钢结构桥梁钢箱拱综合项目施工新工法.doc

钢构造桥梁钢箱拱施工工法（中铁七局集团武汉工程有限公司）一、前言在桥梁建设中钢构造桥梁已得到了较多应用。西安浐灞生态区1号桥工程为钢箱拱简支钢箱梁拱桥，其钢箱拱节段为八角型截面呈横桥向外倾20，形成蝴蝶造型，体现了钢构造桥梁造型美观，有施工快捷等突出长处。通过技术攻关，为钢箱拱制作和安装积累了经验。该技术通过中铁七局组织技术鉴定，并获得了科技成果一等奖。随着钢构造桥梁在公路工程中广泛应用，通过总结，形成工法，以指引类似工程施工。二、工法特点1、钢箱拱采用工厂化分节段制作，施工现场逐节拼装。2、钢箱拱节段单元按照运送容许最大长度进行工厂化制造，减少了现场安装焊接工程量，有助于保证工程质量。3、钢箱拱节段单元运送时采用特制锁具进行保护，有效避免运送过程中也许对钢箱拱节段单元导致变形。4、钢箱拱节段现场安装时暂时固定支撑，采用“贝雷架”构成，可节约大量辅助钢材。5、现场安装操作简朴，可避免考虑焊接变形对安装施工影响，简化了施工环节。6、安装施工安全可靠，安装精度高，钢箱拱几何线形可得到有效保证。7、钢箱拱节段制作及运送与现场暂时支撑设立可同步进行，安装时有4个工位可同步施工，可缩短安装施工工期，经济效益及社会效益明显。三、合用范畴 本工法适合于浅水各种钢构造桥梁中钢箱拱构造施工。四、工艺原理钢箱拱节段在工厂以“无余量”制作，相邻节段经预拼装匹配后焊装特制锁具运送到现场，现场安装时只需控制定位锁具空间位置即可保证安装精度。现场采用支架定位，安装顺序为由下而上，安装一种钢拱节段后随后固定焊好一种节段。合拢前钢拱始终有一种自由端，不存在钢箱拱节段焊接内应力。节段端口控制点进行三维测量调节。合拢安装时，采用千斤顶来顶开最后一条焊缝间隙，可保证钢箱拱节段内应力达到最小限度。五、施工工艺及要点（一）、工艺流程施工准备钢箱拱节段工厂制作现场暂时支撑柱安装施工安装准备预拼装、焊锁件钢箱拱节段端口托架安装钢箱拱节段端口测量调节拱脚座安装钢箱拱节段节段安装钢箱拱节段端口测量调节暂时支撑基本布置钢箱拱节段运送箱拱外涂装焊缝探伤检查合格焊缝探伤检查合龙节段安装焊缝探伤检查整顿资料竣工交验合格合格 图1：工艺流程图（二）、钢箱拱节段工厂制作1、钢箱拱节段工厂制作原则尽量在当前运送设备容许范畴内进行钢箱拱节段节段划分，以增长钢箱拱节段刚度，减少现场安装焊接工程量和暂时支撑柱数量。钢箱拱节段长度普通在 11 米、重量在 30 吨左右。钢箱拱节段采用在工厂以“无余量”精密控制进行制作，钢箱拱节段各零件以CAD图精准放样，用全自动电脑数控切割机下料。零件放样时，将钢箱拱节段安装时节段间环缝焊缝收缩量及钢箱拱节段预抛高量作为修正值计算在内。2、拱脚节段制作时，不必考虑修正值，完全按设计节段几何规定制作。3、钢箱拱节段其他节段制作时，安装时自由端按设计值制作，另一端，按焊缝预留间隙和焊缝收缩量进行修正制作。吊索锚箱横隔板修正值图2：中间钢箱拱节段制作规定示意图钢拱顶板安装自由端安装焊接端钢拱底板箱拱理论端口箱拱制作端口箱拱理论端口吊索锚箱横隔板4、合龙节段制作时，其一端按箱拱制作端口规定解决，另一端预留100 mm切割余量。5、钢箱拱节段节段制作完毕后，进行相邻节段间预拼装。以保证钢箱拱节段线型，端口外形尺寸及匹配性，吊杆相对位置，标记线（定位线，检查线，轴线等）。预拼装必要在特制胎架上进行。预拼装应以箱拱空间位置为基准，兼顾端口平齐。经预拼装后箱拱节段，在两相邻端口焊装暂时连接件（锁件）。钢箱拱节段节段现场安装时，只要将暂时连接件对齐就可恢复预拼装后对的线形。6、焊缝检测按照建筑钢构造焊接技术规程（JGJ81-）有关条款规定进行实验和检测。（三）、钢箱拱节段安装支撑柱施工1、钢箱拱节段安装支撑柱混凝土基本必要贯彻在稳定土层上。2、支撑柱主体采用“贝雷架”，以节约辅助钢材用量。3、依照钢箱拱节段外形，在支撑柱上安装“托架”。操作平台钢箱拱节段节段安装暂时支撑架“贝雷架”支撑柱托架牙板图4：钢箱拱节段安装暂时支撑及操作平台图3：以“贝雷架”为主体钢箱拱节段安装支撑柱4、搭设操作平台，便于对钢箱拱节段进行空间位置调节和施焊，同步可保证施工人员安全。5、将各支撑柱用钢桁架连接在一起，以保证拱节安装图5：支撑柱用钢桁架连接时支撑柱稳定性。（4）、现场钢箱拱节段安装1、拱脚节段安装是整个钢箱拱节段安装工程重要环节。必要保证其底部轴线定位精确，特别是上部端口各控制点三维坐标值。用2台吊车抬吊钢箱拱节段节段2、中间钢箱拱节段在安装时不必考虑环缝焊接变形影响。对正在安装节段自由端，如其控制点超过了规范规定，可在环缝间隙上作局部调节，使之满足安装规定。环缝焊接时可不必考虑温度和日照影响，但必要有防雨和防风办法，焊接工作可全天候进行，焊缝质量按照有关规定检测。3、合理、对的焊接顺序是防止焊接变形重要手段，采用多人对称焊接，用陶质衬垫，尽量避免仰焊。均可有效防止焊接变形。4、钢箱拱节段吊装可在地面吊装或在钢箱桥面上进行图7：钢拱环缝焊接顺序图（箭头表达焊接方向）上角板底板下角板下角板上角板腹板顶板腹板吊装，吊装时采用2台吊车进行抬吊。5、对温度、日照影响，重要是控制测量时间。对端口各控制点测量不得在阳光照射下进行。由于在阳光照射下，钢箱拱节段上部吸热大，下部吸热小，而引起温差变形。因此，测量时间必要放在日出前、日落后或在阴天进行。（5）、钢箱拱节段安装轴线控制测量1、钢箱拱节段安装时测量控制，采用全站仪坐标放样程序，按照导线进行精密测量。2、钢箱拱节段轴线是虚，因此取钢箱拱节段端口为控制点。事先导出各控制点三维坐标值，列表待验。（6）、钢箱拱合拢节段施工办法1、在合拢前精准测量合拢段间距离。测量工作不得在日照下进行，必要在当天日出前、日落后或阴天，且气温最稳定期段进行。对合拢段制作余量切割也必要在测量气温同条件状态下进行。2、合拢节段制作余量切割时，只考虑预留一条焊缝间隙，切割后应检查切割端口平面度。3、合拢段吊装到指定位置后，将其两侧与相邻节段间隙进行调节，让其中一条焊缝间隙满足焊接规定，另一边焊缝间隙应尽量为零。4、第一条环焊缝焊接完毕后，用千斤顶将另一条焊缝顶开，使其达到焊接规定后再将码板固定，并进行环缝焊接。节段已装图8：钢箱合龙节段安装规定示意图（1）满足焊接规定合龙节段吊索锚箱吊索锚箱码板1码板2码板1码板2已装段节尽量为零合龙节段吊索锚箱吊索锚箱节段已装码板2码板2已装段节满足焊接规定已焊接好环缝图9：钢箱合龙节段安装规定示意图（2） 代表用千斤顶外力来达到焊缝规定六、重要机具设备1、钢箱钢箱拱节段工厂生产机具设备（表1）设备名称型号及规格需求数量备注数控切割机PDT201BL202台半自动切割机CG1-30P6台埋弧自动焊机MZ-10004台二氧化碳焊机NB-50026台角焊机CS-5A4台直流焊机ZXS-40016台气刨机ZX5-6304台空压机0.932台行车10T20T6台行车50T2台大连叉车5T1台激光经纬仪J2-5DE1台测量工具水准仪DSZ21台测量工具焊接成型胎架自制1套预拼装胎架自制1套2、安装现场生产机具设备（表2）设备名称型号及规格需求数量备注汽车起重机50吨、70吨2台千斤顶20吨50吨20台手拉葫芦2T5T8台全站仪无棱镜、1秒2台测量工具水准仪DSZ22台测量工具七、劳动组织 人力资源配备表（表3）序号工作项目数量(人)备注厂内需求工地需求总人数工程管理人员(20人)1生产调度员2132工艺技术员4153设备管理员2134材料管理员1125质量检查员2136安全管理员1127记录员112技术工人及其她人员（178人）1数控切割工4/42下料切割工6283装配工3016464电焊工3620565打磨工126186起重工166227行车司机8/88维修工2139库管21310电工31411脚手架工/66八、质量控制（一）、执行规范和原则：1、钢构造工程施工质量验收规范GB 50205-2、建筑钢构造焊接技术规程JGJ 81-3、公路桥涵施工技术规范JTJ041-4、铁路钢桥制造规范TB10212-985、公路工程质量检查评估原则JTGF80-1-（二）、安装焊接检查1、钢箱拱节段工厂制作误差不得不不大于2mm。预拼装必要保证相邻端口匹配。2、钢箱拱节段运送必要绑扎牢固。到达施工现场要严格检查和验收。3、钢箱拱节段安装对位时，节段自由端任一控制点三维值不得偏差 6mm，且单侧钢箱拱节段两相应控制点偏差应基本一致。4、制定合理焊接顺序和焊接工艺，严格按照建筑钢构造焊接技术规程施焊，按规定对焊缝进行探伤并做好记录。5、实行CO2气体保护焊进行钢箱拱节段环缝焊接时，要搭设暂时防风棚，以保证焊缝质量。6、施工测量应注意日照和气温影响，保证对的采集测量数据。九、安全办法1、所有施工人员必要经专业培训合格后方能上岗，特殊工种必要100%持证上岗，并通过经常性安全生产教诲提高施工人员安全生产意识。2、现场施工严格执行各项安全规章制度，配备专职安全员，定期和不定期进行安全生产检查，及时发现和排除隐患。3、施工机械设立和使用必要严格遵守建筑机械使用安全技术规程关于规定，并按各种机械使用规定和关于规定进行保养及维修。所有机电设备实行专人负责操作，并持证上岗，非专业人员不得动用电器设备。4、现场用电采用“三相五线”制，严格执行一机一闸一漏电保护器，所有配电箱均采用原则配电箱，箱须加锁，专人负责。5、汽车吊严格按规定站位，支腿牢固。吊装前对吊具、锁具、索具、风绳认真检查确认满足规定规定后方可作业。吊装过程中统一指挥信号，参加施工所有人员必要熟悉信号，以便施工过程协调顺利。6、施工人员进入现场，必要做好个人保护办法，佩带安全帽。高空作业人员作业时必要脚穿防滑鞋、系好安全带。7、立体交叉作业时，设立防护隔离层。架子和模板拆除时要设立警戒线，派专人看守。十、环保办法设立操作平台时必要保证平台底板无间隙，四周设立5cm高围护板，在现场焊接施工后及时由专人清扫焊渣，避免落入水体，回收至焊渣回收箱集中解决。焊头由施焊者本人负责回收，在领取焊条时交材料保管员集中解决。十一、技术经济分析采用本工法进行钢箱拱节段制作和安装，能有效保证施工质量，缩短施工工期，节约辅助设施投资，简化安装调节工序，有效地防止了焊接变形，可将焊接应力控制在容许范畴内。1、钢箱拱节段采用无余量精准制作，大大减少了现场安装切割与焊接施工量，既缩短了安装工期，又提高了施工质量，同步也减少了切割与焊接施工产生废气、废渣。2、采用精密测量、控制节段自由端各控制点三维坐标值，吊装一段即焊接一段，安装调节简便易行，焊接施工安全可靠。3、现场安装可在四个工位同步施工，进度快，不窝工。大大缩短了施工工期。4、对暂时支撑柱规定低，可大量节约成本，经济效益明显。十二、工程实例武汉公司承建西安浐灞生态区1号桥工程为变截面八角钢箱拱简支钢箱梁拱桥，上、下游钢箱拱节段拱脚拱轴线处横向间距25米，顶部钢箱拱节段拱轴线处横向间距41米，单侧钢箱拱脚轴线间距80米。矢高22米。钢箱拱节段由跨中1.51.8m（高宽）渐变至拱脚3.03.2m（高宽），为变截面八角钢箱构造，横向外倾20形成蝴蝶造型。钢箱拱节段上吊索间距5m，采用121支5mm平行高强钢丝束。桥面主梁采用加劲钢箱主梁型式，属正交异性板构造。钢箱主梁全长75.3米，全宽29.5m。全桥采用“先梁后拱”顺序施工。钢箱拱节段制作和安装按照本工法施工，大大缩短了施工工期。该工程钢箱拱节段安装仅仅35天就施工完毕。并少用辅助钢材 35 吨，节约资金 28 万元。社会效益和经济效益明显。