钢箱梁焊接施工质量控制

郑娟 喻青儒 宋虎

【摘 要】 钢箱梁斜拉桥桥型在国内大型桥梁中的运用越来越广泛，钢箱梁施工技术从起步到逐渐成熟的过程中经历了许多的风风雨雨，同时该施工技术及管理手段也逐渐的开始成熟起来。钢箱梁的制造方法、生产工艺流程、焊接質量和几何精度的控制措施在很大程度上对现场的施工管理人员提出了更高的要求，其中对于现场焊接的质量控制显得尤为重要。

【关键词】 钢箱梁；现场焊接；质量控制

1、引言

自从采用钢箱梁结构作为桥梁结构主梁以来，因其抗风稳定性能好、重量轻、工厂制造质量易于保证、安装和制造工期短等优点，现已成为大斜拉桥和悬索桥加劲梁的主流结构形式。鉴于钢箱梁现场焊接的质量对于整桥的质量影响非常的重大，针对钢箱梁现场施工的特点，本文以佛山市南海区西樵大桥钢箱梁施工为例，介绍分析钢箱梁在现场施工过程中出现的焊接质量问题以及加强焊接质量的控制方法。

2、工程概况

西樵大桥连接南庄和山根公路，跨越顺德水道，是整个工程的控制节点，斜拉桥跨径组合为120+125=245m，本桥主梁采用整体式流线型扁平钢箱梁，主要轮廓尺寸为：不含风嘴全宽42.5m，中央分隔带宽度1.5m，道路中心线处梁高3.0m，顶板设2%横坡，底板水平。单幅桥钢箱梁内设5道纵腹板，形成单箱六室断面。标准节段长度9m， 梁上索距取9m，最大节段重量约380t。

钢箱梁划分为A、B、C、D、E1、E2共6种类型28个节段。其中标准梁段C梁段共22段。钢箱梁为全焊钢结构，梁段工地连接均采用焊接方式；钢箱梁主体结构采用Q345qC钢材。

3、钢箱梁焊接质量现状调查及原因分析

3.1 现状调查

钢箱梁施工中焊接质量对整桥的质量控制至关重要，就焊接过程中发现的问题作了详细的调查研究。

焊接质量包括诸多方面的内容：焊缝外观、焊接缺陷、焊接变形与应力、焊接接头的使用性能（力学性能、弯曲性、耐腐蚀性能、低温性能、高温性能等）和焊接接头外型尺寸等。

通过对西樵大桥钢箱梁首制节段的焊缝进行自检及抽检，通过肉眼的外观检查及MT、UT、RT无损检测，发现影响焊接质量的主要问题有焊缝不饱满、焊缝超高、焊角小、焊瘤、咬边、表面气孔和夹渣，共抽检200个片位对焊缝外观进行检查，其中不合格片位共29个，钢箱梁焊接合格率为85.5%。

从现场一次检验合格率来分析，影响钢箱梁焊接质量的主要缺陷是焊缝不饱满、表面气孔、焊瘤，各抽检 200个点的不合格比率分别为3%、5%、2.5%，如下表1所示：

根据上述数据的表现，焊缝不饱满、表面气孔、焊瘤三个主要缺陷占全部不合格项的72.5%，将这三个缺陷的95%得到解决后使焊接质量的整体合格率达到95%以上是有可能的，即：钢箱梁焊接施工合格率可达95%×（100-85.5）%×72.5%+85.50%=95.5%>95%（目标合格率）。

根据现场钢箱梁焊接的现状调查，只需解决好现场焊接中出现的几个主要问题就可以保证现场钢箱梁施工的焊接质量一次性检测合格率达到预期目标。

3.2 原因分析

出现上诉三个主要问题的原因主要在五个方面，即“人”、“机”、“料”、“环”、“法”。人为因素主要体现在工人责任心不强，管理体制不健全以及焊接工人不熟练等方面。机械设备因素主要体现在机械设备老化严重，焊接电流过大；焊接机械未进行校核，焊接精度不够。原料因素主要体现在焊丝、焊剂、陶瓷衬垫受潮，CO2不纯。环节因素主要体现在焊接时风速、湿度影响，焊接区域杂物未清理干净。施工方法因素主要体现在焊接区域未清理干净，未除水、锈、氧化皮、油污，焊接时未预热，焊接顺序不合理。

经过现场的调查研究发现，影响三个主要焊接质量问题的因素主要有三点：1）现场管理制度不健全；2）焊接区域未清理；3）焊接外界条件不当。要解决焊接质量问题，提升一次检测合格率达到预期目标，必须解决当前的3个主要问题。

4、问题解决对策

1）对策一

针对现场管理制度不健全问题，在现场的施工管理中制定了五个管理措施：a、制定合理的施工计划，合理安排施工流程，不盲目追求进度。以免因为休息不足造成工人状态不好，影响生产质量；b、施行挂名制，每个焊工完成的工作量进行记名，使每个人焊接的构件和人直接挂钩，出现问题便于对号解决；c、定期进行评比，根据前面的挂名制度，把一段时间内每个工人的工作量以及完成工作量的优差进行综合评比。

2）对策二

针对焊接区域未清理的问题，在现场的施工管理中采取了六项措施：a、对该工程施工人员进行工艺技术交底和质量要求交底，组织焊工考试并邀请监理进行旁站，考试合格后方可上岗；b、钢板下料开制剖口时，横隔板、腹板的曲线切割采用数控切割下料，剖口开制同样采用火焰切割，注意剖口方向，切割不整齐的坡口要求打磨光顺，不得有大的凸起和凹陷；c、剖口开制好后要求及时清理油污、飞溅和切割熔渣。避免这些残留物附着在剖口上，在焊接时产生不良影响，影响焊缝的焊接质量；d、单元件装配前应对坡口进行打磨，除去表面的铁锈，露出金属光泽；e、焊接前要求认真清理焊缝区域，使其不得有水、锈、氧化皮、油污、油漆（底漆除外）或其它杂物，对于厚度大于30mm的钢板焊接前要预热；f、物资设备部门采购充足的打磨机、钢刷、烘枪、温度计。

3） 对策三

针对焊接外界条件不当的问题，在现场的施工中采取了三项措施：a、制作防雨棚、防风槽，确保焊接时风速小于2m/s，湿度小于80%；b、不定期对焊接设备、仪器进行检查；c、对焊接工人操作流程和质量意识进行教育。

5、效果检查

实施对策后，工人的工作积极性大大提高，焊接质量也大幅度提高，而且进度也加快了很多。经过整个现场施工管理团队的努力，使整个钢箱梁的焊接情况得到了前所未有的进步。

我们对钢箱梁焊接施工质量进行检查，选取了500个焊接点进行检查，其检查结果如下表2：

由以上表格可知：焊接质量合格率达到（450+30）/500*100%=96%达到并超过了95%的目标值。

在进行现场钢箱梁焊接质量管控措施之后对焊接进行抽检结果如下表3：

由上表可以看出影响钢箱梁焊接质量的主要问题钢箱梁焊缝不饱满、焊瘤、表面气孔从原来的10.5%下降到2.2%，其他不合理点也得到了改善。

6、结论

通过对钢箱梁焊接质量的调查分析并进行整改控制，提高了钢箱梁的焊接质量，为整个钢箱梁乃至整个桥梁的质量奠定了基础。在今后的其它各项工程施工中遇到的相关问题，为施工安全、优质、高效的完成有借鉴作用。实时进行问题分析的方法以及解决问题的对策能够起到举一反三的效果。