勞動湖水系文化北大橋工程主塔制作工藝

范化敏

（中鐵二十二局集團第一工程公司）

1 工程概況

齊齊哈爾勞動湖水系文化北大橋工程，位于齊齊哈爾市區(qū)，新建文化北大橋跨越勞動湖水系，橋梁起點側設置平面交叉連接文化大街，橋梁終點側通過引道落地至規(guī)劃路，道路設計全長為280m，其中跨越勞動湖水系主橋采用（60+10）m 無背索斜拉橋。主塔采用拱形塔，塔高32.7m，橋面以上高度為27.5m，高跨比0.46:1。塔柱為箱型截面，截面尺寸：橫向寬度為1.8m，縱向為變寬度，有2.8m-4.5m；斜拉索塔上錨固方式采用鋼錨箱方式，鋼梁采用正交異形扁平箱梁，梁高1.1m。該梁是由頂板、底板、腹板、加勁肋板、橫隔板等單元件組成。標準節(jié)段鋼梁頂板厚度為16mm，板寬為26.6m；底板厚度為16mm；腹板厚度為16mm 和25mm。主梁采用工廠分塊加工制作，工地現(xiàn)場拼裝架設完成。

2 拼裝工藝流程

此項目塔為箱型結構制作時視為箱梁，在加工制造時將其側放加工。

2.1 下料

下料應進行嚴格檢查，各種誤差應滿足有關規(guī)范的要求。切割工作可選用火焰車床切割或等離子車床切割，切割要求規(guī)范如下表。切割完成后，需要及時清理鋼材邊緣的熔瘤、毛刺、冷作硬化層和飛濺物。下料完后后應按照圖紙要求在鋼板上標清零件編號、鋼板里程方向及坡口尺寸，零件型號書寫應與圖紙相同，并字跡清晰。下料誤差控制見表1。

表1 下料誤差控制表

2.2 胎架施工

由于構件高體型大,為了保證主塔的整體和精確性，按照1:1 比例，將整個主塔放倒，采用側身胎架的形式，為了保證錨箱的準確性，在搭設胎架時建立坐標系在整個施工過程中進行測量監(jiān)控，保證胎架的位置、高程準確。由于構架較大焊接變形后矯正困難，因此在在搭設胎架時采取反變形措施（確定其焊后變形趨勢及量值，針對這些變形方向和量值設計反變形焊接胎架）。在搭設胎架時還要考慮鋼梁和主塔的橫坡、縱坡及預拱度。對胎架地線、標高進行核查嚴格控制在3mm 以內，胎架應設置地錨、橫撐和掃地撐保證足夠的強度、穩(wěn)定性，以保證構件在拼裝、焊接、矯正時的精度，控制焊接收縮和焊接變形。在焊接完斜撐，并且打完地錨后再進行測量標高。

2.3 單元件制作

（1）焊接材料：按圖紙要求進行選材、存放，主材和焊絲、焊劑注意防潮。嚴格安裝設計圖紙要求使用焊材。不得出現(xiàn)降低焊材、焊劑等級或將實芯、藥芯焊絲混用情況。

（2）隔板單元件預制：主材檢驗→數(shù)控下料→檢查下料尺寸→自動切割機切割開坡口→檢查→隔板與加勁板、人孔拼裝→檢查→標號儲存。

（3）底板單元件預制：主材檢驗→數(shù)控下料→檢查下料尺寸→半自動切割→埋弧焊底板對接→按拼版圖組成整體→檢查→底板定位線放樣、劃線→檢查→進行下道工序。

（4）腹板單元件預制：主材檢驗→數(shù)控下料→檢查下料尺寸→半自動切割開坡口→按拼板圖安裝腹板→腹板焊接→按排板放樣、劃線→安裝加勁板→檢查→標號儲存。

（5）拼裝：裝配過程中頂?shù)赘拱逖b配前需和拼板圖對準編號，按圖紙方向安裝，按圖紙要求開坡口（板厚變化段需開過渡坡口），坡口開完及要清理表面的氧化鐵和鐵屑。主塔底板拼裝時必須與胎架連接成一體保證主塔的整體性。由于板材較厚，腹板成曲線型，隔板與底版不是垂直90°，而且對錨箱安裝的精度要求很高為拼裝增加很大難度。

腹板安裝前需將隔板按照隔板定位線點焊到定位線上，將腹板一側與底板焊接，用錨固裝置固定好，另一側通過烤火矯正和導鏈，將腹板制作成曲線型，在施工過程中嚴格按照底板邊線和隔板定位線來控制腹板的線性，每烤火矯正成形一段馬上定位焊固定好，腹板固定好檢查線性合格后進行焊接。

主塔箱內的隔板與底板不是90°垂直，在施工中通過底板上的隔板定位線和腹板上的隔板定位線嚴格控制隔板的角度，來保證圖紙要求。

3 焊接工藝

3.1 主要焊縫的焊接工藝要求

(1)腹板與頂、底板拼裝要求密貼，不得有裝配間隙；

(2)裝配時應在坡口反面進行腹板與頂、底板的定位焊；

(3)鋼箱梁主體箱內焊接主要包括橫隔板和支座隔板與頂?shù)装濉⒏拱迮c頂?shù)装澹瑸榉乐鬼敗⒌装遄冃螒獙ΨQ焊接，在施焊過程中先立角，再平角；先縱縫，在橫縫；

(4)對箱內主體框架焊接時，先進行四條主角焊縫的手工打底焊，焊接完成注意清根，然后按照工藝要求進行下一道焊接；

(5)剪力釘焊接前在鋼板上做焊接試驗確定焊接參數(shù)。當外觀檢查合格后進行錘擊試驗，敲擊30°，觀察焊縫根部是否出現(xiàn)裂紋情況，如檢查合格檢查后后可進行正常的施工焊接。在施焊前保證場地平坦，在焊縫金屬完全凝固前不允許移動焊槍。剪力釘焊接前檢查磁環(huán)是否受潮，環(huán)境溫度是否大于0℃，相對濕度是否小于80%，鋼板表面是否干燥。

(6)定位焊要求：

①定位焊焊接時在保證焊腳尺寸的同時，不得大于設計焊腳尺寸的1/2；長度易在50mm～100mm。

②定位焊不得有焊縫缺陷，對于有缺陷的定位焊縫，須先查明其原因，再處理缺陷，保證定位焊受力要求；

(7)埋弧自動焊：在焊接前檢查在焊縫端部是否設置引弧板，引弧板長度易80-100mm，焊接過程中不應斷弧，若有斷弧情況發(fā)生必須按1：5 的比例開坡口，并搭接50mm 再引弧施焊，焊后將搭接口的焊縫修磨勻順，焊接前保證焊道兩側平順，保證埋弧焊行走軌跡平穩(wěn)使焊縫美觀。

(8)任何焊縫在焊接前都應清除待焊部位的氧化鐵、油污、鐵銹等有害物，使待焊接部位表面干凈、露出金屬光澤。

3.2 焊縫質量要求及檢驗

(1)外觀質量：焊腳飽滿，焊縫不得存在咬邊、裂紋、焊瘤和表面氣孔等缺陷；

(2)對接焊縫內部質量：對接焊縫、熔透焊縫為Ⅰ級焊縫，其他焊縫要為Ⅱ級焊縫。焊縫質量分級見表2。

表2 焊縫質量分級

腹板與頂?shù)装彘g熔透角焊縫 I 級 超聲波 懸臂梁與箱梁間熔透角焊縫 I 級 超聲波 腹板與頂?shù)装彘g不熔透坡口角焊縫 II 級 超聲波 支座處橫隔板與頂?shù)装宓钠驴诮呛缚p I 級 超聲波 普通橫隔板與梁頂?shù)赘拱宓慕呛缚p II 級 超聲波 U 型肋坡口角焊縫 II 級 磁粉 開坡口加勁肋角焊縫 磁粉

（3）電焊工和焊縫檢測人員須持證上崗，且只能從事資格證書規(guī)定范圍內的工作；在環(huán)境溫度、濕度滿足規(guī)范要求進行焊接，主要構件在裝配完成后24 小時內進行焊接；所有焊縫外觀質量檢驗達標后，才可進行無損探傷檢測，無損探傷檢測應在焊接完成24h 后進行。

（4）對于不滿足圖紙及規(guī)范要求的焊縫，要及時進行處理，氣刨清除焊縫缺陷的位置（如缺陷是裂紋需向兩側延伸50mm），氣刨出有利于返修的坡口，并打磨掉氧化鐵使焊道露出金屬光澤，相同位置的焊縫缺陷返修次數(shù)不宜超過兩次。

3.3 控制焊接變形

由于此項目鋼板較厚，防止后期產生變形不好矯正，在施工時嚴格控制焊接溫度、速度、焊接順序、電流等不利因素；

（1）在溫度方面：對屈服強度345MPa 以下，淬硬性不強的鋼材采用較小的熱輸入，盡可能不預熱或適當降低預熱、層間溫度；優(yōu)先采用熱輸入較小的焊接方法，如CO2 氣體保護焊。

（2）焊接速度：保證勻速焊接，埋弧焊焊速380-440（mm/min）,CO2焊接180-220（mm/min）。

（3）焊接順序：采用對稱焊接對減少應力變形很有利，原則上先焊對焊縫，反焊角焊縫。對十字型焊縫和T 字型焊縫，更應采取正確的順序，避免焊接應力集中，保證接頭焊接質量。

（4）電流電壓的的控制：埋弧焊電流控制在475-575A，電壓27-30V；CO2 打底焊電流控制在240-260A，電壓24-26V；CO2 填充、蓋面焊電流控制在260-280A，電壓28-30V.

4 結束語

本工程加工制造流程較復雜，需要控制的節(jié)點較多，為施工增加一定難度。但合理的制造工藝可以提高產能，增加鋼結構工程的施工質量，為工程建設增值。