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合繁路人行天橋施工技術(shù)

作者：戴 陽 等    
時間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]
合繁路人行立交天橋是合肥市年度重點工程，人行立交天橋主體結(jié)構(gòu)為鋼桁架結(jié)構(gòu)體系，主材選用Q345qc，全焊接結(jié)構(gòu)。焊接質(zhì)量方面所有熔透焊縫在整個工程實施過程中經(jīng)過兩個第三方檢測機(jī)構(gòu)超聲波探傷一次性檢驗合格。
    摘 要：合繁路人行立交天橋是合肥市年度重點工程，人行立交天橋主體結(jié)構(gòu)為鋼桁架結(jié)構(gòu)體系，主材選用Q345qc，全焊接結(jié)構(gòu)。焊接質(zhì)量方面所有熔透焊縫在整個工程實施過程中經(jīng)過兩個第三方檢測機(jī)構(gòu)超聲波探傷一次性檢驗合格。吊裝一次性就位，經(jīng)過專家組推薦，目前該工程正在申報安徽省建筑業(yè)最高獎-黃山杯獎。
    關(guān)鍵詞：人行立交天橋 鋼桁架體系 焊接工藝 吊裝工藝

    1、工程概況
    合繁路人行立交天橋位于合肥市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)的繁華大道與合安路交口處。合肥市2007年年度重點工程，是按景觀設(shè)計的人行箱梁橋，主要解決行人過往，保障行人安全，提高車輛通行能力和創(chuàng)造新街景（圖1），緩解城市交通的作用。

    人行立交天橋主體結(jié)構(gòu)為鋼桁架結(jié)構(gòu)體系，天橋穿合安路跨度約78米，穿繁華大道跨度約51米，最大單跨39米（詳見總體平面布置圖圖2）。橋面總長度約420米，凈空高5米，橋面凈寬4米。設(shè)五部自動扶梯和八部人行梯道，頂棚采用8+1.4+8鋼化夾膠玻璃,護(hù)欄采用不銹鋼扶手和6+1.4+6鋼化夾膠玻璃組成。。主橋均為箱形構(gòu)件，箱形斷面為□650×200×12×14-□200×200×12×14等規(guī)格，由底板、隔板、頂板、腹板等焊接而成。主橋梁下平聯(lián)端橫梁板厚14-20mm，腹桿板厚12-14mm，上、下弦桿板厚為12-14厚，鋼支撐板厚12-14mm。鋼箱梁起拱高度均為80mm。
    天橋主要結(jié)構(gòu)部件均采用Q345qc全焊鋼結(jié)構(gòu)。

    2、工程特點
    本工程特有的結(jié)構(gòu)特點、超長、寬的桁架單元及建筑美觀性要求，使其鋼結(jié)構(gòu)工程富有個性。特別是桁架的構(gòu)造，更顯示出鋼結(jié)構(gòu)造型的獨有魅力，同時也大幅度增加該工程的施工難度?，F(xiàn)從其結(jié)構(gòu)制造、安裝及結(jié)構(gòu)本身的特點總結(jié)其技術(shù)難度，歸納如下：
    1.人行天橋為全鋼結(jié)構(gòu),其所有連接位置均為焊接,鋼桁架和扶梯的橫向?qū)雍缚p均為一級全熔透焊縫，均需進(jìn)行100%超聲波探傷，并需進(jìn)行10% X射光攝片檢查；縱向?qū)雍缚p及腹板和面板、底板相交的角焊縫均為二級焊縫，進(jìn)行20%探傷。鋼箱梁對接節(jié)點復(fù)雜，焊縫長，焊接位置多樣，經(jīng)統(tǒng)計本工程一級焊縫共計3588條，二級焊縫共計10549.6m。（圖3）

    2.根據(jù)現(xiàn)場施工要求，主梁必須在工廠分段制作，整體預(yù)拼裝，現(xiàn)場組裝后整體吊裝。而主梁尺寸較大，焊接量大，在制作時要考慮焊接變形及吊、翻轉(zhuǎn)等施工操作時的變形，在主梁成型過程中要采取必要措施，來保證主梁各尺寸的精度要求及主梁豎曲線、拱度的設(shè)計要求。因此加工制作及安裝均要求控制好尺寸精度，便于現(xiàn)場安裝順利進(jìn)行。（圖4）
    3.由于主梁吊裝需橫跨道路，影響道路交通，故主梁吊裝必須在夜晚23∶00至凌晨6∶00之間一次性完成，因此應(yīng)做好各項吊裝準(zhǔn)備工作，編制詳細(xì)的吊裝作業(yè)設(shè)計，充分考慮各種因素的影響，保證單榀主梁在一夜之間能夠吊完（詳見立面布置圖圖5）。

    4.由于主梁及鋼平臺超長、超寬，運(yùn)輸也是難點之一。因此在運(yùn)輸時應(yīng)選擇晚上進(jìn)行且設(shè)置信號燈，運(yùn)輸前將運(yùn)輸方案報交管局審查，運(yùn)輸過程中請交管局協(xié)助開道、引車及封路，以保證主鋼構(gòu)件安全、及時運(yùn)到現(xiàn)場。
    3、施工技術(shù)
    3.1鋼箱梁加工制作
    1.由于主橋鋼箱梁體積龐大，且長度均超過運(yùn)輸要求，故每跨鋼箱梁分段制作，成型后在出廠前實施整體預(yù)拼裝，預(yù)拼裝及裝車采用車間雙橋式行車進(jìn)行，鋼箱梁及鋼平臺在車間制作時充分發(fā)揮車間半自動切割機(jī)，埋弧自動焊機(jī)及箱形梁生產(chǎn)線的優(yōu)勢，保質(zhì)、保量的完成了鋼構(gòu)件的制作。
    2.針對橋梁鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接量大的特點,本工程箱梁焊接采用CO2氣體保護(hù)焊與埋弧自動焊相結(jié)合的焊接方法，部分仰焊部位采取手工電弧焊。箱形頂板為平焊縫，適用于埋弧焊小車行走，在此位置采取CO2氣體保護(hù)焊打底、埋弧自動焊補(bǔ)充蓋面的焊接方法，即提高了焊接效率又能夠保證焊縫根部質(zhì)量，且焊縫外觀質(zhì)量高。其他位置焊縫主要采用了CO2氣體保護(hù)焊，個別仰焊部位采取手工電弧焊。
    3.根據(jù)主梁構(gòu)造特點及以往制作鋼天橋鋼箱梁的經(jīng)驗，主橋鋼箱梁在車間制作時采用倒裝法施工，即先制作梁頂板，然后在其上安裝橫隔板，兩側(cè)腹板及縱向加勁肋，待上述焊接完成后，再安裝梁底板，
    最后焊接成型。
    4.為了保證梁頂板制作時板面不變形，車間制作嚴(yán)格按照《焊接工藝評定》要求的焊接順序施工，鋼板拼接縫拼接時由中間開始向四周施焊，未施焊的拼接縫先不點焊，讓鋼板自由收縮，對于焊接變形處首先采用大錘錘擊矯正，采用大錘錘擊時加設(shè)錘墊，防止凹痕和損傷，焊接變形校正完后方可施焊下一道焊縫。
    5.鋼桁架在制作前，由施工圖轉(zhuǎn)化而成的施工詳圖真實的體現(xiàn)設(shè)計者意圖，并經(jīng)設(shè)計單位確認(rèn)；下圖為L6桁架經(jīng)過和設(shè)計院、安裝現(xiàn)場確定后的分段及起拱圖。根據(jù)桁架結(jié)構(gòu)特點，確定在節(jié)點處起拱，這樣便于節(jié)點與節(jié)點之間的箱形梁制作，其他桁架參照此分別確定分段和起拱。

    6.桁架弦桿、腹桿的節(jié)點板與桿件焊接處以節(jié)點中心為基準(zhǔn)留企口且弦桿在不同節(jié)點處分別加放不同的焊接收縮余量，以控制焊接應(yīng)力變形導(dǎo)致構(gòu)件精度影響。

    7.構(gòu)件的拼裝成型由熟練拼裝工進(jìn)行，拼裝順序根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、焊接方法和焊接順序等因素決定，連接表面及焊縫每邊30－50mm范圍內(nèi)的鐵銹、毛刺和油污必須清除干凈。當(dāng)有隱蔽焊縫時，先預(yù)施焊，經(jīng)檢驗合格后方可覆蓋。成批構(gòu)件拼裝安排在拼裝胎具內(nèi)進(jìn)行，布置拼裝胎具時充分考慮預(yù)留出焊縫收縮量及齊頭加工的余量。在加工時為減少變形,盡量采用小件組焊,經(jīng)矯正后再大件組裝,胎具及裝出的首件必須經(jīng)過嚴(yán)格檢驗，方可大批裝配。

    8.出廠桁架桿件按詳圖和原始資料的編號辦法打鉛印和對中標(biāo)記，并用白色油漆在構(gòu)件醒目處書寫桿件編號。
    3.2鋼箱梁吊裝
    1.現(xiàn)場二次拼裝、裝配焊接
    A、根據(jù)現(xiàn)場整體吊裝的需要，現(xiàn)場拼裝實行立體拼裝，以整體桁架兩側(cè)中心為基準(zhǔn)，作桁架的基準(zhǔn)線，按1:1放出整體大樣，進(jìn)行立式拼裝。（圖6）
    B、由于主桁架設(shè)計有起拱要求，在組裝時將主桁架上弦桿的位置按照設(shè)計圖樣要求進(jìn)行調(diào)整，+值上抬、-值下調(diào)，同時對胎架進(jìn)行修正。
    并檢驗胎架尺寸，符合設(shè)計和施工圖要求后，將桿件吊裝到位，裝配上下弦桿、腹桿和連接桿，分段點確定起拱值后，用輔助材料做支撐，保證構(gòu)件定位，尤其是分段處變形控制和定位。

    C、焊接變形和應(yīng)力控制
    (a)人工施焊時構(gòu)件焊縫由中間向四周施焊；
    (b)收縮量大的焊縫先施焊；
    (c)對稱布置的焊縫由兩人同時施焊。
    2.構(gòu)件二次倒運(yùn)
    因二次拼裝場地距吊裝現(xiàn)場還有一段約100m距離，鋼桁架現(xiàn)場組裝成形后，構(gòu)件長達(dá)80m、寬度達(dá)4.6m，因此構(gòu)件二次倒運(yùn)也是本工程的施工難點。構(gòu)件二次倒運(yùn)過程中需注意構(gòu)件的扭曲變形，根據(jù)桁架結(jié)構(gòu)特點及現(xiàn)場轉(zhuǎn)運(yùn)道路現(xiàn)狀選用平板車（約20m長度左右一輛）將構(gòu)件移動到指定的吊裝位置，在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中采取相應(yīng)的措施以控制移動同步。（圖7）

    根據(jù)施工現(xiàn)場實際和周邊區(qū)域大型起重機(jī)保有情況,主要施工機(jī)具選用200t汽車吊1臺、130t汽車吊2臺、50T汽車吊1臺，吊裝實行雙機(jī)抬吊作業(yè)。
    4.吊裝順序
    A、鋼桁架運(yùn)至吊裝區(qū)域后，由吊車先將桁架吊起(130T吊車的臂桿長度和工作幅度必須控制在10.7米和5.5米范圍內(nèi),200T吊車控制在20.4米和6米范圍內(nèi))，放到附近地面上，放置平整。在吊車的回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)將鋼桁架向相應(yīng)位置移動。根據(jù)實際情況移動分步進(jìn)行。每移動一次都需將鋼桁架墊平穩(wěn)，防止桁架變形。
    B、鋼桁架端部移動到距離平臺5m位置放平，以保證桁架能順利起吊；
    C、桁架到位后，吊車停放平臺附近（根據(jù)實際情況及吊車能力確定）先進(jìn)行試吊，將鋼桁架吊起50cm高時檢查吊車的各項參數(shù)，是否符合吊裝要求。符合要求后，開始起吊。
    D、桁架吊起，比平臺高出50cm時，停止上升，開始同時平移。平移到位后緩慢下降，下降時將桁架位置確定，確保下降過程中桁架就位（桁架中心線與平臺牛腿中心線吻合），無須再校正，如不就位將桁架重新吊起，直至桁架就位。
    E、由于主梁吊裝需橫跨道路，影響道路交通，因此主梁吊裝必須在夜晚23∶00至凌晨6∶00之間一次性完成。圖8

    3.3施工經(jīng)驗及總結(jié)
    1.在本工程的實施過程中，為保證工程質(zhì)量，技術(shù)上公司采用多種方法：坡品優(yōu)化設(shè)計上，在保證全熔透及焊接質(zhì)量的前提下，改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)備，盡量減小焊縫橫截面面積；設(shè)計制作能夠適應(yīng)小坡口埋弧自動焊的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)；
    2.為防止箱體焊接時翼緣板起拱、下塌與整體變形，箱體組裝過程中在箱體內(nèi)部增設(shè)三角形與長方形的工藝隔板；焊接工藝上，綜合運(yùn)用了焊接技術(shù)、質(zhì)量控制等方面的知識，對技術(shù)難點部分進(jìn)行重點攻關(guān)，從工藝上保證加工的質(zhì)量；為控制整體尺寸與滿足焊接工藝，保證加工質(zhì)量，解決超噸位構(gòu)件翻身難的問題設(shè)計加工制作旋轉(zhuǎn)胎具等；
    3.在正式鋼構(gòu)件制作前，技術(shù)交底非常重要，使制作人員能夠充分了解設(shè)計思路，制作的程序以及工藝執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)等；
    4.技術(shù)人員應(yīng)充分保持與設(shè)計人員的溝通，因為一個項目在制作過程中不可能不遇到問題，關(guān)鍵遇到問題時應(yīng)及時協(xié)商解決，同樣遇到一些特殊節(jié)點，在設(shè)計時不一定就能面面俱到，需靠生產(chǎn)過程中工藝處理來達(dá)到設(shè)計目的，但在實施之前應(yīng)將制定好的方案報設(shè)計院確認(rèn)；
    5.圖紙會審工作很重要，特別向這樣大的工程，在會審時施工單位可與設(shè)計人員做到面對面的溝通交流，特別是搞清楚工程施工所參照的標(biāo)準(zhǔn)及執(zhí)行的規(guī)范等，如本工程施工控制按照市政工程、焊縫要求按照鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范執(zhí)行。
    4、結(jié)束語
    富煌公司在承接該項工程的施工過程中，對安全、質(zhì)量、工期做到全方位的控制，組織機(jī)構(gòu)健全、人員落實到位、組織措施得力，從而全面保證了整個人行天橋工程順利完工。特別是焊接質(zhì)量方面所有熔透焊縫在整個工程實施過程中經(jīng)過兩個第三方平行檢測機(jī)構(gòu)超聲波及射線探傷一次性檢驗合格。在施工過程中將安全文明擺在首要位置，倡導(dǎo)人人講安全，處處講文明。施工嚴(yán)格按圖紙規(guī)范進(jìn)行施工，每道工序嚴(yán)格把關(guān)，不合格產(chǎn)品嚴(yán)禁出廠使該項工程質(zhì)量優(yōu)良，并取得了業(yè)主、設(shè)計及監(jiān)理的高度評價和贊揚(yáng)，經(jīng)過專家組推薦，目前該工程正在申報安徽省建筑業(yè)最高獎-黃山杯獎。

    參考文獻(xiàn)：
    1、《起重設(shè)備安裝工程施工及驗收規(guī)范》（GB50278-98），北京：中國計劃出版社，1998。
    2、王國凡，《鋼結(jié)構(gòu)焊接制造》，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004
    3、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》.北京:中國計劃出版社,2002
    4、《城市道路與橋梁施工驗收規(guī)范》,北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003
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