趙俊平

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361021）

在高架橋工程的施工建設(shè)過(guò)程中，鋼箱梁的應(yīng)用非常廣泛，且在保證高架橋承載能力、強(qiáng)化高架橋使用功能方面表現(xiàn)出了非常突出的優(yōu)勢(shì)。但是，鋼箱梁焊接施工工藝的應(yīng)用具有一定的復(fù)雜性。如果沒(méi)有做好相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，使鋼箱梁出現(xiàn)變形等質(zhì)量問(wèn)題，那么高架橋的安全運(yùn)行就會(huì)受到影響，人們的生命財(cái)產(chǎn)安全也會(huì)受到威脅。在這種情況下，必須要對(duì)高架橋鋼箱梁的焊接工藝進(jìn)行詳細(xì)分析，并提出針對(duì)性的質(zhì)量控制措施。

1 工程概況

海秀快速路（二期）工程項(xiàng)目，位于海口市秀英區(qū)長(zhǎng)流組團(tuán)內(nèi)，為城市主干道，是海秀快速路（一期）工程的西延伸，沿長(zhǎng)濱東十七街線位西起粵海大道東至長(zhǎng)濱路，全長(zhǎng)約4.397 km，其中共計(jì)8聯(lián)單跨主線橋，分別為：P17-P18（55 m）、P39-P40（50 m）、P40-P41（50 m）、P69-P70（55 m）、P75-P76（55 m）、P88-P89（50 m）、P100-P101（65 m）、P112-P113（65 m）。主線標(biāo)準(zhǔn)寬度為25.5 m。本項(xiàng)目主線鋼箱梁為大截面單箱多室鋼箱梁，梁高1.68～2.95 m，箱梁頂面標(biāo)準(zhǔn)寬21.6 m，箱梁底面寬度為13.1 m，兩側(cè)懸臂長(zhǎng)度為4.3 m，鋼材材質(zhì)為Q345C，單跨標(biāo)準(zhǔn)截面鋼箱梁最大重量831.52 t。本項(xiàng)目的鋼箱梁所采用鋼材材質(zhì)為Q345C鋼，鋼材符合GB/T 1591—2008《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》的要求。鋼板板厚共有5種規(guī)格，分別為：8 mm、12 mm、14 mm、20 mm和24 mm。

2 高架橋鋼箱梁焊接工藝

2.1 焊前準(zhǔn)備

2.1.1 材料復(fù)檢

海秀快速路（二期）工程項(xiàng)目采用的是Q345C鋼。材料在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)之后，要嚴(yán)格按照GB/T 1591—2008《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》和TB 10212—2009《鐵路鋼橋制造規(guī)范》中的相關(guān)要求進(jìn)行復(fù)檢。復(fù)檢內(nèi)容主要包含Q345C鋼材料的化學(xué)成分分析、拉伸、彎曲、沖擊和時(shí)效沖擊等[1]。只有復(fù)檢結(jié)果通過(guò)，才能夠允許Q345C鋼材料投入使用。根據(jù)鋼板選擇與母材相匹配的焊接材料，即CO2焊藥芯焊絲和CO2焊實(shí)芯焊絲。針對(duì)這些焊材，需要在出廠時(shí)具備合法、有效的質(zhì)量證明書和檢驗(yàn)報(bào)告，在正式焊接施工之前，需要嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行化學(xué)成分的復(fù)檢和力學(xué)性能的復(fù)檢。

2.1.2 焊接工藝評(píng)定

根據(jù)海秀快速路（二期）工程項(xiàng)目中高架橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定使用CO2氣體保護(hù)焊、埋弧焊（包括定位焊），并選取典型焊縫進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。如圖1所示，按照此流程進(jìn)行焊接工藝流程評(píng)定。

圖1 焊接工藝評(píng)定流程

對(duì)焊接接頭進(jìn)行歸類，可以將其分為對(duì)接焊縫、全熔透角焊縫、坡口部分熔透角焊縫和T形接頭角焊縫。其中，對(duì)接焊縫包括：第一頂板、底板、腹板對(duì)接焊縫；第二頂板、底板、腹板對(duì)接焊縫（現(xiàn)場(chǎng)）；第三U肋嵌補(bǔ)段對(duì)接焊縫（現(xiàn)場(chǎng)）等。全熔透角焊縫包括腹板與頂、底板間全熔透角焊縫。坡口部分熔透角焊縫包括以下兩種：第一U肋與頂板間坡口部分熔透角焊縫；第二U肋嵌補(bǔ)段與頂板間坡口部分熔透角焊縫（現(xiàn)場(chǎng)）。T形接頭角焊縫包括以下兩種：第一橫隔板與頂、底、腹板間T形接頭角焊縫；第二加勁肋T形接頭角焊縫等[2]。海秀快速路（二期）工程項(xiàng)目焊縫質(zhì)量要求見(jiàn)表1。在完成焊接工藝評(píng)定之后，還需要根據(jù)相應(yīng)的評(píng)定報(bào)告進(jìn)行“焊接工藝卡”的編制，并將其下發(fā)到焊接班組，做好相應(yīng)的工藝交底與工藝指導(dǎo)工作。

表1 海秀快速路（二期）工程項(xiàng)目焊縫質(zhì)量要求

2.1.3 焊工培訓(xùn)

在高架橋鋼箱梁焊接施工中，焊工的專業(yè)技術(shù)水平，對(duì)于焊縫質(zhì)量的控制有著決定性影響，所以在正式開(kāi)始焊接施工之前，不僅要選出已經(jīng)考取焊工行業(yè)資格證書的焊工，還要對(duì)其進(jìn)行10 d以上的焊接技能培訓(xùn)，加強(qiáng)其對(duì)相關(guān)焊接工藝的掌握靈活度。待培訓(xùn)合格后，才能進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，參與安裝焊縫的焊接。

2.1.4 焊接工藝文件的編制

在完成焊接工藝評(píng)定，并保證評(píng)定結(jié)果合格之后，進(jìn)行“鋼箱梁焊接施工作業(yè)專項(xiàng)方案”的編制[3]。同時(shí)，將參與鋼箱梁焊接施工的各個(gè)方面組織起來(lái)，與專家一起進(jìn)行專項(xiàng)評(píng)審，確保所有人員都認(rèn)為工藝評(píng)定結(jié)果符合高架橋鋼箱梁焊接工藝要求，專項(xiàng)方案也符合高架橋鋼箱梁焊接工藝要求。

2.2 安裝焊接

2.2.1 坡口形式

鋼箱梁的焊接施工，需要安排在鋼箱梁分段安裝和調(diào)整之后。對(duì)接焊縫的安裝，指的是鋼箱梁分段之間面、底板的縱向、橫向?qū)雍缚p及斜腹板間的對(duì)接立焊縫。在布置面、底板對(duì)接焊縫坡口的時(shí)候，需要采用平焊位焊接。

2.2.2 焊接順序

針對(duì)鋼箱梁的焊接，需要注意以下幾方面。第一，在焊接施工過(guò)程中，需要遵循先中后邊原則、先垂后平原則、先縱后橫原則、先拉后壓原則以及對(duì)稱同時(shí)原則[4]。第二，針對(duì)鋼箱梁主體內(nèi)部構(gòu)件的焊接，涉及橫隔板的焊接施工、縱向腹板的焊接施工以及加強(qiáng)勁板的焊接施工。需要注意的是，這3個(gè)部位的施工，需要嚴(yán)格按照先垂縫后平縫原則和先縱向結(jié)構(gòu)后橫向結(jié)構(gòu)的原則進(jìn)行對(duì)稱焊。第三，腹板與頂板、底板之間的貼合要緊密，同時(shí)將組裝焊接的間隙控制在5 mm以下。第四，針對(duì)鋼箱梁的裝配，需要先在單坡口的反面，對(duì)腹板和頂板、底板實(shí)施定位焊，并對(duì)箱梁的兩端實(shí)施加強(qiáng)定位焊[5]。第五，針對(duì)鋼箱梁主體的4條主角焊，在正式開(kāi)始焊接之前，需要先焊接完箱內(nèi)各個(gè)構(gòu)件的角焊縫，然后再將弧板和收弧板安裝到焊縫兩端。之后，在焊接兩條主角焊縫的時(shí)候，焊工需要同時(shí)操作2臺(tái)焊機(jī)。先焊接兩條主角焊縫，再焊接另外兩條角焊縫。在焊接過(guò)程中，必須要確保焊縫表面成凹形狀，并逐步向木材過(guò)渡，防止出現(xiàn)咬邊問(wèn)題。

2.2.3 焊接工藝要點(diǎn)與工藝措施

在對(duì)鋼箱梁進(jìn)行焊接的時(shí)候，需要加強(qiáng)坡口間隙與角度的控制。在對(duì)坡口間隙進(jìn)行調(diào)整的時(shí)候，需要嚴(yán)格參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)寬度，避免出現(xiàn)填充量增加，或者熱量輸入增加的情況，使焊接殘余應(yīng)力變大，引起焊接變形等問(wèn)題的出現(xiàn)。在進(jìn)行打底焊接的時(shí)候，需要對(duì)電流進(jìn)行嚴(yán)格控制，不能出現(xiàn)襯墊被燒穿的情況[6]。在焊接過(guò)程中，要最大限度地控制熱量的輸入，并優(yōu)先以小線能量進(jìn)行焊接。在焊接過(guò)程中，還要均等分散焊接，不能在一個(gè)部位進(jìn)行集中式焊接。在焊接的時(shí)候，需要從結(jié)構(gòu)中心開(kāi)始，逐步向外焊接。如果板厚存在明顯的差異，需要先焊接厚板，再逐步過(guò)渡到薄板。海秀快速路（二期）工程項(xiàng)目中試板厚度及相關(guān)施工要求見(jiàn)表2。如果選擇氣體保護(hù)焊，一旦風(fēng)速在2 m/s以上，就需要采取針對(duì)性的防風(fēng)措施。例如，可以為了保證局部防風(fēng)效果，使用擋風(fēng)板和防風(fēng)雨棚。

表2 海秀快速路（二期）工程項(xiàng)目試板厚度

2.2.4 產(chǎn)品焊接試板

如果對(duì)接焊縫橫向受拉，可以先對(duì)對(duì)接接頭長(zhǎng)度進(jìn)行分析，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行產(chǎn)品試板的安裝。之后再對(duì)產(chǎn)品試板進(jìn)行探傷，確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題后，再進(jìn)行相應(yīng)的接頭拉伸試驗(yàn)、接頭側(cè)彎試驗(yàn)以及焊縫金屬低溫沖擊試驗(yàn)，確保其符合焊接工藝評(píng)定中的相關(guān)規(guī)定。

3 高架橋鋼箱梁焊接施工質(zhì)量控制

3.1 制定明確的質(zhì)量控制目標(biāo)

在高架橋鋼箱梁焊接施工中，要想加強(qiáng)對(duì)焊接施工質(zhì)量的控制，需要制定明確的質(zhì)量控制目標(biāo)。首先，創(chuàng)建高架橋鋼箱梁焊接施工技術(shù)質(zhì)量領(lǐng)導(dǎo)小組，由項(xiàng)目經(jīng)理任命領(lǐng)導(dǎo)小組的組成，由項(xiàng)目總工和質(zhì)檢工程師任命領(lǐng)導(dǎo)小組的副組長(zhǎng)，進(jìn)而通過(guò)這一領(lǐng)導(dǎo)小組將施工單位的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，提高鋼箱梁安裝施工的科學(xué)合理性。其次，嚴(yán)格按照高架橋鋼箱梁焊接施工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量保障體系中的相關(guān)要求進(jìn)行施工作業(yè)。再次，加大新型鋼箱梁焊接施工工藝的研發(fā)與推廣，加大新型焊接施工材料的應(yīng)用，借助先進(jìn)焊接施工工藝與新型焊接施工材料的優(yōu)勢(shì)提高高架橋鋼箱梁焊接施工質(zhì)量。最后，做好鋼箱梁焊接施工的管理工作，通過(guò)科學(xué)合理的管理措施，來(lái)加強(qiáng)施工質(zhì)量的控制，提高鋼箱梁焊接施工的品質(zhì)。

3.2 制定針對(duì)性的質(zhì)量管理辦法

在高架橋鋼箱梁焊接施工中，要想加強(qiáng)對(duì)焊接施工質(zhì)量的控制，需要制定針對(duì)性的質(zhì)量管理辦法，借此強(qiáng)化高架橋鋼箱梁焊接施工質(zhì)量控制。而且，制定針對(duì)性的質(zhì)量管理辦法，還可以提升施工單位的核心競(jìng)爭(zhēng)力，使其在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地。在制定質(zhì)量管理辦法的時(shí)候，不僅要對(duì)施工質(zhì)量監(jiān)管予以重視，還需要加大相應(yīng)的施工質(zhì)量考核力度，預(yù)防施工現(xiàn)場(chǎng)各類質(zhì)量事故的發(fā)生。

3.3 加強(qiáng)鋼箱梁安裝焊接質(zhì)量的控制

在高架橋鋼箱梁焊接施工中，要想加強(qiáng)對(duì)焊接施工質(zhì)量的控制，就需要加強(qiáng)對(duì)鋼箱梁安裝焊接質(zhì)量的控制。首先，在鋼箱梁安裝焊接過(guò)程中，要對(duì)相應(yīng)的天氣因素以及環(huán)境因素進(jìn)行嚴(yán)格地控制，降低外界溫度、濕度以及風(fēng)力對(duì)焊接施工質(zhì)量的影響。同時(shí)，加強(qiáng)整個(gè)安裝焊接施工過(guò)程的監(jiān)督與控制，如果發(fā)現(xiàn)焊接施工環(huán)境不理想，則要另行安排時(shí)間進(jìn)行安裝焊接。其次，對(duì)安裝焊接施工過(guò)程中使用到的焊絲進(jìn)行嚴(yán)格檢查，如果其強(qiáng)度不符合要求，或者復(fù)檢不通過(guò)，那么要嚴(yán)禁將其應(yīng)用到安裝焊接施工當(dāng)中。海秀快速路（二期）工程項(xiàng)目中焊接材料的質(zhì)量控制要求見(jiàn)表3。最后，加強(qiáng)對(duì)非法操作的控制，如果發(fā)現(xiàn)倒焊、塞條等非法操作的存在，要進(jìn)行嚴(yán)厲地懲處[7]。同時(shí)，在安裝焊接施工中，每完成一條焊縫的焊接，都要進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量檢查。

表3 海秀快速路（二期）工程項(xiàng)目焊絲質(zhì)量控制要求

另外，在高架橋鋼箱梁焊接施工中，要想加強(qiáng)對(duì)焊接施工質(zhì)量的控制，在選擇鋼材方面，還需要優(yōu)先選擇具有以下特點(diǎn)的鋼材：第一屈服強(qiáng)度高，第二抗拉強(qiáng)度高，第三可焊性好[8]。只有這樣的鋼材，才能夠降低實(shí)際施工中鋼材的消耗量，降低鋼材的運(yùn)輸成本以及安裝成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高架橋鋼箱梁施工過(guò)程中，焊接是一項(xiàng)非常重要的施工工藝。但是，鋼箱梁的焊接施工具有一定的復(fù)雜性，對(duì)于焊工人員的技術(shù)要求比較高。對(duì)此，要正確應(yīng)用焊接施工工藝，并加強(qiáng)對(duì)焊接施工質(zhì)量的控制，進(jìn)而將整個(gè)高架橋的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，就必須要嚴(yán)格按照相關(guān)流程和順序進(jìn)行焊接施工。與此同時(shí)，還要制定明確的質(zhì)量控制目標(biāo)、制定針對(duì)性的質(zhì)量管理辦法和加強(qiáng)鋼箱梁安裝焊接質(zhì)量的控制。