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1、第五章 鋼箱梁現場安裝方案一、方案概述1.1 總體思路鋼箱梁采用分節段工廠預制，在橋位現場搭設臨時支墩并鋪設施工支架，利用履帶吊分段吊裝架設就位后進行拼裝、焊接、涂裝施工。原則上鋼結構梁的施工應待其道口兩端的預應力混凝土連續箱梁施工完畢后再施工，以便施工道口鋼梁時穿線車輛繞行，保證交通運輸通暢。匝道橋鋼箱梁截面尺寸小，重量輕，根據現場條件可先在地面進行二次總拼將運輸分段橫向連接形成架設節段，然后以架設節段為單位進行場內轉運架設，在空中僅施焊節段間的環焊縫。該方案能夠大量減少高空的拼焊作業工作量和安裝節段的吊裝頻次，提高現場安裝效率。以下按照主橋鋼箱梁的安裝方案為主敘述，匝道橋鋼箱梁僅在工藝流程2、上增加了二次總拼工序，其他方案與主橋鋼箱梁類似。1.2工程特點及難點鋼箱梁線形控制精度高。鋼箱梁為曲線連續梁，在現場拼裝時需要同時保證成橋平曲線線形和豎曲線線形，按線形制造精度要求高，控制難度大。鋼箱梁安裝在市區并既有線路上跨線施工，施工過程要求各主要道口交通運營不能中斷，盡量減少各類擾民的因素，這對現場安裝的施工組織提出了更高的要求。現場場地有限，運輸節段來料存放數量有限，要求嚴格按架梁順序供梁，并盡量減少梁段的存放時間；存梁場地與安裝位置有一定距離，需要水平運輸。同時現場道路比較窄，轉彎半徑小，都是水平運輸的制約因素。構件單件長度一般為12m，重量不超過40噸，但鋼箱梁頂面寬度為26m，對3、于吊裝方法的選擇、吊裝機械的站位等，均要詳細計算考慮。現場焊接工作包括節段間的縱縫和環縫，工作量較大，焊接質量要求高。現場的節點均為焊接，將采用手工電弧焊、CO2氣體保護和埋弧自動焊等各種焊接方法，焊接位置將有平位焊、立位焊和仰位焊等各種焊接工位，現場焊縫多為熔透焊，要求進行超聲波、磁粉及X射線等無損檢測。高空施工危險性大。鋼箱梁的架設高度一般不超過8m，存在著諸多的高空作業，如高空吊裝、高空拼裝焊接、高空調整、高空涂裝等，高空施工的安全保護，是工程施工的重點。施工防護措施多。在高空施工要設置施工操作平臺，在跨線部分上方施工焊接時，在下面既有線路未封閉時，要在高空進行防護，防止火花、小物件墜落4、等。1.3施工技術路線根據現場條件和本工程結構特點，采用工廠內分段預制，運輸到現場后，分段吊裝架設的方法。在橋位現場與節段間環縫位置相對應處設置臨時支墩，利用臨時支墩搭設施工支架，吊裝單元均采用單臺履帶吊退步法依次吊裝各分段上臨時支墩的方法安裝。在現場配置一臺100T履帶吊進行吊裝作業。二、現場施工方案2.1現場安裝分段現場安裝分段即工廠節段總拼完畢拆分形成的運輸節段，分段間通過匹配件連接達到節段工廠總拼完畢的成型狀態，節段間環縫位置設置臨時支墩。2.2現場吊裝機械現場吊裝時主要的吊裝機械為一臺100T的履帶吊，吊裝時均使用主臂工況。100T的履帶吊性能參數如下：現場吊車的行走路線及站位位置的5、地基承載力應能滿足吊車需要。吊車的行走路線的寬度應能滿足吊車行走需要。2.3現場安裝工藝流程總體施工順序為：先安裝主線橋鋼箱梁，然后安裝匝道橋鋼箱梁；在各聯鋼梁安裝時按照先邊跨后中跨的順序施工，以保證相應道口的交通運營不受影響；各聯鋼梁在跨中合龍處設置鋼箱梁合龍段，長度方向預留足夠的余量待現場配切后嵌入安裝合龍，完成鋼梁的架設。現場施工總體施工工藝流程如下：構件運輸進場存梁構件水平運輸構件吊裝調整及固定臨時支撐架的安裝2.4臨時支撐的設置現場臨時支撐位置與節段間環逢相對應，其頂面高程設置與鋼箱梁的工廠制造立面線形一致。現場臨時支撐采用數個鋼管格構柱連成一體形成，單柱采用四肢鋼管格構柱，其截面為6、1800 mm *1800mm，支肢選用180*8鋼管，腹桿綴條選用89*4的鋼管，所用材料材質均為Q235B，所有連接均采用焊接連接。鋼管格構柱為長度分別為0.5m、1m、2m、4m、6m等長度固定的節段，根據現場的實際需要高度，選用不同的節段。單個鋼管格構柱的大樣圖如下：為使得格構柱頂部受力時能均勻地傳遞到格構柱的各個分肢，在頂部做不小于I25a的工字鋼等材料做一個頂部剛性平臺，與格構柱進行焊接連接。底部與地基接觸，地基要承擔自上而下傳遞的所有荷載，如果豎向荷載足夠大，則對于地基承載的要求會比較高。而如果僅僅以四個主肢作用于地基上，接觸面積過小，對于地基局部壓力過大，所以考慮在格構柱底部設7、置一個底部，以增大地基的受力面積。底部一般考慮放置一部厚度為200mm，寬度為2000mm，長度大于2m的路基箱板，形式如下：格構柱對接節點可采用法蘭連接，這樣節點處理方便裝拆，螺栓可以循環利用，節點形式如下圖。相鄰兩個格構柱如需中間連接，可采用桁架式連系梁和鋼梁連系梁。中間連系梁可采用桁架式，桁架高度同格構柱的節點距，在格構柱上焊接連接板，然后用螺栓連接中間桁架，形式如下圖：中間連系梁可采用鋼梁，在桁架上焊接一塊加強板，在加強板上焊接抗剪板，用螺栓連接中間連系鋼梁，形式如下圖。中間連系梁采用螺栓連接，主要是考慮方便拆除，如果不考慮拆除也可直接焊接。格構柱支撐與相鄰橋墩結構之間設置系梁，以增強8、臨時支墩的穩定性。2.5現場二次倒運方案2.5.1場地準備工作2.5.1.1進出存梁場地的道路及工地運輸線路應滿足架設節段轉運尺寸及載重要求。2.5.1.2橋位架設前鋼梁節段的暫存場地應滿足存梁起吊架設的要求。2.5.1.3 鋼梁轉運吊裝時吊機站位點及其地基承載能力應滿足起吊方位和起重噸位的要求。2.5.2二次倒運運輸路線 二次倒運運輸路線是連接存梁場地和架設橋位的紐帶，應在滿足現場總體場地布置要求和交通組織的前提下力求運輸距離最短，以提高運輸效率，降低現場運輸成本。2.5.3運輸方法二次運輸構件長度一般不超過15m，重量不超過50t，故采用一臺60噸平板車運輸即可。2.6現場安裝時應具備的條9、件在各道路口主線橋和匝道梁安裝時，現場應具備的條件如下：2.6.1所有主墩的施工應全部完成，不應出現交叉施工現象，或相互影響的情況；2.6.2場地平整，需要回填的區域均已壓實，或至少在吊車行走和吊裝吊位位置回填后，在吊車施工時，保證地基承載力達到約11噸/平方米；2.6.3與主線橋或匝道梁相鄰跨的混凝土梁暫不架設，避免影響吊車行車和吊裝；2.6.4在主線橋施工時，現場道路將臨時改道，相關事項和手續需按交通管理部門的要求辦理；三、現場焊接3.1簡介3.1.1原材料本工程主要使用Q345qC材質。鋼材品牌、化學成分、力學性能等必須符合GB/T714-2000橋梁用結構鋼的要求。 3.1.2現場焊接10、主要工作內容包括：(1)鋼箱梁頂板對接和疊合梁頂板對接；(2)鋼箱梁底板對接和疊合梁底板對接；(3)鋼箱梁腹板對接和疊合梁腹板對接，腹板與頂板底板角接；(4)鋼箱梁內部U型肋、板肋對接，U型肋、板肋與頂板底板角接。3.1.3現場焊接特點：(1)本工程現場露天施工，必須采取必要的防風、防雨措施；(2)焊接工作量大，焊接質量要求高。本工程主要執行規范為鐵路鋼橋制造規范，全橋現場焊縫不僅要按規定進行超聲波探傷，還要進行一定比例的射線探傷。3.2 主要施工方法和技術措施3.2.1 定位焊3.2.1.1 分段鋼箱梁定位結束后，節點處應進行定位焊；3.2.1.2 糾正錯位偏差的位置必須定位焊接；3.2.111、.3 定位焊焊縫厚度和長度根據對接處的錯邊量決定，一般情況下定位焊焊縫長度80100mm，間距不大于400600mm，定位焊厚度不得大于設計焊縫厚度的1/2，定位焊施焊位置在小坡口一側。3.2.1.4 定位焊應由合格焊工施焊；3.2.1.5 定位焊的工藝參數和焊接材料同正式焊縫一致；3.2.1.6 定位焊之前，定位焊區域內的鐵銹、水分、油漆、油污等雜質應清除干凈，密封帶揭開長度滿足定位焊即可，其他地方不允許揭開；3.2.1.7 定位焊結束后應檢查焊縫外觀，不允許存在氣孔、夾渣等可能熔入正式焊縫之內的缺陷，焊縫起弧、收弧處應平緩過渡以便于正式焊縫的連接；3.2.1.8 定位焊如果出現裂紋時，必須12、在焊接工程師的指導監督下，將該定位焊縫全部清除，確認未影響母材時，按原工藝重新施焊。3.2.2 焊前檢查定位焊結束正式焊接前，應對分段鋼箱梁對接節點處的間隙、錯邊量、三維坐標進行檢查，并做好相關的記錄確認工作，確認合格后方可進行正式焊接。3.2.3 焊接3.2.3.1 焊接時的環境要求：環境溫度：5環境濕度：80%3.2.3.3 焊接方法及其工藝參數見表四除匝道梁頂板對接焊縫采用CO2氣體保護焊打底、埋弧自動焊填充蓋面的焊接方法外，其他焊縫均采用CO2氣體保護焊進行焊接。焊縫返修時當返修長度較短（小于400mm）時采用手工電弧焊進行焊接。表四 焊接方法及其工藝參數焊接方法焊接工位焊絲或焊條保護13、氣體或焊劑保護氣體流量（L/min）電流（A）電壓（V）焊速（m/h）牌號直徑CO2氣體保護焊平焊E501T-11.2CO218-20260-28028-30-仰焊立焊E501T-11.2CO218-20180-20026-28-埋弧自動焊平焊H08Mn2E5.0SJ101q-680-72029-3224手工電弧焊平焊E50153.2/4.0-160-19025-28-仰焊立焊E50153.2/4.0-120-16022-25-3.2.3.4 焊接順序合理的焊接順序和焊接方向對于預防焊接變形和減小焊接應力非常重要，因此本工程所有焊縫施焊時應遵循對稱、均勻、同步、先長后短的原則進行。（1） 鋼箱14、梁在橋位梁既有順橋向分段，又有橫橋向分塊，為了最大程度的減小焊接應力，控制焊接變形，應遵循先施焊縱向分段內的縱縫將橫橋向分塊連接形成縱向節段，再施焊縱向分段間的橫橋向焊縫將順橋向分段連接形成架設節段。同時，要求節段縱橫焊縫的施焊相對于分段（塊）間的匹配拼裝滯后12個節段，以確保梁段間的整體匹配性。（2） 整節段梁的焊接主要有頂板、底板縱向（順橋向）對接，橫隔板對接及橫隔板與腹板T型角接。焊接時先同時同向焊接頂板、底板對接焊縫，再焊橫隔板對接焊縫或橫隔板與腹板的T型角接焊縫。（3）整節段梁吊裝到位后，鋼箱梁架設節段之間的環縫施焊可按照節段間環縫形成的順序依次施工，待各聯鋼梁環縫施焊完畢再拆除各臨15、時支架，完成鋼梁的體系轉換達到成橋使用狀態。每條環縫（橫橋向對接焊縫）焊接順序相同。具體如下：a、 向上立焊直腹板對接焊縫，b、 向上立焊斜腹板對接焊縫c、 從中間往兩邊焊接頂板、底板對接焊縫d、 以上焊縫探傷合格后拼裝焊接U肋嵌補段及球扁鋼嵌補段。可多點同時焊接，先焊對接焊縫，再焊其與頂、底、腹板的T型角接焊縫。3.2.3.5 焊接采用多層多道焊。（1）多層多道焊的接頭應錯開，每層焊道的高度在4-5mm之間；（2）每道每層之間要求嚴格清渣，自檢前層前道焊縫無裂紋等缺陷后，方可進行下道下層的焊接，直至焊接完成；（3）每層每道宜連續施焊。3.2.3.6 焊縫清根使用碳弧氣刨，用磨光機清除滲碳層，16、直至露出金屬光澤，保證打磨后深度一致。氣刨工藝參數見表五。表五 碳弧氣刨工藝參數規范參數電極直徑備注8mm10mm電流（A）280-330380-450使用I500A直流焊機，正接空氣壓力（kg/cm2）3.5-4.04.0-5.0弧長（mm）1-21-23.2.3.7 焊后打磨焊接結束后應將焊縫表面打磨平整。焊縫的打磨方向應與焊縫受力方向一致，余高應光滑過渡到母材表面，過渡區焊縫邊緣不得有咬邊。3.2.3.8 焊接檢驗焊接完畢，應按自檢、互檢、專檢程序進行檢驗。所有焊縫都必須在冷卻后在全長范圍內進行外觀檢查，并做好檢查記錄。焊縫外觀檢驗合格，并待焊縫冷卻至室溫24小時后進行無損檢測。具體檢測17、方法和檢測范圍按焊接工藝執行。對經超聲波探傷檢驗不合格者，必須對該梁上的同類焊縫全部進行探傷檢查。并對有超標缺陷的焊縫進行返修，返修部位仍需進行100的無損探傷，且符合相關規定。3.2.3.9 焊縫返修（1）外觀缺陷：焊縫焊瘤、凹陷、弧坑等表面缺陷，應使用打磨、碳刨等有效方法進行清除后補焊；（2）內部缺陷：經檢測的現場焊縫需返修時應按鐵路鋼橋制造規范的有關規定進行返修；（3）焊縫缺陷較長（L400mm）時，采用CO2氣體保護焊或埋弧自動焊按原工藝參數進行焊接。焊縫缺陷較短（L400mm）時，采用手工電弧焊焊接之后用砂輪打磨勻順；（4）返修前應認真確定返修的范圍，焊縫返修次數不宜超過兩次。3.218、.3.10 嚴格焊接工藝紀律（1）所有的焊接應按照已批準的焊接工藝進行，如果改變焊接工藝，需重新進行評定；（2）所有焊接的引弧必須使用引弧板或在焊接區域內進行，不允許在母材表面隨意引弧；（3）焊接完成后的焊縫應對名稱、編號、焊工信息、焊接日期及參數、質量情況等進行記錄；（4）坡口清理后，應在2小時之內進行焊接以防坡口被再次污染。3.3 防風、防雨及安全措施3.3.1 本工程施工季節雨水較多，為了保證焊縫質量，滿足進度要求，必須考慮足夠有效的防風防雨措施。3.3.1.1 頂板焊接時需搭設防雨棚，在焊縫上部，橫橋向方向用腳手管子搭設高1.5米，寬1米的框架，框架外覆蓋三防油布；3.3.1.2 底板焊接時需搭設焊接操作平臺，平臺寬度1米，平臺距離底板下平面1.2米，平臺欄桿距離底板下平面不大于100mm，欄桿內側覆以三防油布；3.3.2為了保證職工的身體健康，鋼箱梁內部焊接時需強行通風，具體措施為將軸流風機產生的風通過一個分配器，然后用通風軟管送至每個焊接工位附近。