大跨度、变截面钢箱梁工厂化制作质量控制

董会晓

（中铁十六局集团第二工程有限公司，天津市300162）

1 工程概况

上杭新建南门大桥在南门大桥的旧址上重建，大桥桥跨结构采用（68.5+138+68.5）m三跨连续大跨度、变截面钢箱梁，下部构造采用钢筋混凝土结构，为上杭县重点工程。新建南门大桥桥跨结构-钢箱梁，分为44个梁段，采用工厂化制作，以及梁式架桥机现场安装的施工方法。由于钢箱梁工厂化制作质量控制涉及到制作过程中的诸多方面，因此要对大跨度、变截面钢箱梁工厂化制作质量控制进行详细分析。

2 钢箱梁工厂化制作质量影响因素及措施

钢箱梁工厂化制作质量控制的因素主要归结为为“人、机、料、法、环”五方面，其制作质量控制措施根据质量影响因素而定。

（1）“人”的因素的质量控制措施：钢箱梁工厂化制作过程中包括工厂管理人员、技术人员、材料员、切割工、焊工、拼装工等，按其分工的不同主要可分为管理人员、技术人员、操作人员三大类。

管理人员属于工厂施工组织人员，要让其明白总体施工安排，从而进行施工人员、机械的组织，保证钢箱梁制作顺利进行。

技术人员要在钢箱梁制作前进行重点技术交底，使其充分理解设计及施工意图和相关技术规范的要求，让技术人员去控制工厂制作的质量，自检合格后要上报检查验收，形成自检、检查、监理验收的三检制度，保证施工质量。

操作人员的操作水平直接影响钢箱梁的制作质量，因此，此类人员中的特殊工种，如切割工、焊工、拼装工等，必须按照“培训合格、持证上岗”的制度进行管理，从源头上消灭影响钢箱梁制作质量的隐患。在钢箱梁制作过程中，要对此类人员进行动态管理，定期对特种人员进行再教育培训，对于不合格者，调换岗位或不再使用[1]。

（2）“机”的因素的质量控制措施：钢箱梁工厂化制作过程中使用的制作机械及检测仪等仪器在使用前要经过国家法定机构检测，检测合格后方可使用。在施工过程中，要严格按照机械的操作规章制度进行使用，如发现异常情况，立即停止使用，查明原因，解除故障后方可继续使用。在钢箱梁制作过程中，对机械要进行动态管理，按照国家法定的期限进行复检，合格后方可继续使用。

（3）“料”的因素的质量控制措施：钢箱梁工厂化制作过程中使用的钢材原材料及焊材（焊丝、焊剂）、防锈、防腐漆等材料在进厂后，按照相关规范的要求进行取样复验，复检合格后，方可用于钢箱梁的制作。

（4）“法”的因素的质量控制措施：钢箱梁工厂化制作前及过程中必须遵守施工程序。钢箱梁梁段之间的连接采用焊缝焊接，焊缝的焊接质量直接影响钢箱梁的制作质量，在钢箱梁制作前，根据施工图纸及规范对钢箱梁不同等级焊缝的要求，进行钢箱梁焊接工艺评定，用以指导钢箱梁制作焊接施工作业。

（5）“环”的因素的质量控制措施：钢箱梁工厂化制作环境要良好，焊缝焊接时，环境湿度为42%，焊接温度为20℃。

3 钢箱梁工厂化制作质量控制过程

3.1 钢箱梁胎架施工

在上杭新建南门大桥施工过程中，为保证钢箱梁底线性，按设计图1：1在制作厂设计钢箱梁制作胎架，钢箱梁底板、横隔板、口子肋等零件的拼装在胎架上进行。钢箱梁胎架采用16号槽钢进行制作焊接，胎架上设有底板定位的纵横基准线、基准点和桥梁中心线，胎架外独立设置基准线、基准点，供随时对胎架进行检测。胎架顶高程根据施工图纸提供的梁底高程+预拱度数值，测量人员进行胎架顶标高复核测量，设计高程与实测高程偏差要≤±5 mm。

3.2 钢箱梁零件制作及矫正

钢箱梁原材料进场后，要对其进行抛丸除锈处理，然后转运到制作车间进行钢箱梁零件（底板、横隔板、口子肋、腹板、顶板、悬臂板）制作。为控制钢箱梁零件制作尺寸精度，异形零件采用数控火焰切割，较薄异形零件采用数控等离子切割，顶（底）板等较大矩形规则零件可采用半自动切割下料。零件下料后，对下料质量进行检查，下料质量要符合要求。

钢箱梁零件在制作焊接的过程中，会产生变形，对此产生的变形采用热矫正的方法进行矫正，热矫温度控制在600～800℃。矫正后，钢材温度缓慢冷却，在降至室温前，不得锤击或用水急冷钢材；矫正后，钢材表面不得有明显的凹迹或损伤，且允许偏差要在范围之内。

3.3 钢箱梁板单元组装

将制作完成的零件在制作车间进行钢箱梁板单元（底板、顶板、横隔板、口子肋、腹板、顶板）焊接、制作。

钢箱梁板单元在制作过程中，严格控制板单元组装精度，组装允许偏差要符合相关规定，比如齿形板组装对线（主梁面板单元）的允许偏差要小于等于0.5%；纵肋(板肋、U肋)组装对线横隔板处及端口处的允许偏差要小于等于0.5%；结构组装线划线偏差要小于等于1%；等等。

钢箱梁板单元制作过程中产生的变形采用热矫正的方法进行，热矫温度控制在600～800℃，矫正后，钢材温度缓慢冷却，降至室温前，不得锤击或用水急冷钢材；矫正后，钢材表面不得有明显的凹迹或损伤，板单元矫正后的允许偏差要符合相关规定。

3.4 胎架上钢箱梁板单元拼装、焊接施工

钢箱梁板单元制作完毕，采用桁吊将板单元吊运到钢箱梁胎架上进行定位拼装、焊接工作。下面介绍胎架上钢箱梁单元定位拼装、焊接施工具体流程。

3.4.1 胎架上底板的定位和焊接

钢箱梁底板在制作车间拼装完成后，采用桁吊将底板吊到钢箱梁制作胎架上，根据胎架地面下的定位基准点进行底板位置的定位，然后进行底板加劲肋的焊接。为防止底板加劲肋子在焊接过程中产生弯曲变形，先进行底板加劲肋的点焊，将底板加劲肋位置固定后，采用中间向两边的方式进行焊接[2]。

3.4.2 胎架上横隔板、口子肋、腹板、顶板的定位和焊接

将制作好的横隔板、口子肋采用桁吊吊至胎架上，定位，采用吊坠检测横隔板、口子肋、腹板的垂直度（横隔板、口子肋、腹板为铅垂），垂直度≤0.1%H（H为横隔板、口子肋、腹板的高度）。

3.4.3 钢箱梁三方成型、下胎架

钢箱梁顶板焊接完成，进行钢箱梁下胎架前验收。验收合格，钢箱梁下胎架。

3.5 钢箱梁焊缝质量控制

3.5.1 钢箱梁焊接工艺评定

钢箱梁零件间、梁段间采用焊缝焊接连接，在钢箱梁焊缝焊接前，先进行钢箱梁焊接工艺评定，主要包括工程简介、焊接工艺方案、试验结果分析与评定和工艺评定结论四大部分。钢箱梁的焊接严格按照焊接工艺评定报告进行施工。

3.5.2 钢箱梁焊材质量控制

钢箱梁焊接所用的焊丝、焊剂进场后，在监理工程师的见证下取样复验，复验合格，方可使用。焊丝、焊剂存放于库房保温箱中，施工时，施工人员到库管领取，当天使用剩余的焊丝、焊剂要回交库管。

3.5.3 焊缝焊接施工

钢箱梁焊缝焊接前，要检查钢板组装质量及表面清理质量。若不合格，应返修至合格后方可进行施焊。要求如下：多层多道焊时，各层各道间的熔渣必须彻底清除干净；对接焊缝焊接时，两侧设置引弧板，引弧板的长度不小于100 mm；埋弧自动焊焊剂覆盖厚度不小于20 mm，且不大于60 mm；焊接后应等焊缝稍冷却再敲去熔渣；如在焊接过程中出现断弧现象，必须将断弧处刨成1：5的坡度，搭接50 mm施焊[3]。

3.5.4 焊缝内部质量无损检验

焊缝施焊完毕24 h后，若没有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑及漏焊等外观质量问题，就可以进行无损检验。对于厚度＞30 mm的高强钢焊接接头应在施焊48 h后进行无损检验。梁段顶、底板纵横向对接焊缝、必须进行100%超声波探伤。对于大于等于20%的对接焊缝，至少在两端部位各按一张片位进行X射线探伤检查。焊缝内部质量检验采用无损探伤，常用的无损探伤方法有：超声波、X射线、磁粉等。焊缝无损探伤不合格，应进行刨除重焊，然后再一次进行无损检测（焊缝返修不宜超过两次，超过时应采取相应措施并经监理批准）。

3.6 钢箱梁拼装

钢箱梁梁段制作完成后，必须对钢箱梁的基本尺寸进行检查验收。验收合格，方可进行钢箱梁的涂装工序。钢箱梁基本尺寸允许偏差见表1所列。

表1 钢箱梁基本尺寸允许偏差一览表

3.7 钢箱梁防腐、涂装

钢箱梁防腐、涂装漆的施工采用喷涂的方式进行。钢箱梁的防腐、涂装体系根据施工图纸对钢箱梁防腐、涂装年限（25 a）相关规定确定，具体如下：

（1）钢桥梁外表面（不含桥面）：第一道涂刷环氧富锌底漆，漆膜厚度20 μm（预处理）；第二道涂刷环氧富锌底漆，漆膜厚度60 μm；第三道涂刷环氧云铁防锈漆，漆膜厚度125 μm；第四道涂刷可复涂聚氨酯面漆，漆膜厚度40 μm；第五道涂刷可复涂聚氨酯面漆，漆膜厚度40 μm；确保油漆总膜厚度达 265 μm。

（2）钢箱梁内壁：第一道涂刷环氧富锌底漆，漆膜厚度20 μm（预处理）；第二道涂刷环氧富锌底漆，漆膜厚度60 μm；第三道涂刷环氧云铁防锈漆，漆膜厚度125 μm；确保油漆总膜厚度达185 μm。

（3）钢箱梁桥面：第一道涂刷环氧富锌底漆，涂抹厚度20 μm（预处理）；第二道环氧富锌底漆，漆膜厚度80 μm；确保油漆总膜厚度达80 μm。

3.8 钢箱梁运输

钢箱梁在工厂制作完成后，采用运输车运到现场。在钢箱梁运输前，要制定完善的运输方案，对运输区间的涵洞、隧道要做实地考察、测量，保证钢箱梁在运输过程中顺利[4]。在钢箱梁运输过程中，对于中箱室由于只有隔板结构，无纵向结构，为避免在吊装及运输过程中产生变形，在隔板间采用16号槽钢进行交叉加强，如图1所示。

图1 中箱室角钢加强之实景

4 结语

综上所述，在钢箱梁工厂化制作，涉及到钢箱梁制作过程中的诸多方面，从钢板原材加工前处理入手，在钢箱梁零件制作、钢箱梁胎架上组装、焊接施工、钢箱梁防腐、涂装、钢箱梁出厂验收、运输等方面严格按照施工图纸及规范的要求控制，从而保证钢箱梁的施工质量。

[1]陈绍游.大跨度钢箱梁的制作与分段吊装技术研究与应用[D].重庆：重庆大学，2005.

[2]伍尚干，姚志安，张太科，等.大跨径悬索桥钢箱梁桥位焊接工艺与质量控制[J].武汉理工大学学报，2009，31（24）：70-73.

[3]管玉兴.工程项目质量控制研究[J].工程管理学报，2010，24（05）：555-558.

[4]万智勇.钢箱梁施工中质量控制方法研究[J].筑路机械与施工机械化，2011，28（07）：77-79.