矫正法，完成对钢板的矫正处理后，其表面应不存在明显的凹面、损伤现象，若钢板表面存在划痕，则其深度应在0.5 mm以下。

3.4 顶板、底板、腹板单元组件制作

探伤并矫正板接料，且检查合格后，便进入到了组拼、焊接顶板单元与底板单元件的施工工序。顶板和板肋是顶板组件单元的主要组成部分，而底板和板肋则是底板单元的主要组成部分。在现场操作过程中，工作人员需要在板肋定位组装设备上，根据具体的设计图纸，定位、组拼并焊接顶板与板肋，完成整个组装过程，然后在平台上组装、拼接底板部分的板肋与主部件。检查板单元件下料质量，确保达标无误后，在设备或组拼的胎具上放置主部件，对设备的组拼定位加以调整，亦或是在主部件上，将计划拼装加劲肋的定位尺寸线进行标记与规划，接下来将其顶紧压牢。自检达标后，再实施定位焊接即可[3]。

在定位焊接作业方面，需重点关注对所用焊材的把控，其母材材质保持统一。且与焊脚的设计高度相比，焊脚的实际高度应不超过其三分之二，以构建端部为基准，其转角处50 mm范围内不能有明显的定位焊缝。拼焊顶板单元与底板单元，需要预先在设备平台上定位、组装板肋，参照设计图纸中给出的规定尺寸，对板肋紧固头的位置进行调整，在顶板上稳定放置板肋，最后将其组拼处理即可。

3.5 横隔板单元件的拼焊

完成对横隔板与肋板下料的检查后，工作人员可以利用火焰或其他工具切割工艺孔，参照设计图纸的具体要求，对工艺孔加劲肋进行焊接。划出一侧纵横向加劲板的定位尺寸线，对定位焊本侧的加劲板进行组拼，最后，按照由内向外的顺序，以及先横向、后纵向的工艺方法，稳固焊接加劲板。在实际施工中，为了最大限度内降低热输入量，实现对隔板单元形变情况的有效控制，应优先考虑选用分段焊接的形式，提高施焊质量。在焊接作业过程中，应严格把关所用CO2实芯气保焊丝的品质性能，确保焊接作业安全性。

4 高架钢箱梁安装施工技术

4.1 钢箱梁吊耳的布置

参照钢箱梁吊装段内各个横隔板的具体位置，妥善设置吊装用吊耳的布设位置，是设置吊耳的基本原则。对于吊耳在顶板位置处的设置，应以对正箱内顶板横隔板为基准，组织开展现场吊装作业时，需要使用到专门的吊车，以及一系列的吊装部件。在构件两端，需采用對称布置的形式分别设置2个吊耳。

4.2 钢箱梁现场拼焊施工方案

完成搭设、加固以及检验桥型胎等工作内容后，需要将已完成制作的顶板、底板以及腹板等单元组件，向现场桥型胎附近的适宜位置进行运送。在装配施工前，工作人员应全面检查汽车吊，严格修整现场各个行车道。对顶板、底板与腹板进行胎上定位，确定基准线，定位关键中心线，打上样冲眼。在组装施工阶段，需道路中心线，作为宽度定向上的基准线，底板、顶板、腹板作为高度方向上的基准定位，节段间中心线则为长度方向上的定位基准。

4.3 钢箱梁焊接

组装、拼接钢箱梁后，施工人员需按照规定的焊接顺序，结合钢架桥施工要求的焊接工艺，对钢箱梁进行焊接处理。在实施焊接作业前，工作人员应采用点焊法，临时固定节段与节段间的连接部分，然后再对其予以正式焊接。焊接钢箱梁的过程中，应严格遵循焊接工艺的具体要求，明确既定的焊接位置、准确把握正确的焊接方向与施焊顺序，避免出现随意焊接等违规操作。

钢箱梁组拼的施工环节内，工作人员需采用定位焊的技术方法，组装所有的零件，以及各个关键的部件单元，确保焊接质量的基础上，保证其形成一个整体结构。通常情况下，无论是焊缝质量，还是产品质量，均会在较大程度上受到定位焊质量水平的直接影响，因此工作人员应对技术操作的规范性给予充分重视。实施定位焊前，工作人员应参照设计图纸、焊接工艺要求等具体规定，准确掌握焊件坡口尺寸与几何尺寸，全面清理焊接部位与缝隙部分。检查达标后，再实施现场组拼，做好定位焊接工作，以确保定位焊接的处理成效。定位焊缝的咬边深度应控制在0.5 mm以内，且不得存在缺陷问题，如焊瘤、夹渣、焊偏以及裂纹情况等，在焊道内的适宜位置处布置定位焊缝，保障最终的施焊质量。

4.4 焊缝磨修和返修

完成对焊缝的施焊处理后，施工人员需利用气隔，第一时间内割掉焊缝两端的引弧板与熄弧板，及时磨平切口，且合理把握焊脚的尺寸大小，确保焊缝偏差处于允许偏差范围内。若焊缝的偏差大小超出1 mm，则应及时磨顺咬边。在完成对所有部分的检查后，若发现焊缝的咬边大小大于1 mm，亦或是超出负偏差较多，则需利用手弧焊或其他技术设备，对焊缝进行返修处理。在实际施工中，若涉及到返修焊缝的工作内容，则应在焊缝两端的适宜位置处，刨成坡度大小适宜的斜坡，再对其进行焊接处理即可。且在完成焊接作业后，应将边口部分进行磨顺，根据具体的作业要求，对所有焊缝予以全面检查。

5 结束语

作为城市钢架桥工程施工中的要点环节，钢箱梁的制作与安装质量对桥梁结构的安全性与稳定性具有直接影响。加强对要点作业环节的质量把控，关键在于合理化制定科学可行的吊装、组装与焊接作业方案，结合实际情况设计钢箱梁接头，确定吊点的具体位置，重视对各环节技术应用的把控，全面提高钢箱梁制作与安装施工水平。

参考文献：

[1]赵保华.海口市海秀快速路钢箱梁制作安装工程焊接工艺评定试验策划与实施[C].2020：1556-1559.

[2]张菲.城市大跨度钢箱梁制作和安装技术的应用[J].现代制造技术与装备，2020（9）：166-167.

[3]宫润喜.城市高架钢箱梁制作与安装施工技术[J].珠江水运，2020（9）：22-23.