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合繁路人行天橋施工技術(shù)

作者：戴 陽(yáng) 等    
時(shí)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(diǎn)工程，人行立交天橋主體結構為鋼桁架結構體系，主材選用Q345qc，全焊接結構。焊接質(zhì)量方面所有熔透焊縫在整個(gè)工程實(shí)施過(guò)程中經(jīng)過(guò)兩個(gè)第三方檢測機構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(diǎn)工程，人行立交天橋主體結構為鋼桁架結構體系，主材選用Q345qc，全焊接結構。焊接質(zhì)量方面所有熔透焊縫在整個(gè)工程實(shí)施過(guò)程中經(jīng)過(guò)兩個(gè)第三方檢測機構超聲波探傷一次性檢驗合格。吊裝一次性就位，經(jīng)過(guò)專(zhuān)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)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區內的繁華大道與合安路交口處。合肥市2007年年度重點(diǎn)工程，是按景觀(guān)設計的人行箱梁橋，主要解決行人過(guò)往，保障行人安全，提高車(chē)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構為鋼桁架結構體系，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(jiàn)總體平面布置圖圖2）。橋面總長(cháng)度約420米，凈空高5米，橋面凈寬4米。設五部自動(dòng)扶梯和八部人行梯道，頂棚采用8+1.4+8鋼化夾膠玻璃,護欄采用不銹鋼扶手和6+1.4+6鋼化夾膠玻璃組成。。主橋均為箱形構件，箱形斷面為□650×200×12×14-□200×200×12×14等規格，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。
    天橋主要結構部件均采用Q345qc全焊鋼結構。

    2、工程特點(diǎn)
    本工程特有的結構特點(diǎn)、超長(cháng)、寬的桁架單元及建筑美觀(guān)性要求，使其鋼結構工程富有個(gè)性。特別是桁架的構造，更顯示出鋼結構造型的獨有魅力，同時(shí)也大幅度增加該工程的施工難度?，F從其結構制造、安裝及結構本身的特點(diǎn)總結其技術(shù)難度，歸納如下：
    1.人行天橋為全鋼結構,其所有連接位置均為焊接,鋼桁架和扶梯的橫向對接焊縫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；縱向對接焊縫及腹板和面板、底板相交的角焊縫均為二級焊縫，進(jìn)行20%探傷。鋼箱梁對接節點(diǎn)復雜，焊縫長(cháng)，焊接位置多樣，經(jīng)統計本工程一級焊縫共計3588條，二級焊縫共計10549.6m。（圖3）

    2.根據現場(chǎng)施工要求，主梁必須在工廠(chǎng)分段制作，整體預拼裝，現場(chǎng)組裝后整體吊裝。而主梁尺寸較大，焊接量大，在制作時(shí)要考慮焊接變形及吊、翻轉等施工操作時(shí)的變形，在主梁成型過(guò)程中要采取必要措施，來(lái)保證主梁各尺寸的精度要求及主梁豎曲線(xiàn)、拱度的設計要求。因此加工制作及安裝均要求控制好尺寸精度，便于現場(chǎng)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，因此應做好各項吊裝準備工作，編制詳細的吊裝作業(yè)設計，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(jiàn)立面布置圖圖5）。

    4.由于主梁及鋼平臺超長(cháng)、超寬，運輸也是難點(diǎn)之一。因此在運輸時(shí)應選擇晚上進(jìn)行且設置信號燈，運輸前將運輸方案報交管局審查，運輸過(guò)程中請交管局協(xié)助開(kāi)道、引車(chē)及封路，以保證主鋼構件安全、及時(shí)運到現場(chǎng)。
    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(cháng)度均超過(guò)運輸要求，故每跨鋼箱梁分段制作，成型后在出廠(chǎng)前實(shí)施整體預拼裝，預拼裝及裝車(chē)采用車(chē)間雙橋式行車(chē)進(jìn)行，鋼箱梁及鋼平臺在車(chē)間制作時(shí)充分發(fā)揮車(chē)間半自動(dòng)切割機，埋弧自動(dòng)焊機及箱形梁生產(chǎn)線(xiàn)的優(yōu)勢，保質(zhì)、保量的完成了鋼構件的制作。
    2.針對橋梁鋼結構現場(chǎng)焊接量大的特點(diǎn),本工程箱梁焊接采用CO2氣體保護焊與埋弧自動(dòng)焊相結合的焊接方法，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(chē)行走，在此位置采取CO2氣體保護焊打底、埋弧自動(dòng)焊補充蓋面的焊接方法，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(guān)質(zhì)量高。其他位置焊縫主要采用了CO2氣體保護焊，個(gè)別仰焊部位采取手工電弧焊。
    3.根據主梁構造特點(diǎn)及以往制作鋼天橋鋼箱梁的經(jīng)驗，主橋鋼箱梁在車(chē)間制作時(shí)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(shí)板面不變形，車(chē)間制作嚴格按照《焊接工藝評定》要求的焊接順序施工，鋼板拼接縫拼接時(shí)由中間開(kāi)始向四周施焊，未施焊的拼接縫先不點(diǎn)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(shí)加設錘墊，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，由施工圖轉化而成的施工詳圖真實(shí)的體現設計者意圖，并經(jīng)設計單位確認；下圖為L(cháng)6桁架經(jīng)過(guò)和設計院、安裝現場(chǎng)確定后的分段及起拱圖。根據桁架結構特點(diǎn)，確定在節點(diǎn)處起拱，這樣便于節點(diǎn)與節點(diǎn)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、腹桿的節點(diǎn)板與桿件焊接處以節點(diǎn)中心為基準留企口且弦桿在不同節點(diǎn)處分別加放不同的焊接收縮余量，以控制焊接應力變形導致構件精度影響。

    7.構件的拼裝成型由熟練拼裝工進(jìn)行，拼裝順序根據結構形式、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范圍內的鐵銹、毛刺和油污必須清除干凈。當有隱蔽焊縫時(shí)，先預施焊，經(jīng)檢驗合格后方可覆蓋。成批構件拼裝安排在拼裝胎具內進(jìn)行，布置拼裝胎具時(shí)充分考慮預留出焊縫收縮量及齊頭加工的余量。在加工時(shí)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(guò)嚴格檢驗，方可大批裝配。

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

    C、焊接變形和應力控制
    (a)人工施焊時(shí)構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(chēng)布置的焊縫由兩人同時(shí)施焊。
    2.構件二次倒運
    因二次拼裝場(chǎng)地距吊裝現場(chǎng)還有一段約100m距離，鋼桁架現場(chǎng)組裝成形后，構件長(cháng)達80m、寬度達4.6m，因此構件二次倒運也是本工程的施工難點(diǎn)。構件二次倒運過(guò)程中需注意構件的扭曲變形，根據桁架結構特點(diǎn)及現場(chǎng)轉運道路現狀選用平板車(chē)（約20m長(cháng)度左右一輛）將構件移動(dòng)到指定的吊裝位置，在轉運過(guò)程中采取相應的措施以控制移動(dòng)同步。（圖7）

    根據施工現場(chǎng)實(shí)際和周邊區域大型起重機保有情況,主要施工機具選用200t汽車(chē)吊1臺、130t汽車(chē)吊2臺、50T汽車(chē)吊1臺，吊裝實(shí)行雙機抬吊作業(yè)。
    4.吊裝順序
    A、鋼桁架運至吊裝區域后，由吊車(chē)先將桁架吊起(130T吊車(chē)的臂桿長(cháng)度和工作幅度必須控制在10.7米和5.5米范圍內,200T吊車(chē)控制在20.4米和6米范圍內)，放到附近地面上，放置平整。在吊車(chē)的回轉半徑范圍內將鋼桁架向相應位置移動(dòng)。根據實(shí)際情況移動(dòng)分步進(jìn)行。每移動(dòng)一次都需將鋼桁架墊平穩，防止桁架變形。
    B、鋼桁架端部移動(dòng)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(chē)停放平臺附近（根據實(shí)際情況及吊車(chē)能力確定）先進(jìn)行試吊，將鋼桁架吊起50cm高時(shí)檢查吊車(chē)的各項參數，是否符合吊裝要求。符合要求后，開(kāi)始起吊。
    D、桁架吊起，比平臺高出50cm時(shí)，停止上升，開(kāi)始同時(shí)平移。平移到位后緩慢下降，下降時(shí)將桁架位置確定，確保下降過(guò)程中桁架就位（桁架中心線(xiàn)與平臺牛腿中心線(xiàn)吻合），無(wú)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
    1.在本工程的實(shí)施過(guò)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)化設計上，在保證全熔透及焊接質(zhì)量的前提下，改進(jìn)現有的設備，盡量減小焊縫橫截面面積；設計制作能夠適應小坡口埋弧自動(dòng)焊的導電機構；
    2.為防止箱體焊接時(shí)翼緣板起拱、下塌與整體變形，箱體組裝過(guò)程中在箱體內部增設三角形與長(cháng)方形的工藝隔板；焊接工藝上，綜合運用了焊接技術(shù)、質(zhì)量控制等方面的知識，對技術(shù)難點(diǎn)部分進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)，從工藝上保證加工的質(zhì)量；為控制整體尺寸與滿(mǎn)足焊接工藝，保證加工質(zhì)量，解決超噸位構件翻身難的問(wèn)題設計加工制作旋轉胎具等；
    3.在正式鋼構件制作前，技術(shù)交底非常重要，使制作人員能夠充分了解設計思路，制作的程序以及工藝執行的標準等；
    4.技術(shù)人員應充分保持與設計人員的溝通，因為一個(gè)項目在制作過(guò)程中不可能不遇到問(wèn)題，關(guān)鍵遇到問(wèn)題時(shí)應及時(shí)協(xié)商解決，同樣遇到一些特殊節點(diǎn)，在設計時(shí)不一定就能面面俱到，需靠生產(chǎn)過(guò)程中工藝處理來(lái)達到設計目的，但在實(shí)施之前應將制定好的方案報設計院確認；
    5.圖紙會(huì )審工作很重要，特別向這樣大的工程，在會(huì )審時(shí)施工單位可與設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準及執行的規范等，如本工程施工控制按照市政工程、焊縫要求按照鋼結構焊接規范執行。
    4、結束語(yǔ)
    富煌公司在承接該項工程的施工過(guò)程中，對安全、質(zhì)量、工期做到全方位的控制，組織機構健全、人員落實(shí)到位、組織措施得力，從而全面保證了整個(gè)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(gè)工程實(shí)施過(guò)程中經(jīng)過(guò)兩個(gè)第三方平行檢測機構超聲波及射線(xiàn)探傷一次性檢驗合格。在施工過(guò)程中將安全文明擺在首要位置，倡導人人講安全，處處講文明。施工嚴格按圖紙規范進(jìn)行施工，每道工序嚴格把關(guān)，不合格產(chǎn)品嚴禁出廠(chǎng)使該項工程質(zhì)量?jì)?yōu)良，并取得了業(yè)主、設計及監理的高度評價(jià)和贊揚，經(jīng)過(guò)專(zhuān)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：
    1、《起重設備安裝工程施工及驗收規范》（GB50278-98），北京：中國計劃出版社，1998。
    2、王國凡，《鋼結構焊接制造》，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004
    3、《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范》.北京:中國計劃出版社,2002
    4、《城市道路與橋梁施工驗收規范》,北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003
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