鋼結(jié)構(gòu)橋梁鋼箱拱施工工法

1、鋼結(jié)構(gòu)橋梁鋼箱拱施工工法（中鐵七局集團(tuán)武漢工程有限公司）一、前言在橋梁建設(shè)中鋼結(jié)構(gòu)橋梁已得到了較多的應(yīng)用。西安 浐灞生態(tài)區(qū) 1號(hào) 橋工程為鋼箱拱簡(jiǎn)支鋼箱梁拱橋 ，其鋼箱拱節(jié)段為八角型截面呈 橫橋向外 傾20，形成蝴蝶造型， 體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)橋梁造型的美觀， 有施工快捷等突 出優(yōu)點(diǎn)。通過技術(shù)攻關(guān)， 為鋼箱拱的制作和安裝積累了經(jīng)驗(yàn)。 該技術(shù)通過 中鐵七局組織的技術(shù)鑒定， 并獲得了科技成果一等獎(jiǎng)。 隨著鋼結(jié)構(gòu)橋梁在 公路工程中的廣泛應(yīng)用，通過總結(jié)，形成工法，以指導(dǎo)類似工程的施工。二、工法特點(diǎn)1、鋼箱拱采用工廠化分節(jié)段制作，施工現(xiàn)場(chǎng)逐節(jié)拼裝。2、鋼箱拱節(jié)段單元按照運(yùn)輸允許的最大長度進(jìn)行工廠化制造，減少 了

2、現(xiàn)場(chǎng)安裝的焊接工程量，有利于保證工程質(zhì)量。3、鋼箱拱節(jié)段單元運(yùn)輸時(shí)采用特制的鎖具進(jìn)行保護(hù)，有效避免運(yùn)輸 過程中可能對(duì)鋼箱拱節(jié)段單元造成的變形。4、鋼箱拱節(jié)段 現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)的臨時(shí)固定支撐，采用“貝雷架”構(gòu)成， 可節(jié)約大量輔助鋼材。5、現(xiàn)場(chǎng)安裝操作簡(jiǎn)單， 可避免考慮焊接變形對(duì)安裝施工的影響，簡(jiǎn) 化了施工步驟。6、安裝施工安全可靠， 安裝精度高， 鋼箱拱 的幾何線形可得到有效 保證。7、鋼箱拱節(jié)段制作及運(yùn)輸與現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)支撐設(shè)置可同步進(jìn)行，安裝時(shí) 有4個(gè)工位可同時(shí)施工， 可縮短安裝施工工期， 經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益明顯。三、適用范圍本工法適合于淺水各種鋼結(jié)構(gòu)橋梁中鋼箱 拱結(jié)構(gòu)的 施工。四、工藝原理鋼箱拱節(jié)段在

3、工廠以“無余量”制作，相鄰節(jié)段經(jīng)預(yù)拼裝匹配后焊裝 特制的鎖具運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)只需控制定位鎖具的空間位置即可保 證安裝精度?，F(xiàn)場(chǎng)采用支架定位，安裝順序?yàn)橛上露?，安裝一個(gè)鋼拱節(jié) 段后隨即固定焊好一個(gè)節(jié)段。合攏前鋼拱始終有一個(gè)自由端，不存在鋼箱 拱節(jié)段的焊接內(nèi)應(yīng)力。節(jié)段端口控制點(diǎn)進(jìn)行三維測(cè)量調(diào)整。合攏安裝時(shí)， 采用千斤頂來頂開最后一條焊縫間隙，可保證鋼箱拱節(jié)段的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到最 小的程度。五、施工工藝及要點(diǎn)（一）、工藝流程圖1:工藝流程圖（二）、鋼箱拱節(jié)段的工廠制作1、鋼箱拱節(jié)段的工廠制作原則盡量在當(dāng)前運(yùn)輸設(shè)備允許的范圍內(nèi)進(jìn)行鋼箱拱節(jié)段節(jié)段的劃分，以增加鋼箱拱節(jié)段的剛度，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝的焊接工程量

4、和臨時(shí) 支撐柱的數(shù)量。鋼箱拱節(jié)段的長度一般在 11米、重量在30噸左右鋼箱拱節(jié)段采用在工廠以“無余量”精密控制進(jìn)行制作，鋼箱拱節(jié) 段的各零件以CAD圖精確放樣，用全自動(dòng)電腦數(shù)控切割機(jī)下料。零件放樣 時(shí)，將鋼箱拱節(jié)段安裝時(shí)節(jié)段間環(huán)縫的焊縫收縮量及鋼箱拱節(jié)段的預(yù)拋高 量作為修正值計(jì)算在內(nèi)。2、拱腳節(jié)段制作時(shí)，不必考慮修正值，完全按設(shè)計(jì)的節(jié)段幾何要求 制作。3、鋼箱拱節(jié)段其它節(jié)段制作時(shí)，安裝時(shí)的自由端按設(shè)計(jì)值制作，另 一端，按焊縫預(yù)留間隙和焊縫的收縮量進(jìn)行修正制作。箱拱理論端口圖安裝焊接端安裝H冷端4、合龍節(jié)段制作時(shí)，其一端按箱拱制作端口的要求處理，另一端預(yù) 留100 mm切割余量。5、鋼箱拱節(jié)段節(jié)

5、段制作完成后，進(jìn)行相鄰節(jié)段間的 預(yù)拼裝。以保證 鋼箱拱節(jié)段的線型，端口的外形尺寸及匹配性，吊桿的相對(duì)位置，標(biāo)記線（定位線，檢查線，軸線等）。預(yù)拼裝必須在特制的胎架上進(jìn)行。 預(yù)拼裝 應(yīng)以箱拱的空間位置為基準(zhǔn)，兼顧端口平齊。經(jīng)預(yù)拼裝后的箱拱節(jié)段，在 兩相鄰端口焊裝臨時(shí)連接件（鎖件）。鋼箱拱節(jié)段節(jié)段現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，只要 將臨時(shí)連接件對(duì)齊就可恢復(fù)預(yù)拼裝后的正確線形。6、焊縫的檢測(cè)按照建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程（JGJ81-2002相關(guān)條款的要求進(jìn)行試驗(yàn)和檢測(cè)(三) 鋼箱拱節(jié)段安裝支撐柱的施工1、鋼箱拱節(jié)段安裝支撐柱的混凝土基礎(chǔ)必須落實(shí)在穩(wěn)定的土層上2、支撐柱的主體采用“貝雷架”，以節(jié)省輔助鋼材的用量3、根據(jù)鋼

6、箱拱節(jié)段外形，在支撐柱上安裝“托架”。圖3：以“貝雷架”為主體的鋼箱拱節(jié)段安裝支撐柱圖4 :鋼箱拱節(jié)段安裝臨時(shí)支撐及操作平臺(tái)4、搭設(shè)操作平臺(tái)，便于 對(duì)鋼箱拱節(jié)段進(jìn)行空間位置 調(diào)整和施焊，同時(shí)可保證施 工人員的安全。5、將各支撐柱用鋼桁架 連接在一起，以保證拱節(jié)安裝 時(shí)支撐柱的穩(wěn)定性。圖5:支撐柱用鋼桁架連接(4) 、現(xiàn)場(chǎng)鋼箱拱節(jié)段安裝1、拱腳節(jié)段的安裝是整個(gè)鋼箱拱節(jié)段安裝工程的重要環(huán)節(jié)。必須保證其底部軸線定位的準(zhǔn)確，尤其是上部端口各控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)值2、中間鋼箱拱節(jié)段在安裝時(shí)不必考慮環(huán)縫焊接變形的 影響。對(duì)正在 安裝節(jié)段的自由端，如其控制點(diǎn)超出了規(guī)范要求，可在環(huán)縫間隙上作局部 調(diào)整，使之滿足安

7、裝要求。環(huán)縫焊接時(shí)可不必考慮 溫度和日照的影響，但 必須有防雨和防風(fēng)措施，焊接工作可全天候進(jìn)行，焊縫質(zhì)量按照相關(guān)規(guī)定 檢測(cè)。3、合理、正確的焊接 順序是防止焊接變形的重要 手段，采用多人對(duì)稱焊接， 用陶質(zhì)襯墊，盡量避免仰焊。 均可有效防止焊接變形。4、鋼箱拱節(jié)段吊裝可在地 面吊裝或在鋼箱橋面上進(jìn)行 吊裝，吊裝時(shí)采用2臺(tái)吊車進(jìn) 行抬吊。圖6:鋼箱拱節(jié)段吊裝圖7:鋼拱環(huán)縫焊接順序圖（箭頭表示焊接方向）F部吸熱小，而引起溫差變形。所以,5、對(duì)溫度、日照的影響， 主要是控制測(cè)量時(shí)間。對(duì)端 口各控制點(diǎn)的測(cè)量不得在陽 光照射下進(jìn)行。因?yàn)樵陉柟?照射下，鋼箱拱節(jié)段的上部吸熱大, 測(cè)量的時(shí)間必須放在日出前、日

8、落后或在陰天進(jìn)行（5）、鋼箱拱節(jié)段安裝軸線的控制測(cè)量1、鋼箱拱節(jié)段安裝時(shí)的測(cè)量控制，采用全站儀坐標(biāo)放樣程序，按照 導(dǎo)線進(jìn)行精密測(cè)量2、鋼箱拱節(jié)段的軸線是虛的，所以取鋼箱拱節(jié)段端口為控制點(diǎn)。事先導(dǎo)出各控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，列表待驗(yàn)。(6) 、鋼箱拱合攏節(jié)段施工 措施1、在合攏前精確測(cè)量合攏段間的距離。 測(cè)量工作不得在日照下進(jìn)行， 必須在當(dāng)天日出前、日落后或陰天，且氣溫最穩(wěn)定的時(shí)段進(jìn)行。對(duì)合攏段 制作余量切割也必須在測(cè)量氣溫同條件狀態(tài)下進(jìn)行。2、合攏節(jié)段制作余量切割時(shí)，只考慮預(yù)留一條焊縫間隙，切割后應(yīng) 檢查切割端口的平面度。3、合攏段吊裝到指定位置后，將其兩側(cè)與相鄰節(jié)段的間隙進(jìn)行調(diào)整, 讓其中的一條

9、焊縫間隙滿足焊接要求，另一邊的焊縫間隙應(yīng)盡量為零。碼板1吊索錨箱合龍節(jié)段吊索錨箱 碼板24、第一條環(huán)焊縫焊接完畢后，用千斤頂將另一條焊縫頂開，使其達(dá) 到焊接要求后再將碼板固定，并進(jìn)行環(huán)縫焊接。已焊接好環(huán)縫圖8:鋼箱合龍節(jié)段安裝要求示意圖( 吊索錨箱合龍節(jié)段碼板2“盡量為零1)吊索錨箱 碼板節(jié)已段.圖9 :鋼箱合龍節(jié)段安裝要求示意圖(2)代表用千斤頂?shù)耐饬磉_(dá)到焊縫要求六、主要機(jī)具設(shè)備1、鋼箱鋼箱拱節(jié)段工廠生產(chǎn)機(jī)具設(shè)備（表1）設(shè)備名稱型號(hào)及規(guī)格需求數(shù)量備注數(shù)控切割機(jī)PDT201BIX 20m2臺(tái)半自動(dòng)切割機(jī)CG1-30P6臺(tái)埋弧自動(dòng)焊機(jī)MZ-10004臺(tái)二氧化碳焊機(jī)NB-50026臺(tái)角焊機(jī)CS-

10、5A4臺(tái)直流焊機(jī)ZXS-40016臺(tái)氣刨機(jī)ZX5-6304臺(tái)空壓機(jī)m 32臺(tái)行車10T 20T6臺(tái)行車50T2臺(tái)大連叉車5T1臺(tái)激光經(jīng)緯儀J2-5DE1臺(tái)測(cè)量工具水準(zhǔn)儀DSZ21臺(tái)測(cè)量工具焊接成型胎架自制1套預(yù)拼裝胎架自制1套2、安裝現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)機(jī)具設(shè)備（表2）設(shè)備名稱型號(hào)及規(guī)格需求數(shù)量備注汽車起重機(jī)50噸、70噸2臺(tái)千斤頂20噸50噸r 20臺(tái)手拉葫蘆2T 5T8臺(tái)全站儀無棱鏡、1秒2臺(tái)測(cè)量工具水準(zhǔn)儀DSZ22臺(tái)測(cè)量工具七、勞動(dòng)組織人力資源配置表（表3）序號(hào)工作項(xiàng)目數(shù)量（人）備注廠內(nèi)需求工地需求總?cè)藬?shù)工程管理人員（20人）1生產(chǎn)調(diào)度員2132工藝技術(shù)員4153設(shè)備管理員2134材料管理員1125

11、質(zhì)量檢驗(yàn)員2136安全管理員1127統(tǒng)計(jì)員112技術(shù)工人及其他人員（178人）1數(shù)控切割工4/42下料切割工6283裝配工3016464電焊工3620565打磨工126186起重工166227行車司機(jī)8/88維修工2139庫管21310電工31411腳手架工/66八、質(zhì)量控制（一）、執(zhí)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)：1、鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 GB 50205-20002、建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程JGJ 81-20023、公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ041-20004、鐵路鋼橋制造規(guī)范TB10212-985、公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) JTGF80-1-2004二）、安裝焊接檢驗(yàn)1、鋼箱拱節(jié)段工廠制作誤差不得大于

12、2mm。預(yù)拼裝必須保證相鄰端 口匹配。2、鋼箱拱節(jié)段運(yùn)輸必須綁扎牢靠。 到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)要嚴(yán)格檢查和驗(yàn)收。3、鋼箱拱節(jié)段安裝對(duì)位時(shí)，節(jié)段自由端任一控制點(diǎn)的三維值不得偏 差6mm,且單側(cè)鋼箱拱節(jié)段兩對(duì)應(yīng)控制點(diǎn)的偏差應(yīng)基本一致。4、制定合理的 焊接順序和焊接工藝，嚴(yán)格按照 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技 術(shù)規(guī)程施焊,按規(guī)定對(duì)焊縫進(jìn)行探傷并做好記錄。5、實(shí)施CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行鋼箱拱節(jié)段環(huán)縫焊接時(shí)，要搭設(shè)臨時(shí)防 風(fēng)棚,以保證焊縫質(zhì)量。6、施工測(cè)量應(yīng)注意日照和氣溫的影響,確保正確采集測(cè)量數(shù)據(jù)。九、安全措施1 、所有施工人員必須經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)合格后方能上崗,特殊工種必須 100%持證上崗,并通過經(jīng)常性的安全生產(chǎn)教育提高施工人

13、員的安全生產(chǎn) 意識(shí)。2、現(xiàn)場(chǎng)施工嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)安全規(guī)章制度,配備專職安全員,定期和 不定期進(jìn)行安全生產(chǎn)檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除隱患。3、施工機(jī)械的設(shè)置和使用必須嚴(yán)格遵守建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī) 程的有關(guān)規(guī)定,并按各種機(jī)械的使用要求和有關(guān)規(guī)定進(jìn)行保養(yǎng)及維修。 所有機(jī)電設(shè)備實(shí)行專人負(fù)責(zé)操作, 并持證上崗, 非專業(yè)人員不得動(dòng)用電器 設(shè)備。4、現(xiàn)場(chǎng)用電采用“三相五線”制,嚴(yán)格執(zhí)行一機(jī)一閘一漏電保護(hù)器, 所有配電箱均采用標(biāo)準(zhǔn)配電箱,箱須加鎖,專人負(fù)責(zé)。5、汽車吊嚴(yán)格按要求站位,支腿牢靠。吊裝前對(duì)吊具、鎖具、索具、 風(fēng)繩認(rèn)真檢查確認(rèn)滿足規(guī)定要求后方可作業(yè)。吊裝過程中統(tǒng)一指揮信號(hào),參加施工的全部人員必須熟悉信號(hào)，以

14、便施工過程協(xié)調(diào)順利。6、施工人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，必須做好個(gè)人保護(hù)措施，佩帶安全帽。高空 作業(yè)人員作業(yè)時(shí)必須腳穿防滑鞋、系好安全帶。7、立體交叉作業(yè)時(shí)，設(shè)置防護(hù)隔離層。架子和模板拆除時(shí)要設(shè)置警 戒線，派專人看守。十、環(huán)保措施設(shè)置操作平臺(tái)時(shí)必須保證平臺(tái)底板無間隙，四周設(shè)置 5cm 高的圍護(hù) 板，在現(xiàn)場(chǎng)焊接施工后立即由專人清掃焊渣， 避免落入水體， 回收至焊渣 回收箱集中處理。 焊頭由施焊者本人負(fù)責(zé)回收， 在領(lǐng)取焊條時(shí)交材料保管 員集中處理。十一、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析采用本工法進(jìn)行鋼箱拱節(jié)段制作和安裝， 能有效保證施工質(zhì)量， 縮短 施工工期， 節(jié)約輔助設(shè)施的投資， 簡(jiǎn)化安裝調(diào)整工序， 有效地防止了焊接 變形，可將

15、焊接應(yīng)力控制在允許范圍內(nèi)。1、鋼箱拱節(jié)段采用無余量精確制作，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)安裝的切割與 焊接施工量， 既縮短了安裝工期， 又提高了施工質(zhì)量， 同時(shí)也減少了切割 與焊接施工產(chǎn)生的廢氣、廢渣。2、采用精密測(cè)量、控制節(jié)段自由端各控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，吊裝一 段即焊接一段，安裝調(diào)整簡(jiǎn)便易行，焊接施工安全可靠。3、現(xiàn)場(chǎng)安裝可在四個(gè)工位同時(shí)施工，進(jìn)度快，不窩工。大大縮短了 施工工期。4、對(duì)臨時(shí)支撐柱的要求低，可大量節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。十二、工程實(shí)例武漢公司承建的 西安浐灞生態(tài)區(qū) 1號(hào)橋工程為變截面八角鋼箱拱簡(jiǎn)支 鋼箱梁拱橋 ，上、下游鋼箱拱節(jié)段拱腳拱軸線處的橫向間距 25米，頂部鋼 箱拱節(jié)段拱軸線處的橫向間距 41米，單側(cè)鋼箱拱腳軸線的間距 80米。矢高 22米。鋼箱拱節(jié)段由跨中x 1.8