南京南站双龙街立交B1标段
钢箱梁施工专项方案
中铁二十三局一公司南京南站双龙街立交 B1标项目经理部
2010年4月13日
目 录
1.工程综述 .................................................................................... 1
1.1编制依据 ...................................................... 1 1.2工程概述(钢结构部分) ........................................ 2 1.3.钢箱梁结构概况 .............................. 错误!未定义书签。
2、钢箱梁的总体施工方案............................................................ 4
2.1总体施工方案 .................................................. 4 2.1.1 施工方案的确定 .......................................................................................... 4 2.1.2 钢箱梁具体分段方式的选择 ...................................................................... 6 2.2 施工组织设计 ................................................ 12 2.2.1 施工组织机构 ............................................................................................ 12 2.2.2 安装劳动力计划 ........................................................................................ 13 2.2.3 主要机械设备 ............................................................................................ 13 2.2.4 现场临时设施及场地布置 ........................................................................ 14
3 工程材料及其管理 .................................................................... 15
3.1工程主材料: .................................................. 15
3.2工程焊接材料 ................................................. 15 3.3 涂装材料 .................................................... 15 3.4 材料管理 .................................................... 15
4 、箱梁构件制作要求及工艺流程 ........................................... 16
4.1 加工材料及技术准备 .......................................... 16 4.2 放样号料 .................................................... 17 4.3 钢箱梁单元的组合拼装 ......................................... 20 4.4 厂内分段预拼装 .............................................. 23 4.5 焊缝探伤检测 ................................................ 23 4.6.焊接工艺评定及焊接工艺 ...................................... 24 4.6.1 焊接工艺评定的一般要求 ........................................................................ 24 4.6.2. 试板 ........................................................................................................... 25 4.6.3焊接设备 ..................................................................................................... 27 4.6.4焊接材料 ..................................................................................................... 27 4.6.5材料的烘焙和储存 ..................................................................................... 28 4.6.6焊接环境 ..................................................................................................... 28 4.6.7装焊工艺 ..................................................................................................... 28 4.6.8焊接变形的控制 ......................................................... 错误!未定义书签。 4.6.9焊缝质量要求 ............................................................................................. 29 4.7 、钢箱梁涂装 ................................................ 32 4.7.1涂装配套材料 ............................................... 32 4.7.2涂装前处理 ................................................. 32
4.7.3 涂覆方法及涂覆范围 ......................................... 33 4.8、构件的检测 ................................................. 34 4.8.1焊缝探伤检测: ......................................................................................... 34 4.8.2 现场涂层质量要求 .................................................................................. 35
5、现场拼装及安装工艺 .............................................................. 36
5.1构件的运输 ................................................... 37
5.1.1、 待运 ........................................................................................................ 37 5.1.2、散件运输 .................................................................................................. 37 5.1.3、成品防护 .................................................................................................. 37 5.2 现场钢箱梁对接 ............................................. 37 5.2.1 现场拼装设施 ............................................................................................ 37 5.2.2 拼装马板及吊耳 ........................................................................................ 40 5.2.3 现场拼装 .................................................................................................... 43 5.2.4 现场棚内焊接 ............................................................................................ 46 5.3 节段钢箱梁吊装............................................. 47 5.3.1 临时支架设计 .......................................................................................... 47 5.3.2 临时支墩的施工要求 ................................................................................ 59 5.3.3 钢箱梁吊装时的定位控制 ...................................................................... 59 5.3.4 钢箱梁节段吊装、接口匹配 .................................................................... 60 5.4、桥位焊接 ................................................... 64 5.5 箱梁支承力释放 .............................................. 65 5.6 钢箱梁的现场涂装............................................. 68
6、 钢箱梁施工质量保证措施 ................................................... 68
6.1工程质量管理保证措施: ....................................... 68 6.2制作过程的质量控制措施: ..................................... 69 6.3钢箱梁线型控制措施 ........................................... 73 6.4 钢箱梁焊接质量控制措施 ....................................... 77
7、钢箱梁制作及安装安全措施 ................................................. 78
7.1 钢箱梁涂装施工安全文明施工措施 .............................. 78 7.2 钢箱梁吊装施工安全措施 ....................................... 79 7.3 钢箱梁加工安全措施 ........................................... 80 7.4 跨线交通安全措施............................................. 80
南京南站双龙街立交工程钢箱梁专项施工方案
南京南站综合枢纽快速环线工程双龙街立交工程
钢箱梁专项施工方案
1.工程综述
1.1编制依据
1.1.1 根据现场实际地形、地貌和施工图纸;
1.1.2 现场地形、交通条件、施工环境等的现场调查情况; 1.1.3 上海市政设计院《匝道桥钢结构制造加工技术规定》; 1.1.4 施工合同;
1.1.5 总体施工组织设计;
1.1.6 我单位的施工经验及其他施工要求。 1.1.7 施工和检验标准与规范;
《公路桥涵施工技术规范》 (JTJ041-2000) 《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004) 《铁路钢桥制造规范》 (TBl0212-2008) 1.1.8 原材料与检验标准;
《桥梁用结构钢》(GB/T714-2000)
厚钢板超声波检验方法》 (GB/T2970-2004)
《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB709-88) 1.1.9 焊接材料验收及标准;
《熔化焊用焊丝》(GB/T14957-94) 《低合金钢药芯焊丝》(GB/T17493)
《低合金钢埋弧焊用焊剂》(GBl2470-2003)
《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》(GB8110-1995) 《低合金钢焊条》(GB5118-95) 1.1.10 焊缝及焊接相关检验与规范
《手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》(GB985.1-2008) 《埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》 (GB985.2-2008)
《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》 (GB3323-2005)
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南京南站双龙街立交工程钢箱梁专项施工方案
《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》 (GBll345-89) 《钢熔化焊脚接焊缝磁粉探伤》(JB/T6061-2007) 1.1.11
箱梁涂装及相关检验与标准、规范:
《铁路钢桥保护涂装》(TB1527-99)
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》 (JB8923-88) 《表面粗糙度参数及其数值》(GB1031-95)
《色漆和清漆漆膜厚度的测定》(GB/T13452.2-1992) 《色漆和清漆 漆膜的划格试验》(GB/T13452.2-1992) 《金属及其它无机覆盖层厚度测量方法》(GB/T9286-1998)
《涂层附着力的测定方法 拉开法》(GB/T5210 1985)
1.2工程概述
双龙街立交上部结构形式采用钢筋混凝土连续梁结构,跨径布置在18~20m之间,梁高1.5m,在跨越宁潥路主线时ES匝道采用多跨连续钢箱梁结构,梁高2.25m,WN匝道跨越宁潥路主线是采用跨径33~52m的钢箱梁结构,梁高统一为2m。
本工程共计5联钢箱梁(见图1.1 平面布置图),具体跨度及部位见钢箱梁一览表1.1。
表1.1 钢箱梁布置一览表
匝道 结构 钢箱梁 WN匝道 钢箱梁 钢箱梁 ES匝道 钢箱梁
43.5+43.5 PES18~20 钢箱梁 梁跨(m) 30.5+37+30.5 42+52+42 34+40+40+34 31.5+31.5 支墩号 PWN14~17 PWN17~20 PWN20~24 PES16~18 备注 - 2 -
南京南站双龙街立交工程钢箱梁专项施工方案 图例: 钢箱梁桥段
图1.1 钢箱梁平面布置图
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钢箱梁的重量、长度等主要参数见表1.2。
表1.2 钢箱梁主要参数表
梁主体结编号 段构形式 数 匝道箱型钢箱形箱梁结5 梁 构
钢箱梁结构部件(见图1.2,钢箱梁断面图)主要分为:桥面板、桥底板、内侧腹板、外侧腹板、横隔舱板、U型肋、I型肋以及其他肋板等部件组成。
材质 结构材料Q345qD 轴线总钢箱梁轴钢构件重轴线中心轴线总宽长度线面积量约(t) 高度(m) 度(m) (m) (㎡) 3000 2/2.25 530 10.00 5300 I
图1.2 钢箱梁断面图
2、钢箱梁的总体施工方案 2.1总体施工方案
2.1.1 、施工方案的确定
目前国内施工钢箱梁的施工方法,基于现场条件,基本都是在厂家分段加工,再运至现场拼装、安装及整体吊装。实际方案的选择主要依据承包商施工能力、运输方式、安装方式、施工现场条件等因素来确定。由于我标段钢箱梁不在河道上,不具备水运条件,因此只能采用陆路运输方式。根据目前公路的路面条件和交通法规要求,货物运输宽度限制一般在3.5米内,
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南京南站双龙街立交工程钢箱梁专项施工方案
长度限制在20米内,图纸要求最短长度为7米,所以根据设计要求,纵向只能分割成7~16.5米长,3.5米宽度以内的段落。 根据实际情况及钢箱梁结构特点,我们确定的钢箱梁总体施工方案是:
钢箱梁采用横向分四大块、纵向分段的方式在厂家加工制作,底漆涂装及箱内中间漆在厂内涂装,采用长车从公路运输,在现场建立与厂内基本一致的加工设施,如移动的封闭加工棚、组装胎架等,将四大组件组装拼接成一个整体段,采用大型起重设备对整体钢箱梁分段吊装到临时支架上,在支架上进行整体段对接焊接,然后拆除该施工分段的临时支架。
钢箱梁具体施工方案为: 1)、加工制作
钢箱梁构件的制作主要分为桥面板、桥底板、桥内侧腹板、桥中腹板、桥外侧腹板、隔舱板、U型肋、I型肋及其肋板等零部件的制作。钢箱梁在拼装地面胎架流水线上进行组装、焊接。钢箱梁通过胎架进行组立、焊接以及矫正。零部件加工通过在数控及机械设备进行。钢箱梁结构加工制作,以最大限度的使用机械操作并利用工装夹具,以减少手工操作的随机性和不稳定性,提高构件的准确率及生产效率。焊接完成后按照设计要求进行涂装2层,并经验收合格后方可运输至工地。
2)、构件运输组织
构件在工厂加工完成后,可采用长车进行运输,对于超宽车辆应报请交通运输部门批准后方可起运。长车应设置必要标志。钢箱梁应采取牢固的包装,以防构件受损。行驶路线为沪宁高速进入南京地区,然后转入绕城公路运至工地。
3)、现场拼装
箱梁组拼件在工厂加工后,运输到工地。工地内拼接长度一般在7~16.5米。钢箱梁现场组装焊接要求达到与工厂加工水平一致的质量标准。这要求不能在露天进行加工,要在场地内拼装的临时加工棚内进行,临时加工棚要求隔风挡雨密闭,并安装保暖或降温设施,保持加工棚内良好的施工环境。箱梁组装必须按图纸要求加工胎架,所使用设备要基本按照厂内设备配置,箱梁焊接尽量采用自动弧焊机或CO2保护焊,特殊情况可采用电弧焊接。
4)、钢箱梁安装
钢箱梁安装支架在节段钢箱梁两端设置临时支架,临时支架应有足够的刚度、强度和稳定性,以防支架变形。临时支架主要采用D409 X 10钢管为支墩柱搭设而成,设置在钢箱梁节段接口处。在跨越宁溧路、绕城公路时,应在每个方向留有最少2个车道,以确保交通车辆通行。
箱梁节段采用2台100吨履带吊吊装,应对其吊装半径、吊装能力进行检算,确保安全。 钢箱梁拼接后应调整位置、标高至设计要求,再进行焊接。在支架处设置操作平台及检测平台,便于操作,焊接质量应进行探伤检测。
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2.1.2、钢箱梁具体分段方式的选择
钢箱梁要根据施工质量要求、结构特性、运输宽度的限制等因素,将箱梁整体横向分块,纵向分段来进行加工运输。纵向分段根据图纸要求长度为7~16.5m,横向分块为内、外圆弧侧悬挑各一组,箱体二组。再运输到工地横向组装成整段,采用履带吊进行吊装,在支架上将纵向分段拼装焊接成整桥。
2.1.2.1 纵向分段
1 、PWN14至PWN17墩梁段(PWN工程五分段)作以下分节分段,纵向分段从PWN14起12米、15米、7米、15米、15米、7米、15米、12米共分8节段,单节段最大重量不超过75吨。见附图
边墩1#临时支墩临时支墩2#临时支墩3#4#
PWN14~15分段立面图(以匝道设计中心线展开)
钢箱梁临时支墩3#4#临时支墩5#临时支墩6#7#
PWN15~16分段立面图(以匝道设计中心线展开)
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6#7#8#9#
PWN16~17分段立面图(以匝道设计中心线展开)
2 、PWN17至PWN20墩梁段(PWN工程六分段)作以下分节分段,纵向分段从PWN17起12.5米、13米、13米、7米、15米、15米、15米、7米、13米、13米、12.5米共分11节段,单节段最大重量不超过75吨。见附图
边墩临时支墩10#临时支墩11#临时支墩12#临时支墩13#14#
PWN17~18分段立面图(以匝道设计中心线展开)
宁溧路临时行车道钢箱梁临时支墩13#14#临时支墩15#临时支墩16#临时支墩17#18#
PWN18~19分段立面图(以匝道设计中心线展开)
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钢箱梁边墩临时支墩17#18#19#临时支墩20#临时支墩21#
PWN19~20分段立面图(以匝道设计中心线展开)
3、 PWN20至PWN24墩梁段(PWN工程七分段)作以下分节分段,纵向分段从PWN20起15米、15米、7米、10米、15米、8米、9米、14.5米、14.5米、9米、8米、14.5米、8米共分13节段,最大单节段重量不超过75吨。见附图
边墩临时支墩22#临时支墩23#临时支墩24#25#
PWN20~21分段立面图(以匝道设计中心线展开)
钢箱梁施工禁止区域临时支墩24#25#26#27#临时支墩28#29#输油管建议位置
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PWN21~22分段立面图(以匝道设计中心线展开)
钢箱梁绕城公路临时行车道临时支墩28#29#临时支墩30#临时支墩31#32#
PWN22~23分段立面图(以匝道设计中心线展开)
施工禁止区域边墩临时支墩31#32#33#34#输油管建议位置35#临时支墩
PWN23~27分段立面图(以匝道设计中心线展开)
4、 PES16至PES18墩梁段(PES工程六分段)作以下分节分段,纵向分段从PES16起12.75米、15米、7米、15米、12.75米共分五节段,最大单节段重量不超过75吨。见附图
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钢箱梁边墩临时支墩39#40#临时支墩41#临时支墩42#
PES16~17分段立面图(以匝道设计中心线展开)
边墩临时支墩37#临时支墩38#临时支墩39#40#
PES17~18分段立面图(以匝道设计中心线展开)
5、 PES18至PES20墩梁段(PES工程七分段)作以下分节段,纵向分段从PES18起15.5米、15米、10米、14米、14米、12米共分六节段,最大单节段不超过75吨。见附图
宁溧路临时行车道边墩临时支墩43#临时支墩44#临时支墩45#临时支墩46#47#
PES18~19分段立面图(以匝道设计中心线展开)
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钢箱梁边墩临时支墩46#47#临时支墩48#临时支墩49#临时支墩50#
PES19~20分段立面图(以匝道设计中心线展开)
2.1.2.2 横向分块
考虑其构件要从上海运至施工现场双龙街工地,由于大件构件运输宽度限制、制作工艺的要求及板宽度的限制,钢箱梁横截面即横向分为四组:内、外圆弧侧悬挑各一组,箱体二组。如下图1.3-1、2、3、4所示。
图1.3-1 箱梁横向分段示意图
图1.3-2悬挑梁横向分块示意图
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图1.3-3钢箱梁横向分块示意图(一) 图1.3-4 钢箱梁横向分块示意图(二)
2.2 施工组织设计 2.2.1 施工组织机构
钢箱梁制作具体管理及部分特殊工种人员见表1。
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表1 主要管理及技术人员一览表
序号 1 2 3 4 5 6 7 5 6 7 8 9 10 11 姓名 朱道江 李红金 刘维川 田信景 毛明杰 崔恩宁 陈茂良 严国龙 丁国元 严国弟 严国军 孙小平 陈建忠 唐根发 严冬青 职务 项目经理 项目总工 质检负责人 质检员 测量控制 试验 施工安全 施工队长 技术主管 质量员 现场安全员 施工员 起重指挥 资料员 职称 高级工程师 高级工程师 工程师 工程师 工程师 试验工程师 安全工程师 工程师 工程师 工程师 安全员 工程师 起重指挥 资料员 备注 2.2.2 安装劳动力计划
制作及安装所需劳动力见表2 。
表2 劳动力投入计划表 序号 1 2 3 4 5 6 工种 管理人员 起重工 起重指挥员 安装工 施焊工 电工 数量 7 6 2 12 20 2 序号 7 8 9 10 工种 测量工 质检员 数控及零部件制作 辅助工 合计 数量 2 2 20 10 63 2.2.3 主要机械设备
制作加工及安装主要机械设备见表3。
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表3 主要机械设备一览表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 设备名称 门式切割机 门式埋弧焊机 数控等离子切割机cvt-160 端铣机 液压剪板机 液压折弯机 型钢拼焊流水线 数控平面钻床 车床 钻床 CO2焊机 交流电焊机 埋弧自动焊机 栓钉碰焊机 碳刨机 除锈抛丸机 铣边机 履带吊 履带吊 汽车吊 PC5500 dx1500*2000 10*3000 10*4000 JNY-001 PD16 CW6163C Z3080 CPXS-500 Bx1(2)-500 IPEALARE AC1200 NELSON6000101 ZX5-630 GYP Xbj—12m 60T 100T 25T 规格型号 F.P.9000D ZR1000 产地 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 上海 上海 徐州 性能 Bmax:3000 Bmax2100 L=15*3m Hmax=1500 Bmax10*3000 Bmax10*4000 Hmax=1500 Dmax::60 Hmax:2500 Dmax50 500A 500A 1000A 900A 630A 2000A hjhg 数量 1 1 1 1 2 1 1 1 2 2 25 10 3 1 3 1 1 1 1 2 权属 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 自有 注: B表示零件宽度,L表示零件长度,H表示零件高度,D表示零件直径。 2.2.4 现场临时设施及场地布置
在现场搭建2个可移动钢箱梁拼装平台,平台场地要整平压实,上铺石渣,拼装平台宽6米,长15米,采用型钢焊接成整体,拼装平台顶部设活动式加工棚,加工棚采用防雨厚篷布遮盖,可以防风、防雨、防尘。
计划在西南象限安装一台400KVA变压器,供钢箱梁加工使用,工地用电负荷约100KVA,
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变压器能够满足使用要求。
施工队计划在东南象限场地征地界外边缘建立一座材料库房和办公室,用于日常材料管理和施工管理,施工人员大部分租住附近民房。
2.2.5 钢箱梁施工计划
根据现场条件本工程制作、安装的顺序为:先从PWN17起向PWN20墩开始为第一施工段,PES18至PES20墩为第二施工段,PWN20至PWN24墩为第三施工段,PES16至PES18墩为第四施工段,PWN14至PWN17墩为第五施工段。
钢箱梁具体施工计划见附件1《 钢箱梁施工计划横道图》。
3 工程材料及其管理
3.1工程主材料:
本工程中主体钢构件钢材采用(新余钢厂定轧的)Q345qD低合金高强度结构钢,其质量标准应分别符合我国现行国家标准《桥梁用结构钢》(GB/T714-2000)的要求。钢材交货状态是:t<20mm钢板按正火控轧状态交货,t≥20mm钢板按正火状态交货,并提供生产钢板的性能基础实验的证明材料。所有材料均应专材专用,不得任意代用。
3.2工程焊接材料
所有的焊条、焊丝、焊剂均应与主体金属相适应,应符合《建筑钢结构焊接规程》(JGJ81-2002)。Q345qd之间的焊接用焊条选用符合《GB5118》的E500系列焊条。自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂应与主体金属强度相适应,焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》或《气体保护焊用钢丝》(GB/T14957)的规定。自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂,其熔敷金属的抗拉强度不应小于相应手工焊焊条的抗拉强度。
3.3 涂装材料
钢箱梁涂装材料分别为:
箱体外表面用:无机富锌底漆,环氧封闭,漆环氧云铁漆,聚硅氧烷面漆; 箱体内表面用:环氧富锌底漆 环氧漆 3道 3.4 材料管理
3.4.1 钢材进场后,应对其表面质量和表面缺陷进行检查,检查钢板尺寸、厚度、重量;检查钢板平整度,钢板2米范围不允许有S变形或折皱,每米波浪度和瓢曲度偏差在2~3mm以内,两端各2m范围内和顺平整,偏差2mm/m。
3.4.2 钢厂对钢板按要求进行100%探伤,探伤等级为II级。
3.4.3 供货钢板均必须有钢厂质量证明书,钢结构加工厂必须对钢板进行抽检和复检。钢材按同一厂家、同一材质、同一板厚、同一出厂状态每10批炉号抽检一组试件。
3.4.4 钢板要采用悬挂标志牌,标志所示内容还应包括序号/制造号、目的地、理论重量与规格。
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3.4.5 钢板不得露天存放,应存放在厂房内,并离地20cm以上。
3.4.6 如钢板检测不合格,应再加强检测频率,直到对每块板进行检测,如发现仍有不合格的板材,不得再使用,应清除出场。
4 、箱梁构件制作要求及工艺流程
主要制作流程见图4.1 钢箱梁制作流程图。
涂装(2层) 试拼装 组件验收 焊接工艺试验 分段焊接 探伤 加工胎膜 厂内拼装 钢板矫正 材料进场验收 号料切割 零件修整 图4.1 钢箱梁厂内加工工艺流程图
4.1 加工材料及技术准备
4.1.1 施工单位应根据设图纸及总体方案编制钢结构制作施工工艺细则文件;同时根据设计图纸绘制详细加工图纸,并经建设单位、设计单位及监理单位批准后进行施工。
4.1.2 工艺评定:
根据设计要求对一级对接焊缝、二级主要角焊缝进行试件工艺评定,工艺评定要分为现场和工厂加工两种情况。根据焊缝设计要求等级及《铁路钢桥制造规范制》TB10212-2009制定试件板及焊接技术参数,按照焊接技术参数进行焊接,操作时焊接参数如有修正必须做好记录。试件完工后,委托有资质的第三方检测机构进行无损检测、物理试验并出具其检测报告,根据检测报告结果,来最终确定焊接工艺。
4.1.3 钢板使用前应进行矫平预处理,矫平只能使用冷矫平,使其钢板表面偏差在1mm/m
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范围内。
4.1.4 对钢板进行规定项目的检查和试验,主要是表面质量、内部质量、力学性能、焊接材料进行试验。
4.2 放样号料
4.2.1.放样
4.2.1.1.按照施工设计图纸和施工工艺的要求对形状复杂的零部件,采用计算机CAD进行放样,以确定各个零部件的精确尺寸;然后输入到数控加工设备加工。
4.2.1.2.对钢箱梁面板、底板宽度方向允许偏差正负1.0mm;在长度方向应加放2mm加工焊接收缩余量;
4.2.1.3. 切割工艺根据评定试验结果编制,切割表面不应产生裂纹。应优先采用精密(数控、自动、半自动)切割下料,剪切边缘应整齐、无毛刺、反口等缺陷,缺棱应不大于1.0mm,数控切割下料编程时除应考虑焊接收缩量之外,还应考虑切割热变形的影响。手工气割仅用于工艺特定或切割后仍需机加工的零件,采用普通切割机或手工火焰切下料应根据施工图和工艺文件先作样(样板、样条、样杆),作样时应预留焊接收缩量、加工余量等。
4.2.2.排板
4.2.2.1排板时,钢板的长度方向一般应顺着结构的主要受力方向。 4.2.2.2平行焊缝之间的间距应大于200mm;
4.2.2.3严禁出现十字焊缝,焊缝错开最少20cm;该要求同样适用于现场整体拼装焊缝的要求。(环型焊缝除外)
4.2.2.4当厚、薄板之间相对接,并且板厚差大于4.0mm时,则应按施工蓝图要求1:8的斜度削斜。(见下图4.2);
4.2.2.5钢箱梁的面板、底板、腹板的对接焊缝应错开~200mm,且成阶梯形(见下图4.3)。
≥
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图4.2 图4.3
4.2.3号料与划线
4.2.3.1. 零部件加工:因桥箱梁为多块大小不一的钢板焊接成型的,所以各种规格的零部件很多,我们对其进行分类划分,分别为桥面板、桥底板、桥内侧腹板、桥外侧腹板、隔舱板、U型肋、I型肋、及其余肋板等,为了保证其零部件的尺寸,均采用1:1放样式制作,对其形状较复杂的隔舱板进行数控号料,以保证尺寸精确。U型肋的制作先有多头直条开料机切割成直条钢板,然后采用专用模具在折弯机折弯成型。号料前应先确认材质和熟悉工艺要求,然后根据排版图、下料加工单和零件草图进行号料。号料的母材必须平直、无损伤及其他缺陷,否则应先矫正或剔除
4.2.3.2焊缝坡口:根据设计要求按《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000》)规范施工。
4.2.3.3根据零部件的位置实际情况,坡口形式如以下示意图(图4-4):(除示意图及施工蓝图明注以外的焊缝均为贴角焊缝)。
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图4-4
4.2.3.3划线公差要求:
项目 基准线,孔距位置 零件外形尺寸 允许偏差 ≤0.5mm ≤1.0mm 4.2.3.4划线后应标明基准线、中心线和检验控制点。作记号时使用凿子一类的工具,样冲标记其深度应不大于1.0mm,钢板上不应留下深度大于1.5mm的划痕。
4.2.4切割和刨削加工 4.2.4.1切割工具的选用:
设备及工具名称 门式多条切割机 数控切割机 铣边机 切割形式 氧乙炔气体火焰切割 等离子、气体火焰切割 刀片 切割项目 板材 板材 板材 4.2.4.2切割前应清除母材表面的油污、铁锈和潮气;切割后气割表面应光滑无裂纹,熔
渣和飞溅物应除去,剪切边应打磨。
4.2.4.3气割的公差度要求:
项目 零件的长度 零件的宽度 切割面不垂直度 e 割纹深度 局部缺口深度 允许偏差 长度±1.0mm 钢箱梁面板、底板、腹板:宽度 ±1.0mm 零件板:宽度 ±1.0mm t≤20 mm,e≤1mm; t≥20 ,e≤t/20且≤2 mm 0. 5mm 对≤2mm打磨且圆滑过度。 对≥2 mm电焊补后打磨且圆滑过度。 4.2.4.4切割后应去除切割熔渣;对于组装后无法精整的表面,应在组装前进行处理。 4.2.4.5火焰切割后须自检零件尺寸,然后标上零件号,再由质检员专检各项指标,合格后才能流入下一道工序。
4.2.4.6刨削加工的允许偏差
序号 1 2 项 目 零件宽度、长度 加工边直线度 允许偏差(mm) ±1.0 L/3000且不大于2.0 - 19 -
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3 4 相邻两边夹角角度 加工面垂直度 ±6' ≤0.025t且≤0.5 4.2.4.7端部铣平和半自动气割的允许偏差
项 目 序号 1 2 3 4
4.3 钢箱梁单元的组合拼装
检查内容 加工后构件两端长度 加工平面平面度 两端铣平时零件长度 加工平面对轴线的垂直度 半自动气割 允许偏差(mm) 根据附图公差 2.0 1.5H/1000 铣削 允许偏差(mm) ±2.0 ±0.5 ±0.8 ≤1/1500且≤0.50 4.3.1车间组装钢箱梁前必须车间内搭建零部件总组装地面胎架,搭建胎架材料采用焊接H型钢,为规格HB500*250*8*12,H型钢每根长度为11米,根据设计图纸的纵坡、横坡和起拱度尺寸有技术部细化出胎架所需的坐标和控制点尺寸。每次组装前应对胎架进行检查,确认合格后方可组装。梁段组装过程中应避开日照的影响,用经纬仪和测距仪监控主要定位尺寸。H型钢布置间距与钢箱梁的横隔板的间距相同,搭建时采取桥面板面向地面,使用水准仪将每一根H型钢所在位置的纵坡、横坡和起拱度尺寸标出和固定,然后将H型钢用20#槽钢连接整体刚性胎架。胎架的坐标和纵坡、横坡和起拱度尺寸如图4.5、图4.6所示。
4.3.2组装前应熟悉图纸和工艺文件,按图纸核对零件编号、外形尺寸和坡口方向,确认无误后方可组装。采用埋弧焊、CO2 气体(混合气体)保护焊及低氢型焊条手工焊方法焊接的接头,组装前应彻底清除待焊区域的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等有害物,使其表面显露出金属光泽。组装时应在对接焊缝和主要角焊缝的端部连接引板,其材质、厚度、坡口应与所焊件相同。U型板及顶板设在自动定位组装胎架上进行。所有零件在组装前应进行尺寸检查,合格后方可组装。
4.3.3 单元拼装采用倒装法拼装,拼装顺序为底板—横隔板---两侧腹板---悬挑梁----牛腿---肋板。拼接后检查拼接尺寸、板缝宽度、板边弧线、拱度、高度,同时还要进行板的冲突检查。对存在问题的零件要进行整修,不能整修的要重新进行加工。
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51299512996000124567000100005000制制作制作作分制分段分段作段处处分制处段作处分段处图4.5 PWN17-18胎架纵坡起拱控制点标高图
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05322084161802001044205322057
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5101335199013392129219710512121211321072102209720942091208820772077207820792081208420882092209721021037210721147211005102152000106411231015105411341230122313531503135515181679188317132114223723671939264524882686中心线面板线23502864284928972981腹板线面板线20841386930962950面板线面板线面板线285510132腹板线2810274626582546235024402820275710001286124092247206118501734161413581077434619191912190519001895189118881886188719001900190019001905190619091913191819231941194712044339769681207制作分段处制作分段处2821图4.6 PWN17-18胎架轴网控制点尺寸图
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64023502440286010000115823501087202226672548205724012226178915271348处制作分段制作分段处制作分段处南京南站双龙街立交工程钢箱梁专项施工方案
4.3.4 U型肋与顶板焊接前,内侧应完成涂装,所有切割处均打磨平肋与顶板之间采用单面坡口焊接。. U型肋对接焊缝、在工厂坡口双面焊接,凸起高度不超过20%焊宽;现场采用单面坡口对焊,内衬永久性钢板垫片(4mm)。
4.3.5 各类焊缝坡口型式应按本桥设计图纸、焊接工艺及相应规范要求进行加工。 4.3.6 分段拼装应考虑必要的防止变形的措施,如设置假隔舱,以确保接头尺寸精度。 4.3.7 应设置单向或双向弧形胎架拼装弧形分段,胎架要有足够的刚度,每段组装完成后需进行复测和调整。
4.3.8冷校的环境温不应低于5℃,矫正时应缓慢用力,总变形量不应大于变形部位原始长度的2%。热校加热温度应控制在600~800℃,不允许过烧,不易在同一部位多次重复加热。
4.4 厂内分段预拼装
4.4.1 预拼装是构件的组件与组件、分段与分段进行试拼,每一试拼单元必须是相邻组件与分段,至少相连的3块,纵横均应进行试拼,试装不合格不能出厂,试拼合格后运走前面2块,留下1块前移用于下批试拼。
4.4.2 试拼装在拼装胎架上进行,胎架根据钢箱梁线型设计,应对胎架进行总体测量。要求各构件应保持自由状态,接缝符合规范要求。
4.4.3 均应逐个检查,证明焊缝及构件各部尺寸、形状符合要求后,再进行预拼。 4.4.4 预拼过程中,应检查拼接处有无互相抵触的情况。
4.4.5 对拼装好的构件及零件进行编号、登记,绘制拼装编号图。
4.5 焊缝探伤检测
4.5.1设计要求
本工程钢箱梁对接焊缝质量应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)规定的一、二级焊缝质量标准。
(JTJ041-2000)表17.2.27-2焊缝超声波探伤内部质量等级 项目 对接焊缝 角焊缝
(JTJ041-2000)表17.2.27-3焊缝超声波探伤范围和检验等级
焊缝质量等级 ⅠⅡ级横向对探伤比例 100% 探伤部位 全长 板厚 10-45 检验等级 B 质量等级 Ⅰ Ⅱ Ⅱ 适用范围 主要杆件受拉横向对接焊缝,工地主要纵向焊缝 主要杆件受压横向对接焊缝、次要纵向对接焊缝 主要角焊缝 - 23 -
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接焊缝 Ⅱ级焊缝 100% 焊缝两端各1000 两端螺栓孔部Ⅱ级熔透角焊缝 位并延长500,100% 板梁主梁及纵、横梁跨中加探1000
钢箱梁的焊缝等级:钢箱梁的桥面板、桥底板、纵向腹板的横向对接焊缝为全熔透一级,桥面板、桥底板、腹板纵向主角焊缝、U型肋、I型肋现场对接为全熔透二级, U型肋与桥面板焊接为坡口焊及其余焊缝为二级。
焊缝具体位置,一级焊缝:面板对接、腹板对接、底板对接、现场焊接主要纵向对接焊缝。二级焊缝:腹板与底板、顶板的焊接、I型肋、U型肋对接。
4.5.2检测方法:
本工程将选用有无损检测资质的检测单位对本工程钢结构I、II级焊接焊缝质量进行射线及超声波探伤检查。I级焊缝采用100%超声波检测并抽检10%射线检验,II级焊缝按规范规定进行超声波检测,裂缝采用磁粉检测。由于U型肋采用超声波不易检测,一般要带随梁试件进行焊缝检测。
4.5.3检测标准
全熔透焊的一、二级焊缝采用超声波探伤进行内部缺陷的检查,检验标准为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345-89 B类Ⅱ级合格。抽查10%的全熔透焊的一级焊缝射线检验标准为现行国家标准《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》(GB3323-2005)B类Ⅱ级。裂缝检测采用磁粉探伤,检验标准为现行国家标准《钢熔化焊脚接焊缝磁粉探伤》(JB/T6061-2007),对焊缝表面裂纹的检查,由于制作周期因素只能对钢箱梁分批进行探伤,对每批已超声波探伤合格的钢箱梁先开具超声波、磁粉探伤合格临时报告,便于进入下一工序施工,待每一个施工段的钢箱梁最后一批超声波、磁粉探伤完成,开具正式探伤报告。
>46-56 B(双面单侧) >46-56 10-45 >46-56 10-46 B(双面双侧) B B(双面双侧) B 4.6.焊接工艺评定及焊接工艺
4.6.1 焊接工艺评定的一般要求
4.6.1.1焊接工艺评定(以下简称“评定” )是编制焊接工艺的依据。
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4.6.1.2 评定条件应与产品条件相对应,评定必须使用与产品相同的钢材及焊接材料。 4.6.1.3 根据钢材类型、结构特点、接头形式、焊接方法、焊接位置等制定评定方案, 4.6.1.4 首次采用的钢材和焊接材料必须进行评定,已评定并批准的工艺,可不再进行评定;遇有下列情况之一者,应重新进行评定:
——钢种改变; ——焊接材料改变;
——焊接方法或焊接位置改变; ——衬垫材质改变;
——焊接电流、焊接电压或焊接速度改变±10%以上;
——坡口形状和尺寸改变(坡口角度减少10°以上,钝边增大2mm以上,根部间隙变化2mm以上,有衬垫的根部间隙变化在-2~+6mm);
——预热温度低于规定值下限温度20℃; ——增加或取消焊后热处理时; ——电流种类及极性改变; ——加入或取消填充金属;
——母材焊接部位涂车间防锈漆而焊接时又进行不打磨的;
4.6.1.5 “评定”包括进行对接接头试验、熔角接透试验和T型接头试验。 4.6.2. 试板
4.6.2.1 对接接头代表板厚范围按下表执行。
C2.1 对接接头试板厚度(mm)
序号 1 2 3 4
4.6.2.2 T型接头埋弧自动焊试板可按每一焊脚尺寸在表C.2.2中选择一种盖、腹板厚度组合。
表C2.2 T型接头试板厚度(mm)
序号 1 焊脚尺寸 腹板 6.5×6.5 8~12 盖板 12~16 试板厚度 试板板厚 t≤16 16<t≤25 25<t≤50 50<t≤80 产品板厚 0.5t<δ≤1.5t 0.75t<δ≤1.5t 0.75t<δ≤1.3t 0.75t<δ≤1.0t 备注 δ—产品板厚 t—试板板厚 - 25 -
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2 3 4
4.6.2.3 全熔透,部分熔透T形接头试板厚度按表C.2.3中选择一种试板厚度。
表C.2.3 全熔透,部分熔透T形接头试板厚度(mm) 序号 试板厚度 腹板 1 2 3 4
4.6.2.4 试板长度应根据样坯尺寸、数量(含附加试样数量)等因素予以综合考虑,自动焊不得小于600mm,焊条电弧、CO2气体(混合气体)保护焊不得小于400mm。宽度应根据板厚、试样尺寸、探伤要求确定。
4.6.3 试验及检验
4.6.3.1 对接焊缝应沿焊缝全长进行超声波探伤,对接焊缝,熔透角焊缝质量等级应达到I级,角焊缝质量等级应达到II级。
4.6.3.2 样坯截取位置应根据焊缝外形及探伤结果,在试件的有效利用长度内作适当分布。试样加工前允许样坯冷矫正。
4.6.3.3 力学性能试验项目、试样数量及试验方法应符合表C3.4的规定。
表C3.3 机械性能试验项目、试样数量(个)
试件形式 试验项目 接头拉伸(拉板)试验 焊缝金属拉伸试验 对接接头试件 接头侧弯试验 低温冲击试验 接头硬度试验 熔透角接试件 焊缝金属拉伸试验 试验数量 1 1 1 6 1 1 按《焊接接头机械性能试验方法》(GB2469~2654)的规定 试验方法 t≤16 16<t≤25 25<t≤50 50<t≤80 产品板厚 腹板 0.5t<δ≤1.5t 0.75t<δ≤1.5t 0.75t<δ≤1.3t 0.75t<δ≤1.0t δ—产品板厚 t—试板板厚 备注 8×8 10×10 12×12 10~16 14~24 >20 16~24 20~40 >28 - 26 -
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低温冲击试验 接头硬度试验 T形接头试件 焊缝金属拉伸试验 接头硬度试验 6 1 1 1 注:①对接接头侧弯试验:弯曲角度α=180°。当试板板厚为10mm及以下时,可以用正,反弯各一个代替侧弯。
②对接接头及熔透角接低温冲击试验缺口开在焊缝中心及熔合线外1.0mm处各3个;如果接
头为异种材质组合,熔合线外1mm分别取样。
4.6.3.4 力学性能试验验收应符合下列规定:
1) 当拉伸试验结果(屈服、抗拉强度及拉棒的延伸率)不低于母材标准值时,则判为合格,则判为合格;当试验结果低于母材标准值,则允许从同一试件上再取一个试样重新试验,若试验结果不低于母材标准值,则仍可判为合格,否则,判为不合格;
2) 接头侧弯试验结束后,若试样受拉面上的裂纹总长不大于试样宽度的15%,且单个裂纹长度不大于3mm,则判为合格;当试验结果未满足上述要求,则允许从同一试件上再取一个试样重新试验,若试验结果满足上述要求,则仍判为合格,否则,判为不合格;
3) 各种钢材焊接接头的冲击功应不低于母材标准定值。若冲击试验的每一组(3个)试样试验结果的平均值不低于规定值,且任一试验结果不低于0.7倍的规定值,则判为合格;当试验结果未满足上述要求,允许从同一试件上再取一组(3个)附加试样重新试验,若总计6个试验结果的平均值不低于规定值,且低于规定值的试验结果不多于3个(其中,不得2个以上的试验结果低于0.7倍的规定值,也不得有任一试验结果低于0.5倍的规定值),则可仍判为合格,否则,判为不合格。
4) 当焊接接头的硬度值不大于HV350时,则判为合格,否则,判为不合格; 5)力学性能试验结束后,若发现试样断口上有超差的缺陷,应查明产生该缺陷的原因并决定试验结果是否有效。
4.6.3焊接设备 焊接方法 埋弧焊 手工焊条电弧焊 CO2气体保护焊 4.6.4焊接材料
4.6.4.1焊接材料的选用 焊接 母材 焊缝 方法 规范 名称 焊丝或焊条 牌号 焊剂或 气体 适用的 场所 焊接设备 直流电源 直流电源 直流电源 电流和极性 直流反接 直流反接 直流反接 单弧或多弧 单弧 单弧 单弧 手工或机械 自动 手工 半自动 - 27 -
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埋弧焊 手工焊 气保焊 Q345qD Q345qD Q345qD 平焊;角焊 平焊;角焊 定位焊; 平焊;角焊 定位焊; H08MnA E5015 ER50-2实心 HJ431 CO2 平板对接、纵向主焊缝 筋板、端板焊接 平板对接; 筋板、端板焊接 4.6.4.2现场对焊接缝采用瓷衬垫。垫衬工艺要求对接焊缝最小处不小于6mm,大于6mm焊接工艺是单面焊接双面成型的新工艺。焊接过程中对时满24小时的焊缝委派第三方进行全过程探伤控制,发现其不合格及时返工至合格后再进行下一道工序施工。
4.6.5材料的烘焙和储存
焊接材料在使用前应按材料说明书规定的温度和时间要求进行烘焙和储存;如材料说明要求不详,则按下表要求执行:
焊条或焊剂名称 焊条:E500系列 焊剂:HJ431 4.6.6焊接环境
当焊接处于下述情况时,不应进行焊接:
(1)当钢板大于20mm时,.室温低于5℃时而又没有采取预热措施时,焊接普通碳素钢
低于0℃;环境湿度大于80%。
焊条药皮 或焊剂类型 低氢型 烧结型 使用前烘焙条件 330—370℃;1小时 300—350℃;2小时 使用前 存放条件 120℃ 120℃ (2).被焊表面处于潮湿状态,或暴露在雨、雪和高风速条件下。
(3).采用手工电弧焊作业(风力大于5m/s)和CO2气保护焊(风力大于2m/s)作业时,未设置防风棚或没有措施的部位前情况下。
(4).焊接操作人员处于恶劣条件下时。 4.6.7装焊工艺 4.6.7.1接头的准备:
采用铣边机、自动或半自动方法切割的母材的边缘应是光滑和无影响焊接的割痕缺口;切割边缘的粗糙度应符合规范规定的要求。被焊接区域附近的母材应无油脂、铁锈、氧化皮及其它外来物;接头的装配应符合设计图纸及相关规范的要求。
4.6.7.2 定位焊
(1).定位焊焊缝所采用的焊接材料及焊接工艺要求应与正式焊缝的要求相同,对有预热要求的构件,定位焊时也必须进行预热。
(2).定位焊焊缝的焊接应避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊,弧坑应填满,严禁在焊接区以外的母材上引弧和熄弧。
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(3).定位焊焊缝有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时,必须清除后重新焊接,如最后进行埋弧焊时,弧坑、气孔可不必清除。
(4) 主要杆件应在组装后24h内焊接。. 4.6.7.3引弧和熄弧板
重要的对接接头和T接接头的两端应装焊引弧板和熄弧板,其材料及接头原则上应与母材相同,其尺寸为:单块为40*80,两块为一组,引弧和熄弧两组计4块,焊后用气割割除,磨平割口,严禁用铁锤击落。
4.6.7.4焊缝清理及处理
(1).多层和多道焊时,在焊接过程中应严格清除焊道或焊层间的焊渣、夹渣、氧化物等,可采用砂轮、凿子及钢丝刷等工具进行清理。
(2).从接头的两侧进行焊接完全焊透的对接焊缝时,在反面开始焊接之前,应采用碳刨、清理根部至正面完整焊缝金属为止,清理部分的深度不得大于该部分的宽度。
(3).每一焊道熔敷金属的深度或熔敷的最大宽度不应超过焊道表面的宽度。 (4).同一焊缝应连续施焊,一次完成;不能一次完成的焊缝应注意焊后的缓冷和重新焊接前的预热。
(5).肋板、连接板的端部焊接应采用不间断围角焊,引弧和熄弧点位置应距端部大于30mm,弧坑应填满。
(6).焊接过程中,尽可能采用平焊位置或船形位置进行焊接。 4.6.8焊缝质量要求 4.6.8.1焊缝外观质量
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焊缝外观质量表
序号 1 2 3 检查内容 图 例 B C C 对接焊 焊缝加强高 b (C) C △h hf 贴角焊缝焊脚 hf △h 尺寸(hf+△h) 和焊缝余高( C ) C C hf+△h hf+△h 容许公差 b< 20; 一级0.5 C 1.0 mm 二级0.5 C 1.5 mm b≥20; 一级0.5 C 1.0 mm 二级0.5 C 2.5 mm hf 6 0 △h 1.5 mm 0 C 1.5 mm hf 6 0 △h 3.0 mm 0 C 3.0 mm S S T接坡口焊缝 加强高( S ) t t S =t/4,但≯10 mm - 30 -
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续上表 焊缝外观质量表 序号 4 5 6 7 8 9 10 检查内容 焊缝咬边 ( e ) 图 例 E E 容许公差 一级焊缝:不允许 二级焊缝: ≯0.5mm深度的咬边,累积总长 度不得超过焊缝长度的10%. 不允许 一级和二级焊缝:不允许 表面裂缝 表面气孔及密集 气孔 焊缝错边 焊缝过溢 ( ) 表面焊接飞溅 D T θ 所有焊缝: > 90 所有焊缝: 不允许 所有焊缝: 不允许 一级和二级焊缝: d<0.1t 但≯2.0mm 电弧擦伤,焊瘤, 表面夹渣
4.6.8.2焊接缺陷的修复
(1). 裂缝:采用MT 或 PT 以及其它合适的方法,确定裂纹的长度和走向后,并采用碳刨刨除裂纹及裂纹两端各50 mm 长度,然后补焊。
(2). 焊缝尺寸不足、凹陷、咬边超标,应补焊。 (3). 夹渣、气孔、未焊透,用碳刨刨除后,补焊。 (4). 焊缝过溢或焊瘤,用砂轮打磨或碳刨刨除。
(5). 补焊应采用低氢焊条进行焊接,焊条直径不大于4.0mm,并比焊缝的原预热温度提高50℃。
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(6). 因焊接而产生变形的构件,应采用机械方法或火焰加热法进行矫正,低合金钢加热区的温度不应大于800℃,严禁用水进行急冷。
4.7 、钢箱梁涂装 4.7.1涂装配套材料
4.7.1.1钢箱梁内表面涂装见表
涂装要求 喷砂除锈 除锈等级 表面粗糙度 环氧富锌底漆1道 环氧漆 3道 设计值 Sa2.5级 RZ35~80μm 50μm 200μm 场地 厂内 厂内 现场拼装平台上
4.7.1.2桥箱梁顶表面涂环氧车间底漆,漆膜厚度30 um, 4.7.1.3桥箱梁外表面涂装材料
涂装用料 无机富锌底漆 环氧封闭漆 环氧云铁中间漆 聚硅氧烷面漆
4.7.2涂装前处理
4.7.2.1 构件被涂装前必须进行磨修去棱,打磨成R=2毫米的圆弧,并彻底清理构件焊缝及表面,如焊渣、飞溅、焊瘤等,要求无锈蚀、无油污。
4.7.2.2喷砂除锈方式以钢珠自动除锈机或人工喷砂除锈施工,要求达到喷砂等级为Sa2.5;上述除锈等级均应按《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB8923-88)的规定执行。任何未经除锈的生坯钢或零部件 ,不得组装入钢结构之中。
4.7.2.3钢板和型钢在制作前应进行抛丸除锈、除尘处理。钢板、型钢、梁段表面清理的除锈等级应达到GB/T 8923-1988 规定的Sa2.5 级,表面粗糙度应达到RZ(40~80)μm,一般不超过100μm。
4.7.2.3除锈后,在湿度低于85%以下时要求6小时内涂装,不允许出现返锈后,不加任何处理而进行涂装作业。
道数 1道 1道 2道 2道 总厚度指标 75 um 25um 120 um 100 um 场地 厂内 厂内 厂内 现场 - 32 -
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4.7.3 涂覆方法及涂覆范围
a) 大面积喷涂应采用高压无气喷涂施工;
喷涂时,喷枪嘴距钢板表面距离应保持 300~500mm。距离过小,湿膜过厚,易产生流挂;距离过大,漆雾还未达到钢板表面已固化,影响油漆附着力。喷涂施工应在空气湿度小于 8 0 %和钢板表面温度高于空气露点3℃以上进行, 且环境温度不能低于5℃ ,否则会影响漆膜固化。
油漆喷涂工艺参数如下: 喷涂机进气压力 0.4~0.6MP a
喷嘴型号 0.21~0.23”( 0.53~0.58ram) 喷枪距离 300~500mm 工作环境湿度 < 80% 钢板表面温度高于露点3℃ 。 露点温度可参考下表:
露点温度值查对表
相对 湿度 环境温度 55 -7.9 -3.3 1.4 6.1 10.7 15.6 19.9 60 -6.8 -2.1 2.6 7.4 12 16.9 21.4 65 -5.8 -1 3.7 8.6 13.2 18.2 22.7 70 -4.8 0 4.8 9.7 14.4 19.3 23.9 80 -3 1.8 6.7 11.5 16.4 21.3 26.2 85 -2.2 2.7 7.6 12.5 17.4 22.3 27.2 90 -1.4 3.4 8.4 13.4 18.3 23.3 28.2 0 5 10 15 20 25 30
b) 细长、小面积以及复杂形状构件可采用空气喷涂或刷涂施工; c) 不易喷涂到的部位应采用刷涂法进行预涂装或第一道底漆后补涂。 4.7.3.1涂装环境及涂装质量控制
涂装不允许在风沙场合、雨、雾天或相对湿度85%以上时施工,雨天、雪天、雾天不能进行室外涂装,涂装时环境温度应在5~40℃之间。环氧类漆、聚氨酯漆在气温5℃以下不允许在施工。
4.7.3.2当环境湿度高于85%时,不能进行高压无气喷漆涂装,但因工程进度关系必须涂装时采用辊涂或刷涂,当湿度高于90%时,停止任何涂装处理。
4.7.3.3油漆涂层表面应力求光滑、平整,面漆应光洁美观、色彩均匀。涂装时不能有
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针孔,明显流挂、皱皮、漏涂等弊病发生。如检验发现以上弊病应马上进行返修补涂。
4.7.3.4 4. 为保证膜厚,对于自由边缘等难以涂装的部位,在高压无气喷涂前,需用毛刷作一、二遍刷涂。
4.7.3.5多种散装零件,均应按设计要求,涂足规定的遍数,特别注意不得有漏涂等缺陷。
4.7.3.6 最后油漆工作必须在各项装饰工作结束后,并修正各种缺陷后进行,涂装前应认真做好清洁工作,喷涂时应注意对有关零件的遮蔽保护,并力求集中调色,一次喷涂成膜,以求得整洁,美观的涂层外观质量。
4.7.3.7 多种涂层损伤处需按规定逐道修补,修补前损伤区周围25~30%范围内的涂层应打磨成坡度便于修补顺滑。
4.7.3.8 箱梁外侧钢板自由边的棱角要打磨成R≥1mm的圆弧,便于涂装。 4.7.3.9涂料配制和使用时间 :涂料的配制按不同涂料的产品说明书进行配制,随配随用,一般配制一次2小时以内使用完毕。
4.7.3.10涂料应充分搅拌均匀后方可施工,推荐采用电动或气动搅拌装置。对于双组分或多组分涂料应先将各组分分别搅拌均匀,再按比例配制并搅拌均匀。
4.7.3.11.涂覆范围:钢箱梁顶板面涂环氧富锌底漆,钢箱梁外表面、钢箱梁内表面涂底、中、面漆。
4.7.4补漆作业
对于局部损伤的涂层,应进行表面清理后按原设计补涂各层涂料。涂料涂层表面应平整均匀,不应有漏涂、剥落、起泡、裂纹,气孔等缺陷,允许有不影响防护性能的轻微桔皮、流挂、刷痕和少量杂质。颜色应与比色卡相一致。油漆涂层表面应力力求光滑、平整,不能有针孔,明显流挂、皱皮、漏涂等弊病发生,面漆应光洁美观、色彩均匀。
4.7.4.1钢材油漆表面如因滚压、切割、电焊或安装磨损,导致损坏或生锈时,必须用喷砂或电动工具清理后再行补漆。
4.7.4.2油漆涂装后,漆膜如发现有龟裂,起皱,刷纹,垂流粉化失光或散雾等现象时应将漆膜刮除或以砂纸研磨后,重新补漆。
4.7.4.3油漆涂装后,如发现有起泡,凹陷洞孔,剥离生锈或针孔锈等现象时,应将漆膜刮除并经表面处理后,再按规定涂装时间隔层次予以补漆。
4.8、构件的检测 4.8.1焊缝探伤检测:
4.8.1.1设计要求:本工程钢箱梁板材对接焊缝质量应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)规定的一级焊缝质量标准,钢箱梁纵向对接焊缝、钢箱梁主要熔透角焊缝质量二级。
4.8.1.2检测方法:本工程将选用有探伤检测资质的检测单位对本工程钢结构一、二级
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焊接质量进行超声波探伤检查,对二级外观焊缝需磁粉探伤并进行外观、焊缝尺寸自行检测。
4.8.1.3检测标准:全焊透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的,检验标准为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345-89 B类Ⅱ、Ⅲ级。
4.8.1.4探伤比例的计数方法应按以下原则确定:a、对工厂制作的一、二焊缝,应对每条焊缝按照长度进行100%超声波探伤,至少200mm;b、对现场安装对接一、二焊缝,应按同一类型、同一施焊条件的焊缝条数,应对每条焊缝进行100%超声波探伤,并抽查钢箱梁对接一级焊缝10%进行射线探伤。C、U型肋焊缝要每条均进行100%超声波探伤。D、对现场环缝横向及纵向对接焊接要100%探伤。
4.8.1.5一级、二级焊缝的质量等级及缺陷分级如下:
一级、二级焊缝的质量等级及缺陷分级 焊缝质量等级 一级 评定等级 Ⅱ 内部缺陷超声波探伤 检验等级 B级 探伤比例 100% 评定等级 Ⅱ 内部缺陷射线探伤 检验等级 B级 探伤比例 10% 二级 Ⅲ B级 100% Ⅲ
4.8.1.6检验批评定:抽样检查的焊缝数量不合格点率小于2%时,该批验收应定为合格。不合格率大于5%时,该批验收应定为不合格。不合格点率为2%~5%时,应加倍取样,且必须在原不合格部位两侧的焊缝延长线各增取一处,如在所有抽检焊缝中不合格点率不大于3%,该批验收应定为合格,大于3%这批焊缝应定为不合格。当批量定为不合格时,应对该批余下焊缝的全数进行检查,当检查出一处裂纹缺陷时,应加倍抽查,如在加倍抽检焊缝中未检查出其他裂纹缺陷时,该批验收评定为合格,当检查处多出裂纹缺陷时,应对该批余下焊缝全数检查。
4.8.1.7焊缝无损检测报告签发人员必须持有相应探伤方法的Ⅱ级或Ⅱ级以上资格证书。
4.8.2 现场涂层质量要求 4.8.2.1 外观
涂料涂层表面应平整、均匀一致,无漏涂、起泡、裂纹、气孔和返锈等现象,允许轻微桔皮和局部轻微流挂。金属涂层表面均匀一致,不允许有漏涂、起皮、鼓泡、大熔滴、松散粒子、裂纹和掉块等,允许轻微结疤和起皱。
4.8.2.2 厚度
施工中随时检查湿膜厚度以保证干膜厚度满足设计要求。干膜厚度可采用“90-10”规则判定。涂层厚度达不到设计要求时,应增加涂装道数,直至合格为止。漆膜厚度测定点
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的最大值不能超过设计厚度的 3 倍。
4.8.2.3 附着力
当检测的涂层厚度不大于 250μm 时, 各道涂层和涂层体系的附着力按划格法进行,不大于 1 级;当检测的涂层厚度大于 250μm 时,附着力试验按拉开法进行,涂层体系附着力不小于 3MPa。用于钢桥面的富锌底漆涂层附着力不小于 5MPa。 5、现场拼装及安装工艺
现场拼装及安装工艺流程见图5.1 。 装车 运输 工地拼装 制作加工棚及胎架 及拼装胎 支架搭设 分段吊装 测量放线 接口匹配和精匹 环缝焊接 探伤 安装验收 落架和支架拆除 外层涂装 总体验收 附属工程 图5.1 钢箱梁现场拼装及安装流程图
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5.1构件的运输 5.1.1、 待运
待运物件堆放需平整稳妥垫实,搁置干燥、无积水处,必须进行覆盖,不能露天存放,防止锈蚀。
钢构件按种类、安装顺序分区存放,底层垫枕采用I20垫橡胶垫,地基为混凝土地面,应有足够的支承力,应防止支点下沉。相同构件的钢构件叠放时,各层钢构件的垫枕支点应在同一垂直线上,防止钢构件被压坏或变形。
5.1.2、散件运输
本工程钢箱梁运输采用采用15米以上加长车装运一段钢箱梁,行驶路线为沪宁高速或国道进入南京地区,然后转入绕城公路运至工地。运输前应向运输部门办理超宽运输手续,批准后方可进行运输,在运输过程中应保持匀速行驶、遵守交通规则,避免发生交通事故。要求运输道路的允许宽度满足箱体分块宽度,路面条件良好,表面平整,没有小于50米的转弯半径。
装车时,必须有专人监管,清点上车的箱号及打包件号,并办好移交或交接手续。 构件的运输顺序按照安装顺序分单元成套供货。 5.1.3、成品防护
装车时,必须有专人监管,清点上车的箱号及打包件号,并办好移交或交接手续。 箱体构件运输时要加设临时支撑,临时支撑采用I12电焊 ,间距2米,箱体支撑点按照间距3米布置,支点要牢固、密贴底板,悬出车外不大于1.5米,箱采用3T倒链拉紧,其他三散件采用钢丝绳捆绑,防止滑动碰撞。构件制作必须符合运输安全要求和现场拼装进度、质量要求。构件按照安装顺序分单元成套供货,一次运输到位,避免二次倒运。
钢箱梁箱体在分段运输过程中,要临时焊接交叉[12槽钢,每2米1道,以便对箱体整段进行固定。
5.2 现场钢箱梁对接
5.2.1 现场拼装设施及施工准备
根据钢箱梁加工要求,要在现场将横向分块组装成整体,长度按照顺桥向分段长度。为保证焊接质量,要在工地建立与厂内基本一致的加工条件,使用厂内基本一致的焊接工艺。
根据现场实际情况、出厂构件在现场总组装的实际条件和国家相应的规范要求,本公司计划在工地的桥箱梁位置内侧或外侧(见图5.2 加工棚平面布置图)制作二个长十五米、宽六米的移动式总拼装平台。作为钢箱梁的专用拼装钢平台,在每节段内侧或外侧边最合适的位置进行拼装焊接、涂装,方便双机抬吊。
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在钢箱梁拼装专用平台施焊的地方并搭建可拆卸的作业用棚帐,要求能挡风防雨、防尘,棚内要安装取暖或降温设施,保持棚内温度在10~30℃便于焊接工作能全天候的正常施工,确保焊接质量和工期的不延误。拼装平台在移动和设置时,自由地段必须按需要尺寸,作水平调整。在平台移至适当位置时,平台底部务必铺设100mm厚的砂石作垫平处理,保证平台在作业受力时平稳统一。
5.2.2 拼装马板及吊耳
5.2.2.1马板:现场拼装时必须配备足量的马板,马板的厚度14mm,置放马板的间距约500~800mm之间,具体设置根据接口实际情况而定,但最大不得超过800mm,以确保接口双边构件板的刚度,马板尺寸如图5.3。
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图5.3 马板设置位置示意图
5.2.2.2 吊耳:吊耳采用厚度20mmQ345B材料制作,具体尺寸和布置位置如图5.4示意
图5.4 吊耳示意图
5.2.2.3吊耳的设置:工厂制作的钢箱梁部件采用2点吊方式,每个吊点有两块吊耳,采用龙门吊吊装、移位、装车,卸车及平台拼装采用单个50T吊车。
现场分段吊点位置是在x=0.214L(L为构件长度)处(见下图),在实际设置吊耳时,要移动到理论吊点最近的横隔板处,不能放在自由顶板处(见图5.5-1)。横向方向布置间距根据构件重心来确定,保证构件吊起为水平(见图5.5-1)。
现场整段吊装时,采用双机抬吊,每个吊点为4块一组,共8个吊耳,每组吊耳要朝向吊钩重心方向,吊钩中心位置设在0.214L位置处,4个吊耳要设置在前后2个横隔板位置上(见图5.5.-2),横向布置根据构件重心来确定,保证吊起为水平,计算图示及计算公式见图5.5-3。
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图5.5-1 钢箱梁节段吊耳设置平面位置示意图
图5.5-3 圆弧箱梁重心计算简图
以15米分段的钢箱梁为例,R=175m,t=10m, α=15/(2X175)=0.0429, y2=175(1-sin0.0429/0.0429)+10/2=5.228m,即钢箱梁向内侧偏心0.228m。
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5.2.2.4 吊耳焊缝承载力:查钢结构设计手册,得贴角焊缝hf=6mm,每1cm长度焊缝抗拉强度为0.7吨,每件吊耳承载为35*0.7=24.5吨。钢箱梁采用φ36mm钢丝绳吊装,吊索与水平面的夹角一般为45°~60°。以15每米长钢箱梁为例,根据图5.5-4所示, 夹角按照60°,重量按照75T计算,则索力为S=Q/8sinα=75/8sin60°=75/(8x0.866)=10.83T,可以看出,吊耳强度满足吊装要求。
图5.5-4 钢箱梁吊索布置示意图
5.2.3 现场拼装
(1)、现场胎架上组装
现场组装在专用胎架上进行,胎架线性要求按照箱梁的实际横坡度、纵坡、预拱度来设置,采用全站仪测量检查无误后方可进行组装。组装顺序为先箱体后悬挑梁,在每个节段完全就位后才能安装下一阶段。组装的程序见图5.6 “拼装示意图一~五”。
节段就位按照先平面位置再高程的顺序进行调节。为防止箱梁产生横向位移,要在梁体两侧及两端的平台上焊接限位板,用来调节左右位置及固定梁体。钢箱梁位置及标高通过千斤顶来调节,千斤顶要放置在横隔板处,千斤顶不能直接接触梁板,要在液压杆上放置1块20x20x2cm钢板块,标高调整时要进行精密测量,达到要求后加入钢垫片及钢楔,要求在每个隔板处均设置垫片。
拼装后要对整体尺寸及位置进行测量检验,要求拼接精度和总体尺寸要符合设计要求,高差不超过2mm。
(2) 现场拼装质量要求
1)钢箱梁节段的长度、宽度及断面尺寸要符合规范要求。其中长度拼装成整体后
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划线切头,宽度及断面尺寸通过调整对接间隙、标高达到标准要求。
2).确定钢箱梁的线形,包括水平曲线、竖曲线和预拱度符合设计要求。通过预拼装胎架设置的控制点确定钢箱梁的整体线形。
3).调整钢箱梁桥上对接接口的焊缝间隙符合焊接工艺要求。 4).提供钢箱梁在桥上定位的临时连接装置(马板等工夹具)。
加劲板箱体组节段(一)吊入拼装平台立面示意图 加劲板箱体组节段(二)吊入拼装平台与箱体组节段(一)拼装立面示意图 - 44 -
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加劲板悬挑组节段(一)吊入拼装平台与箱体组节段拼装立面示意图 加劲板悬挑组节段(二)吊入拼装平台与箱体组节段拼装立面示意图 - 45 -
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加劲板组装棚架立面示意图 图5.6 拼装顺序图
5.2.4 现场棚内焊接工艺 (1)现场焊接材料
现场组装焊接中,为了提高劳动生产率及降低成本,采用埋弧自动焊和CO2气体保护焊,定位焊采用手弧焊。焊接材料分别为:
埋弧自动焊对接:焊丝为H10Mn2+SJ101;
埋弧自动焊角接:焊丝为H10Mn2+HJ431;坡口角接:焊丝为H10Mn2+SJ101 CO2气体保护半自动焊:用ER50-6实心焊丝;CO2浓度要达到99.99%。 手工电弧焊用E5015焊条,手工电焊一般用于定位焊、马板焊接。 (2)、焊接工艺
加工棚内的焊接工艺依照厂内工艺进行焊接,焊接环境要与厂内基本一致。 焊接时按照先纵向主焊缝,后焊牛腿、翼腹板、角焊缝,安装时先焊Ⅰ级的对接缝,后焊Ⅱ级焊缝,焊前措施同厂内措施的原则进行。
主要钢板构件的焊接顺序为:定位焊→横隔板焊接→腹板的对接焊接→顶板和底板的对接焊缝同步等速焊接→检查焊缝的外观质量→无损探伤。
横隔板焊接先焊接横隔板加劲肋及加劲肋嵌补段,再焊接横隔板对接缝,对接缝按照从下到上的顺序进行,采用CO2保护焊分4层焊,采用单面坡口垫磁垫双面成型。腹板与悬挑梁顶板焊接为熔透角焊缝,磁垫单面坡口焊接,采用CO2气体保护焊。顶板与底板焊接采用同步分道焊接。底板对接采用CO2保护焊打底,埋弧焊填芯盖面,分为4
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层焊接,顶板采用CO2保护焊打底,埋弧焊填芯盖面,分4层焊接,保持层间温度在150~200℃持续1h。纵向焊缝焊接顺序为从高处向低处进行。顶板接腹板焊接要先进行预热,预热温度在80℃~150℃。焊接时,要尽量左右对称进行焊接,以减少焊接变形。焊接时要采取防风防潮防雨措施,风力小于2m/s,保证焊接环境符合要求。具体焊接方法见下表。
焊接方法一览表
焊接部位 U型板嵌补段 焊接方法 CO2气体保护焊 陶瓷衬垫2道CO2气体保护自动焊打底,2道埋弧自动焊分层填充、盖面 陶瓷衬垫CO2气体保护自动焊打底2道,埋弧焊盖面2道 陶瓷衬垫CO2气体保护焊4道 CO2气体保护单面焊钢垫片 手工电弧焊或CO2气体保护自动焊 焊缝要求 钢板衬垫 箱梁顶板 底板对接焊缝 腹板 纵向加劲肋嵌补段间的焊缝 定位焊 I级焊缝 I级焊缝 I级焊缝 II级焊缝
(2)焊接质量保证措施 现场焊接的焊工必须持证上岗。
焊接材料确保各项指标均满足相关的标准。
保证焊接设备处于完好状态,确保工作中正常运转,满足工程质量要求。 每条焊缝都要进行超声波检测,确保焊接质量。对质量不符合要求的焊缝要进行处理,同时对工艺进行改进。
5.3 节段钢箱梁吊装
5.3.1 临时支架设计
1)、为保证吊装时标高的正确性和桥梁吊装时的稳定性,在每个节段搁置位置都设立了临时支墩,用于支撑钢箱梁重量。临时支撑布置在临时纵向分段节点处,同时支撑两侧钢箱梁重量,墩柱处用于临时固定支座段箱梁,临时支架的具体布置见制作场地布置图5.7(以WN匝道为例,ES匝道类同)。
临时钢支墩采用Φ409*10钢管为门式立柱,用30#工字钢制作安装平台,用Ф129*6钢管作为支撑和系杆,相互立撑。在上部箱梁底以下1.8米处设立作业平台,平台上铺
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18mm工程模板,四周围护防火安全网,做好安全防护措施,确保施工期行人及行车安全。与基础相连处采用M24的底脚螺栓与钢立柱连接,每个钢柱为四个底脚螺栓,每个支墩为10根钢立柱,在相互支撑和拉结作用下保证施工安全和箱体的整体稳定。为保证落架和调整箱梁,在箱体与支墩相连部位设立4个100吨的千斤顶,临时支架顶设置4台30T千斤顶。具体布置见图5.10及支架顶细部布置图。每个钢支墩的标高根据现场实际情况进行按实调整,钢支墩的标高为11.4米至6.2米不等,具体标高按现场实际标高确定。
图5.7-1 钢箱梁制作场地布置图
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履吊带机履带吊机吊履带机履带吊机吊机履带
图5.7-2 钢箱梁制作场地布置图
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图5.7-3 钢箱梁制作场地布置图
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固定挡块工程板木方工钢千斤顶支架顶细部布置图
2)、临时支架结构设计稳定性检算
为保证支架稳定性, 需对支架进行检算。检算采用有限元软件进行,根据支架形式建立计算模型及其荷载见下图5.8。钢管与基础连接部位均采用螺栓连接,计算时按照铰连接建立模型,其他部位均为焊接,按照固定连接计算。
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图5.8-1临时支架的计算模型图
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图5.8-2临时吊装支架静载布置图(每点200kn)
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图5.8-3临时吊装支架活载布置图(每点10kn)
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根据计算结果,杆件的最大轴力及弯矩见下图5.9。
图5.9杆件最大轴力及弯矩图
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杆件的位移结果见下表。
“合位移”最大的前 10 个节点位移表 (单位:mm) 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
节点号 组合号 59 51 109 48 58 61 52 110 47 57 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 组合序位移平方X向位移 Y向位移 Z向位移 号 和 4 -0.1 -13.5 -1.2 13.5 4 -0.1 -13.5 -1.2 13.5 4 -0.0 -13.2 -0.9 13.2 4 -0.1 -13.1 -1.2 13.2 4 -0.1 -13.1 -1.2 13.2 4 -0.1 -13.0 -1.4 13.0 4 -0.1 -13.0 -1.4 13.0 3 0.0 12.9 -0.9 12.9 4 -0.1 -12.7 -1.4 12.8 4 -0.0 -12.7 -1.4 12.8 应力验算结果见下表。
“绕3轴整体稳定应力比”最大的前 10 个单元的验算结果(所在组合号/情况号) 序号 单元号 强度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 81 79 82 91 89 80 92 90 201 202 0.29 0.29 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.27 0.26 绕2轴 整体 稳定 0.69 0.69 0.68 0.68 0.68 0.68 0.67 0.67 0.62 0.62 绕3轴 整体 稳定 0.68 (4/3) 0.68 (4/4) 0.68 (4/3) 0.68 (4/4) 0.68 (4/3) 0.68 (4/4) 0.67 (4/4) 0.67 (4/3) 0.62 (4/3) 0.62 (4/4) 绕2轴 绕3轴 绕2轴 绕3轴 沿2轴 沿3轴 抗剪 抗剪 W/l 长细比 长细比 W/l 应力比 应力比 0.00 0.00 125 63 0 0 0.00 0.00 125 63 0 0 0.00 0.00 125 63 0 0 0.00 0.00 125 63 0 0 0.00 0.00 125 63 0 0 0.00 0.00 125 63 0 0 0.00 0.00 125 63 0 0 0.00 0.00 125 63 0 0 0.00 0.00 125 63 0 0 0.00 0.00 125 63 0 0 结果 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 3)、支架基础设计
素砼基础承载力承担支架、钢箱梁、活动荷载的重量,因此基础下的承载力需要满足支架荷载要求,每个临时支墩基础(见下图5.10)采用C25钢砼浇筑,基础的尺寸为12.5*2.5*0.5米。设立在原有道路上的素砼基础尺寸为10米*2米*0.5米,并在周围设立防撞杆,便于行车安全。
基础承载力按照最大重量的箱梁计算为Q=85T,活动荷载取Q2=10T, 则基础的荷载为P=85*1.2+10*1.4+12.5*2.5*0.5*2.4=153T, 则基础产生的应力为:σf=1530/12.5*2.5=49KPa。
由于基础埋深只有0.5~1米,宽度仅2.5米,表面为回填的黏土,因此地基承载力为地表承载力,不需要深度及宽度修正。
现场除原有道路是沥青道路外,都是回填土,土质较松软(见地基承载力表)。为
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保证地基稳定性,在施工支架前将表面松土清除出去,下挖基坑约0.5米深,然后再进行承载力试验,同时应探明是否有软弱层。如承载力没有达到49kpa,需对地基进行处理,处理方法是:基坑内填20~50cm砂砾垫层,具体厚度应根据实际承载力进行计算,砂砾垫层要用20吨压路机压实,要求整个地基范围内要全部压实,以防不均匀沉降。如基础范围内存在斜坡,应将斜坡松土清除出去,开挖成台阶,台阶错高0.2米,长度约3米,然后分层填入黏土或粗砂土,并用20T压路机压实,压实遍数不少于5遍,分层厚度20cm,处理宽度为4米,压实至设计标高后检测承载力应达到49kpa以上,否则应进行继续压实或换填碎石,直到满足要求为止。回填地基处理后,测出标高数据,再进行立模浇捣,混凝土基础按照设计图布置钢筋,按施工图预埋钢立柱的地脚螺栓、防撞立杆、增强钢筋,浇捣时确定其编号、标高和钢箱位置。
图5.10 钢箱梁支架基础布置图
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图5.10 钢箱梁支架基础布置图
地质报告中的部分地基承载力表
层号 1-1 1-2 2-1 土层名称 杂 填 土 素 填 土 粉质黏土 状态 松散 松软 可塑~软塑 地基承载力基本容许值[σ0](Kpa) (50~70) 70~80 120~130 压缩模量 Es1-2(Mpa) ―― (3.50) 5.95 - 58 -
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(5)、临时支架基础沉降计算:
由于基础所在地基均有所差别,需要分别计算沉降量,此处以素填土为例。基础沉降计算公式为:S=miσh/E。
查《路桥施工计算手册》表知:沉降计算系数mi取1.3,压缩模量E=3.5MPa,附加应力 σ=49kpa,影响深度h=200cm;
则基础沉降量:S=1.3x0.049x200/3.5=3.64cm。
根据以上计算得知,土质地基会产生沉降,为防止支架不均匀沉降,应对支架进行预压,预压方式是采用钢箱梁自重预压3~7天,预压时进行沉降观测,稳定的标志是连续48小时沉降小于0.5mm,只有在沉降完成后才能进行钢箱梁精匹配。同时,在施工过程中加强对基础沉降的观测,如发现基础有沉降,应立即采用千斤顶调整钢箱梁标高,补偿基础沉降量。
(6) 临时支墩的施工要求
临时钢支墩的安装制作除平台连接和钢柱底脚连接用螺栓外,其他部位多以钢连接为主。所有接头焊缝必须满焊,根据每个支墩的受压情况,进行针对性的试压,试压合格后才能正式吊装。
钢支墩安装完成后,应对其平面位置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定性进行全面检查,符合要求后在进行下一步工作。在施工过程中,还要加强对支架的检查,主要检查其稳定性、连接强度、沉降量、偏位情况等。
在临时钢支墩前200米左右双向设立限高架,限高高度为4.5米,限高架制作材料为D220X8钢管,并涂刷明显标志,悬挂必要的交通指示牌和安全标志牌,以便行车。
5.3.2 钢箱梁吊装时的精度控制
5.3.2.1、首先建立平面控制网,要求达到四等导线网的精度,该平面网要与施工平面网进行联测,严密平差计算控制点坐标。在安装前在已安装好的临时钢支墩上,利用精密全站仪在支墩平台上做好桥梁中心轴线、边线的测绘定位,并工作。
5.3.2.2、在已浇捣好的混凝土支墩上或已浇捣好的混凝土桥梁的端部,用钢板作临时固定点,做好第一节段后配合全站仪测绘点作为端部临时固定点。
5.3.2.3、在第二、第三节段吊装时,根据设计要求缝口的大小,用限位码板作好衬垫固定,专用焊接用码板定位牢固,确保中心轴线的正确性。
5.3.2.4、为防止横向位移,在临时支墩内侧用支撑三角钢板阻止横向位移。横向位移必须控制在中心线±1~2mm以内。
5.3.2.5、纵向位移和小量调节。在吊装时利用已固定的箱体,用25T的神仙葫芦作小量调整,调整好后用安装码板定位固定。
5.3.2.6、为保证起拱高度的合理性及可靠性,在支墩顶部箱梁的隔舱板部位底托6米的20#槽钢,作为千斤顶的顶托支撑箱梁底部的支点,纵向移时由千斤顶作微量调节。
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在调整好后焊接时,用钢板垫块垫实,千斤顶不受力,保证施工安全。
5.3.2.7、钢箱梁纵向产生顺桥向推力,为防止箱梁推移,应在钢箱梁上坡位置加设5T倒链,向上拉紧钢箱梁。
5.3.2.8、在施工中,钢箱梁因焊接产生纵向和横向变形,要对焊接变形进行测量,掌握变形数据及变形规律,以提高控制精度的准确性,一般情况下,环缝焊接产生的纵向收缩为3~5mm,横向变形为1.5mm。在钢箱梁下料时,应考虑纵向变形和横向变形,长度和宽度方向增加3~5mm及1.5mm。
5.3.2.9中心轴线和起拱高度应每天都做好施工记录,确保符合设计要求和国家规范。全站仪和水准仪应随时进行跟踪检测,并做好检测记录。
5.3.3 钢箱梁节段吊装、接口匹配
5、3.3.1吊装
钢箱梁横向节段在现场拼装平台对接施工完成后,采用2台吊车抬吊到支架上。履带吊的型号选用按照下表进行选择,根据现场条件,选用39米臂长的履带吊,作业半径控制在10米以内。
CCH100吨履带式起重机主臂作业性能表 臂长(m) 半径(m) 5.5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 80.0 74.0 60.8 52.0 45.3 35.9 29.2 24.2 20.8 18.0 27 70.0 60.7 51.8 45.1 35.7 29.1 24.1 20.6 17.8 15.7 33 50.0 50.0 44.8 34.4 28.7 23.7 20.3 17.5 15.4 36 50.0 50.0 44.6 35.2 28.5 23.5 20.1 17.3 15.2 39 40.0 40.0 35.0 28.4 23.3 19.9 17.1 15.0 42 40.0 40.0 34.8 28.2 23.2 19.7 16.9 14.8 45 40.0 34.7 28.0 23.0 19.5 16.7 14.6 48 30.0 30.0 27.8 22.8 19.3 16.6 14.4 51 30.0 27.7 22.6 19.2 16.4 14.3 根据钢箱梁外形尺寸大、单件质量大的特点,如选择二组各2个吊点进行吊装作业。由于钢箱梁内部结构复杂,同一段钢箱梁线性密度不均匀,必须根据设计图和分段分块 尺寸进行计算,精确定出构件的重心,然后确定吊点的位置,比较繁琐。选择二组各4个吊点进行吊装作业。可减少以上繁琐事宜,一组4吊点就是一个稳定体系。为了尽量减少构件吊装时的变形,且便于吊装就位,吊点中心的纵向距离一般在构件两端部,为构件长度的0.21L(L为构件长度)左右处,横向距离为5.7m左右,且吊点分设在中心吊点两侧横隔与腹板的交汇处(否则需对吊点进行加固)。具体吊点布置通过计算确定,如图5.5-4。
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根据前面章节的计算,吊索最大受力为10.38T,考虑安全系数为6,则要求钢丝绳破断力至少为T=6*10.38=72.2吨,经查路桥施工计算手册得知,Φ39mm的钢丝绳公称抗拉强度为1700MPa,
钢丝绳破断拉力为[T]=1700x564.63x0.82=78.71吨>T=72.2T,每个吊点选用4根Φ39mm(6x37芯)的钢丝绳能够满足安全要求。
履带吊机吊装是的位置要根据现场来确定,具体再制定详细吊装方案。一般有三种形式:第一种是一台站立在箱梁吊点法线位置,另一台站在箱梁节段的前方或后方,2台吊车垂直放置,见履带吊吊装示意图5-11 吊装立面图一。第二种是并列式站立,即站立在箱梁内侧,两台平行站立在节段吊点法线方向,吊车中心距离轴线不能大于10米,见图5-11 吊装立面图二,第三种是两台履带吊均站立在节段前后方,要求履带吊中心距离吊点不大于10米,这种方法适用于第一次安装或短节段安装,见图5-11 履带吊吊装立面图三。具体施工部位的吊装见图5.7. 拼装场地布置图。
履带吊机履带吊机
图5-11 履带吊机吊装立面图一
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履带吊机履带吊机
图5-11 履带吊机吊装立面图二
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履带吊机
图5-11 履带吊机吊装侧面图
5.3.3.2、接口粗匹配
接口粗匹配主要是调整箱梁线型,确保中心轴线。调整程序为:①调整梁段斜率、高度,使顶板中轴线区域基本平齐,连接中轴线两侧匹配件的螺栓;②调整梁段高度,使顶板U型肋平齐,同时测量吊装梁段的前后点标高,使其满足设计要求;③检查梁段底板的缝隙是否接近预拼状况(匹配件密贴或焊接间隙不大于15mm;若主控点标高与接口底板匹配存在矛盾,在兼顾线型和焊接缝隙的前提下相互勾借);④用千斤顶使待匹
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配箱口主腹板平齐;⑤复测标高合格后,接口其他匹配件,测量桥轴线。
接口粗匹配的标准桥轴线偏位控制在±2mm内,要求板的错台不大于15mm,焊缝宽度偏差不能超过2mm。
装接口匹配应注意以下几点:匹配梁段上不得放置除吊机以外的其他施工荷载;所有匹配件连接完成后,不允许采用吊机强行提升梁段达到调整标高的目的;因顶、底板焊接收缩差引起远端,匹配时底板应向下挠2mm,以补偿箱梁收缩变形。
5.3.3.3、接口精匹配
在焊接之前接口再进行精匹配,主要是调整节段标高、预拱度、横坡度,要求接口面板高差不大于0.5mm。按照先硬约束后弱约束的顺序进行调整,要求首先保证腹板与顶底板交界处的高差要求,再调整底板及顶板的接口,最后调整悬挑板的接口。可采用千斤顶压平接口进行精调,并用马板固定的方法使接口完成精匹配。
5.3.4.4吊装注意事项:
(1)各种起重设备、工具做好细致检查,按梁段重量科学合理的选择吊索具。 (2)起吊钢箱梁的钢丝绳与钢箱梁顶板夹角不宜大于60°,起吊钢箱梁时不得长时间高空悬挂;
(3)钢箱梁调离地面100~300mm后稍停,待检查吊钩、钢丝绳、吊耳等无异常,且钢箱梁平稳后,才能继续起吊;
(4)吊装作业前应指派持证专人统一指挥,负责吊装的起重工要掌握安全技术操作规程和严格遵守“十不吊”原则;
(5)吊装作业前必须划出警戒区,严格检查各受力点情况及吊耳的焊接质量,并经试吊确认安全可靠,方可指挥起吊。
(6)钢箱梁整体吊到临时支架上后必须静压3~7天,每天观测其临时支架沉降量,并作好记录,待沉降稳定后再将钢箱梁就位校正。
5.4、桥位环缝焊接
5.4.1 钢箱梁拼装定位好后,根据国家规范进行缝口的比对,对达不到一定宽度的缝口进行打磨整修,打磨至达到规范要求为止,再进行清缝后,才能进行正式焊接,顶板焊接要搭设防雨防风棚,应在环境达到规定的情况下才能进行施工。
5.4.2 环缝焊接顺序
焊接时纵向按照先跨中后跨顶,横向焊接顺序为:腹板→焊箱体顶板底板→U型肋嵌补段→悬挑梁肋板→检查焊缝的外观质量→无损探伤。钢箱梁顶板和底板的焊接应按照先焊接受压区后焊接受拉区顺序焊接,如跨中位置,应先焊接顶板后焊接底板,在弯矩基本一致时,可采用顶板和底板同步等速焊接。
5.4.3 接口缝焊接
现场焊接主要分顶板、腹板、底板、加劲肋四周焊接类型,根据不同的焊接要求和
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不同的焊接位置和障碍环境分别采用不同的焊接方式。为保证施工质量和施工效率,工地接头焊接采用CO2气体保护焊、埋弧自动焊的高效焊接工艺,CO2的浓度不低于99.99%。焊接方法具体见表:
焊接部位 U型板嵌补段 箱梁顶板 焊接方法 CO2气体保护焊钢板衬垫 陶瓷衬垫1道CO2气体保护自动焊打底,3道埋弧自动焊分层填充、盖面 陶瓷衬垫CO2气体保护自动焊打底2道,埋弧焊盖面2道 陶瓷衬垫CO2气体保护焊5道 CO2气体保护单面焊钢垫片 手工电弧焊或CO2气体保护自动焊 焊缝要求 熔透不少于85% 横向I级,背面清根 底板对接焊缝 腹板 纵向加劲肋嵌补段间的焊缝 定位焊 横向I级,背面清根 I级焊缝 II级焊缝 5.4.4箱梁的腹板与顶板的焊缝为全熔透角焊缝,按照I级焊缝要求焊接;支座横隔板与顶、底、腹板的焊缝为全熔透角焊缝,普通隔板与顶、底、腹板的焊缝为部分熔透角焊缝;支座支承加劲肋与横隔板及底板的焊缝为全熔透角焊缝;顶板板肋与顶板的焊接采用开坡口全熔透角焊缝。
5.4.5 焊接U型肋嵌补段时,应采用CO2气体保护焊,并且焊接电流要小,应将一端采用定位焊,另一端分层焊接,然后2端交替焊接,焊接前应进行预热,预热温度在50~100℃之间。由于U型肋焊缝难于检验,应在出厂时配U型肋试板用于焊缝检测。
5.4.6 应在环缝下垫2mm厚陶瓷垫,用于控制纵向焊接角变形。
5.4.7 在Ⅰ级Ⅱ级焊缝焊接完成24小时后进行无损探伤检测,发现有部分焊缝有缺陷时,应及时进行返修处理,并作好返修记录,以便之后作复检工作。Ⅰ级焊缝经探伤合格后再进行射线拍片,并作好检测记录。完成后由专业的检测机构出具焊缝检测报告。
5.5 箱梁支承力释放
5.5.2支承力释放程序
支承力释放程序见图 5.12 钢箱梁落架程序图
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1)、支座标高测量
在落架前,应对支座顶面高程进行测量,以确定支座高程符合规范要求,否则应在低于设计标高的支座处加垫不锈钢板,不锈钢板厚度要与差值一致。
2)、跨中落梁
每个落梁支墩上布置2台50吨同步千斤顶,采用一台同步联动液压泵进行控制。跨中部位落梁时,各临时支墩的落梁距离和支架位置、预拱度大小有关系,具体数值根据计算确定,千斤顶落距基本按照等比线性控制,同时根据监控结果进行调整,使支座处应力保持基本一致(连续梁部分),如出现非线性变化,应及时调整行程,每次落梁的行程最大一般不要超过10mmm,经过多次次落梁后中间支撑不再受力。 3)、整体落梁
在桥墩顶安装4台100T千斤顶,采用同步联动液压泵控制。整体落梁就是使梁体在保持同样高差情况下整体落到支座顶面,使箱梁临时支座应力逐步转换到梁跨两端支座受力。落梁过程中要控制整体轴线偏差、底部支撑点十字线与支座上摆中心偏差。落梁后应对箱梁的轴线、标高进行检查。每次落距控制在10mm以内,当梁底距支座顶面50mm时,停止落梁,加垫多层钢板(平面尺寸500mm×500mm)。通过水平及竖向千斤顶,进行钢梁纵横向位置调整,使之符合设计要求,采用千斤顶进行调整。完成钢梁纵横向位置调整,继续落梁,千斤顶落梁同步率控制在5mm,直到梁底楔形块与支座密贴为止,如不能密贴,应加垫不锈钢板,其厚度要符合高差要求。 5.5.3 应力释放监控
在支架架支承力释放过程中,千斤顶的同步性与每级的释放量是保证安全落架的关键。为确保箱梁安装质量,要对箱梁落架过程进行监控。监控手段有水平仪测量及安装光导纤维传感器测控相结合。主要监控内容为:箱梁的跨中的竖向位移、侧向位移、箱梁跨中及支座底部的应力等。监控的目的在于控制钢箱梁在下落过程中的位移均匀一致,各个支座处的应力保持与设计基本一致,同时记录箱梁应力转换的过程。
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Δh1Δh1Δh2 第一步钢箱梁临时支座改用2台同步千斤顶第二步钢箱梁临时支座千斤顶按照该支点预拱度相同比例数值同步降低第三步钢箱梁跨中支座全部释放完成第四步钢箱梁全部落梁到支座顶面50mm,调整应力一致第五步钢箱梁全部落梁到支座顶面 - 67 -
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图5.12 钢箱梁落梁程序图
5.6 钢箱梁的现场涂装 5.6.1 现场末道面漆涂装前:
a) 应对运输和装配过程中破损处进行修复处理;
b) 应采用淡水、清洗剂等对待涂表面进行必要的清洁处理,除掉表面灰尘和油污等污染物;
c) 应试验涂层相容性和附着力,整个涂装过程要随时注意涂装有无异常。 5.6.2 连接面涂装:
焊接结构-焊接结构应预留焊接区域。预留区域外壁推荐喷砂除锈至 GB/T 8923 规定的 Sa2.5级, 底漆采用环氧富锌涂料,中涂和面涂配套同相邻部位。 内壁可进行打磨处理至 GB/T 8923 规定的St3 级,采用相邻部位配套进行涂装。
5.6.3 最终涂装
钢箱梁在组装平台上组装完成后,根据设计要求和涂装规范对箱体内部进行涂装,对箱体外部的中间漆涂装,在箱体吊装、焊接完成后进行箱体对接缝部位的涂装。中间漆、面漆的分层、分次需按规范涂装,箱体外部的面漆需在整个分段全部完成后,才能进行分段统一涂装,现场要涂装2层,工艺按照厂内工艺标准,施工环境要符合规范要求,确保箱体外观的统一性。
6、 钢箱梁施工质量保证措施 6.1工程质量管理保证措施:
6.1.1建立三级质量管理体系,在项目部设安全质量部及专职质检工程师,专职质检工程师常驻厂内跟踪检查,制作厂设专职质检工程师,班组设兼职质量检查员,对施工的全方位进行质量管理、监督、检查,并制定切实有效的能够保证工程质量的措施,克服质量通病,创优质精品工程。
6.1.2、为确保工程质量,施工中建立质量责任制度、三级质量目标管理制度、技术交底制度、工序“三检”制度、隐蔽工程检查验收制度、质量预控制度、质量管理的奖罚制度等,并在施工中狠抓贯彻落实。加强对工序质量控制,一道工序合格后方可进入下道工序。
6.1.3、分项施工的现场要实行标示牌管理,写明作业内容和质量要求,并执行“三检”制度;建立各工序工程的责任制,明确各工序施工的主要人员,以保证质量责任的可追溯性。
6.1.4 广泛开展技术咨询、技术创新、技术攻关、QC小组活动,积极采用新工艺、新材料、新设备,逐步提高施工技术水平和施工质量。
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6.1.5 聘请有资质的检测单位负责焊接质量检测,严格按照规定要求进行要求的试验和检测,保证检测频率,不合格的坚决按要求处理。
6.1.6 建立技术先导试验制度。对施工中所用到的焊接工艺、组装工艺、涂装工艺等要先进行试验,试验合格后再组织大面积施工。
6.2焊接变形控制措施
6.2.1 焊接变形试验
焊接变形的影响因素很多,如板厚、焊缝长度、焊接类型、焊缝截面积、焊接线能量,约束条 件等。为确保能准确控制焊接变形,施工前应对焊接变形进行试验,具体方法是:焊接时对环缝焊前(打点距离300mm)和焊后进行跟踪量测,确定在各部位、缝宽、板厚、气温条件下的相对收缩量,建立一定的数量关系,并据此采取措施控制焊接变形。
6.2.2 焊接变形控制技术
1)、下料
下料前用平板机将板料进行平整,确保板料平整度符合规范和设计要求。下料时采用无余量法控制尺寸,既是将焊接变形数量考虑到板块尺寸中,下料尺寸适当加大,使板材焊接后的尺寸最终符合设计要求尺寸。
2)、装配及固定
加强对下料和组装人员的技能培训,确保下料和装配精度,避免因操作人员技能所导致的装配错边。采取工装对组装完毕的梁体加以固定后施焊,防止施焊过程中产生的角变形,同时减少挠曲变形、扭曲变形。
3)、正确选择工艺方法及工艺参数,严格控制线能量
施工前对材料及构件进行焊接变形试验,就是对焊件在焊前(打点距离300mm)和焊后进行跟踪量测,确定在各部位、缝宽、板厚、气温条件下的相对收缩量及角变形量,并据此采取措施控制变形。钢板焊接变形还要考虑节段拼装过程中产生的变形以及在构件施工过程中产生的变形。焊接变形量可通过经验公式进行估算,但要经过试验来确定具体数值。
计算弧焊的热输入量,可以采用以下的公式:
式中Q为热输入量(kJ/mm),V 为电压(V),I 为电流(A),S 为焊接速度(mm/min)。Efficiency(效率)的取值取决于所采用的焊接工艺:手工电弧焊为0.75,气体金属电弧焊和埋弧焊为 0.9。
根据焊接工艺,可知CO2气体保护焊能量最少,埋弧焊次之,手工电弧焊最大,应
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尽量采用CO2保护焊接,减少焊接变形。
板料的开坡口不宜过大,坡口坡度宜为45°~55°,组件缝隙宜为5~7mm。为控制焊接能量输入量,不宜采用割炬切割方法开坡口,宜采机械冷加工方法打坡口。采用单面焊双面成型。对各种形式的焊缝,如顶板、底板、腹板板单元的纵向对接焊缝、环形焊缝、横隔板对接焊缝等采用陶瓷衬垫单面焊双面成型技术。
采用自动埋弧焊时,应采用多层多道施焊,根据板厚来确定,一般底板(14mm)或顶板焊接分4层(4~5道)进行,使用直径小的焊条,一般选择4mm焊条,可大大降低焊接残能量,埋弧焊线能量始终控制在28~33KJ/cm,可有效防止变形。
板材焊缝横向一般收缩为1mm,沿纵向收缩量为0.6mm/m(板厚在12cm以上)。板单元(长10米)的焊缝纵向收缩情况一般在4~6mm。另外,在对板单元纵向面外弯曲进行火焰矫形时,面板纵向还要收缩约1.5mm,加上切割坡口及其他矫形过程中的收缩量约0.5mm,共2mm。板单元的横向收缩情况是,正交异性板单元的焊接横向总收缩量约为0.5~1.2mm,一般不超过 1.5mm。
4)、选择合理的施焊顺序和方向
焊接顺序对焊接变形有一定影响,焊接顺序应遵循先约束大后约束小部位,焊接方向一致、多层同顺序、两侧交替焊接、对称施焊等原则进行选择。
(1)在板单元组合焊接时,要从中心向两侧进行对称焊接,分层焊接时要从同一方向焊接;
(2)顶、底板纵向对接采用同时同方向焊接或中间向两侧同时反向焊接,以减小焊接变形并保证焊接变形的一致性。
(3)在箱形总拼时先横隔板与底板、斜底板的角焊缝或熔透角接焊缝,再焊焊横隔板立位对接,最后焊横隔板的仰横位对接。
(4)环缝焊接时,要先从中心向两侧焊接,先焊接底板顶板,最后焊接悬挑梁,顶板和底板尽量同时进行焊接,以减少收缩变形。
(5)纵向对接焊缝从一端向另一端焊接,要分层分道焊接,层间温度符合工艺要求。
5)、无马板组焊技术。尽量采用无码焊接技术,可有效控制焊接变形,无码焊接工艺是:使用磁吸码,用磁力把钢板固定于胎架 上,不至损伤钢板,也避免了繁杂的修补工作。以压代拉,在平台或胎架上安装板材时采用压铁压紧来实现线型吻合和防止变形。先装构架后焊板缝,确实需要在胎架上焊接的板缝,也要改变传统的先焊板缝后装构架的做法,采用拼板后先进行构架安装,装好构架后一起烧焊,利用构架来限制板的焊接变形。
6)、U形肋与顶板坡口角接焊缝变形控制
本桥箱梁U形肋板与顶板焊缝为8mm,要求焊缝有效厚度≥0.85倍的U形加劲肋的
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板厚,且不允许烧穿,并对焊缝进行超声波探伤检测。焊接以及焊接变形控制难度较大,经综合分析,对U形肋与顶板的坡口(图6-1),角焊缝定位焊采用实芯焊丝(φ1.0)CO2气体保护半自动焊焊接,正式焊接采用药芯焊丝(φ1.2)CO2气体保护自动焊焊接,分3道施焊,焊接电流控制在120~130A,电压控制在28V,焊接速度控制在0.5m/min,焊丝对正位置按照图6-2
图 2图6-1 U形肋与顶、底 板的坡口 图 6-2 焊丝对正位置 正交异性板单元U型肋焊接时会在焊缝处产生角变形,变形后的截面情况如图6-3
所示,为了有效地采用反变形焊接工艺控制角变形,必须准确了解角变形量θ的大小。
图6-3顶板变形图
因此应进行焊接变形试验,测量顶板和底板焊接后的变形弧度曲线,计算各焊缝在焊接期间发生的角变形量 θ。再根据测量结果,推导焊接变形公式。角变形量θ与焊接线能量E成正比,与板单元的面板厚度t成反比,根据公式,可推得正交异性板单元U型肋坡口角焊缝焊接角变形量初步确定了顶、底板预加的反向角变形量。
为保证焊缝有效厚度达到设计要求、控制焊接变形,根据弯曲变形结果,制作如图6-4所示的焊接反变形胎架,使工件在近似船形位置的拘束状态下焊接。整个板块采用同方向施焊,并采用合适的焊枪角度及焊丝送进位置以保证坡口根部熔合良好,保证焊缝表面成型质量。
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图 6-4 焊接反变形胎架
U型肋嵌补段焊接,如两端同时焊接很容易造成一端因收缩而开裂,解决的办法是先焊接一端定位焊,在焊接另一端,采用CO2气体保护焊分4道焊接,尽量减少焊接能量输入,焊接前进行预热50~100℃,焊接后保持温度150℃~250℃。
7)、 顶、底板的对接焊接与收缩变形控制
顶、底板的对接采用实心焊丝CO2气体保护焊打底,埋弧自动焊填充盖面的单面焊双面成型技术。在打底焊道中,过马板处容易出现根部缩孔、弧坑裂纹、反面成型不好以及间隙不匀所引起的焊缝根部熔合不良等问题。在生产过程中通过严格限制打底焊道工艺参数、熄弧处加快接头速度或回焊20mm以上、针对过大或过小的焊接间隙采用向前推或拉的运条方式解决根部熔合不良的问题;并要求焊接完第一道埋弧自动焊后再去除衬垫,让受热下坠的焊缝金属有所依托,避免了由于打底焊道较薄,焊缝受热后易下坠而导致反面余高过高等外观问题;马板在第一道打底焊道焊接完成并等焊缝温度降低之后拆除,以减小焊接变形。
对接焊缝间隙控制在4~7mm之间,通过前期生产实测收缩值,使焊接收缩以及变形处于受控状态,从而保证焊接质量和整体制造精度。
8)、横隔板对接焊缝的焊接与变形控制
横隔板采用整体隔板形式,横隔板在长度方向采用立位对接,宽度方向不同于以前的搭接接头形式,采用仰横位对接,其接头形式见图6-5。
图6-5 横隔板接头形式
立位和仰横位对接横隔板板厚为12mm的,采用单面焊双面成型,背面贴圆弧槽陶质衬垫。厚度为16mm的,立位对接采用双面V形坡口进行焊接。横位对接16mm厚板采用不对称K型坡口,先焊接大坡口侧,再反面清根焊接小坡口侧,保证熔透。
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9)、 其它焊缝的焊接
其余坡口角接、熔透角接以及对接焊缝的焊接除通过采用小的焊接线能量、两侧交替焊接、对称施焊、预留焊接变形量等措施来控制焊接变形外,还采用了下述措施:
钢箱梁总拼现场焊接严格按照焊接顺序进行焊接,使焊接收缩量及焊接变形处于受控状态。
焊接过程中严格执行焊接工艺参数,焊接材料的保管及使用严格执行要求。培训焊工在室外作业的防风、防雨、除污、除锈、除湿、定位焊质量等意识。
10)、采用焊接预热和后热工艺,可减少收缩应力和焊接残余应力,能有效减少焊接变形。焊接前,应采用氧气-乙炔加热方式预热,预热温度为150~250℃,预热范围为焊口两侧150~200mm。箱梁采用单一高温回火的焊接工艺,使用履带式红外线加热器机械加热和保温,加热范围以焊口中心为基准,每侧不小于焊缝宽度的3倍。
11)、加强对焊接变形的观测,积累数据,建立焊接变形与焊接工艺、原材料、施工环境的数学模型,以用来预测以后焊接施工变形量,不断提高精度控制水平。
6.3钢箱梁线型控制措施
6.3.1、在施工前,除根据设计给出数据外,还要根据现场安装情况进行细致计算。每跨的预拱度值,要根据跨度及箱梁截面特性进行计算,经过计算,每跨的最大预拱度值见“钢箱梁预拱度值一览表”。具体部位的预拱度按照二次抛物线方程进行布置,见图6.6。
yx预拱度计算公式:=f(1y: 预拱度值;f: 最大预拱度值;x: 箱梁长度横向坐标;L: 跨度。4X2/L2)
图 6-6 预拱度分布图
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钢箱梁预拱度值一览表
钢箱梁位置 WN14~Wn15 WN15~WN16 WN16~WN17 WN17~WN18 WN18~WN19 WN19~WN 20 WN 20~WN21 WN21~WN22 WN 22~WN23 Wn23~WN24 ES16~ES17 ES17~ES18 ES18~ES19 ES19~ES20 跨度L(m) 30.5 37 30.5 42 52 42 34 40 40 34 31.5 31.5 43.5 43.5 最大预拱度f(mm) 19 21 19 55 60 55 27 25 25 27 20 20 56 56
按照设计的纵坡度、横坡及预拱度、焊接变形等,计算出详细的高程、长宽尺寸等三维数据,并绘制详细的施工图。钢箱梁在加工及焊接过程中,板单元及节段的三维尺寸要按照实际纵坡、预拱度、横坡来控制,同时要考虑在加工、组装、总拼过程中的焊接变形。焊接变形的具体控制措施参照“6.2节 焊接变形控制措施”。
为了保证桥梁总长和成桥线型,要编制具体的线型控制要求和各阶段各分段的线型控制数据。在施工中,采用信息化施工技术,在箱梁施工全过程进行线型监控,监控内容包括整体中心偏位、纵坡高程、横坡高差、预拱弧线偏位、节段长度以及总长等,监控方法是通过精密全站仪、水平仪进行精密测量,在每个节段完成后及时按照规范进行验收,并检查是否符合线型要求,如发现问题,应及时调整高差、焊接顺序及间隙。
6.3.2、钢箱梁的零部件,尤其是横隔板等形状复杂的部件(如图),放样采用计算机CAD1:1图形输入数控切割机号料,并在各个工序间均进行严格控制加工和组装尺寸,要详细检查箱梁尺寸、轴线、高度等,严格控制在规范允许范围内。号料采用无余量切割技术,在单元下料时要考虑钢板变形,设计尺寸要加上伸缩量、切割口宽度、打磨宽、焊脚宽度等,以保证组拼后的尺寸符合设计要求。
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6.3.3、钢箱梁加工精度控制采用从总体控制到零件控制的控制体系,制定总体及各分段、各零件的控制尺寸及精度要求,制定分阶段验收标准。在加工中进行按照标准进行验收,确保零件尺寸保证分段尺寸、分段尺寸保证整体尺寸。
6.3.4 板单元拼接采用反变形焊接胎架
根据板单元的焊接变形规律、热量输入、应力分布及变形趋势,确定反变形量,设计制作焊接反变形胎架。为准确测定变形量,应进行焊接变形试验,测量顶板和底板焊接后的变形弧度曲线,计算各焊缝在焊接期间发生的角变形量 θ。再根据测量结果,推导焊接变形公式。角变形量θ与焊接线能量E成正比,与板单元的面板厚度t成反比,根据公式,可推得正交异性板单元U型肋坡口角焊缝焊接角变形量确定顶、底板预加的反向角变形量。
胎架要具有较好的刚度,胎架设可约束单元的卡具,接缝位置设一定的反变形量,已控制板单元焊接变形,实现无马约束焊接。胎架上设有纵横基准线控制组装精度。
6.3.5 钢箱梁总装采用三纵一横基准控制拼装精度。在胎架两端设纵向3对测量塔和与其垂直的横基线基准墩,测量塔及基准墩与胎架分离且稳固,用这三条纵基准和一条横基准控制钢箱梁的整体组装和预拼装,其中中间测量塔用于中心底板、顶板基准单元的定位和钢箱梁的预拼装,边测测量塔用于腹板、边侧顶板单元的定位。
测量所需仪器、测具、量具等要经过二级以上资质计量检定单位统一检定合格后方可使用,要求工厂与工地内的量具要统一配发,测量方法要统一。
6.3.6 钢箱梁制造中,采用简易胎架作为外胎、横隔板为内胎的多节段匹配组装技术,确保钢箱梁的几何形状、相应阶段端口的精匹配和全桥的拱度。拼装平台必须按照设计的坡度、纵坡度、预拱度、焊接变形、气温变形等来确定横向、纵向及主要节点的
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控制尺寸,拼装时严格按照尺寸来控制拼装精度。拼装胎架要以底板为基准确定胎架形状,并预留约1-1.5mm反变形工艺量;顶板一般会产生焊接变形,使顶板横坡减少,桥宽减少,因此应在横向设置约2mm预拱度。避免日照变化及温差的影响,在凌晨气温相对稳定情况下实施基准板定位,确保所有箱梁阶段轴线一致,并达到标准化。
6.3.7 对每一次预拼装的来那个短组装采取立体阶梯推进方式,即按照钢箱梁组装顺序,从胎架一端向另一端进行施工,施同一工序在相邻段上形成阶梯,这样有利于各阶段的匹配,避免上下层同时作业,提高生产安全性,确保整体质量。
6.3.8 在钢箱梁支架拼装时,总长度要以墩柱上的箱梁节段为控制点,先安其他装墩顶钢箱梁,在安装中跨部分,并预留一节调节块先不安。在其他节段焊接完成后,测量剩余部分的长度,并根据这个长度,结合对接缝的缝宽加工调节块,调节块一般要比设计长度长30~50mm,切口采用打磨机进行打磨,不能气割。
6.3.9 加强对焊接变形的控制
对各种焊接方法材料进行焊接变形试验,并对焊接数据进行总结,建立数学模型,已用于以后焊接变形的预测和控制。
根据焊接能量比较,CO2气体保护焊焊接能量最低,手工焊最高,埋弧焊居中,因此应优先采用CO2保护焊,以减少变形,尽量减少手工焊接。
板料的开坡口不宜过大,坡口坡度宜为35°~45°, 组件缝隙宽度不宜过宽,宜控制在5~7mm之间。
为控制焊接输入量,不允许采用割炬切割方法开坡口,宜采用机械冷加工方法打坡口。采用自动埋弧焊时,应采用多层多道施焊,尽量降低焊接电流,可大大降低焊接残能量,埋弧焊线能量始终控制在28~33KJ/cm,可有效防止变形。
6.3.10钢箱梁工地焊接除工厂焊接质量控制措施外,结合工地施工作业条件,尚应注意以下焊接要求:
①由于南京地区夏季湿度相对较大,阴天及早晚应注意防潮;
②桥面焊接一定要在风雨棚内进行,风雨棚应有足够的强度、刚度且能牢靠地固定在桥面上;
③钢箱梁内通风差,夏天温度高达70℃,加之焊接烟雾不能及时排除,劳动条件严酷必然影响焊接质量,必须采取有效排气、通风措施创造良好的劳动条件;
④贴置陶质衬垫时,衬垫中心线应与焊缝中心线“重合”,衬垫与钢板应贴合紧密、牢靠,焊缝间隙不得小于4mm,否则应修整;
⑤在零件加工过程中,尽量减少临时吊环、临时固定板、马板的使用,材料吊装尽量采用磁吸设备,尽量采用无码焊接工艺;
⑥组件矫正尽量采用冷矫正,减少热矫正。
⑦马板切除时采用手工气割,在距离主板上方5~8mm处切割,剩余部分采用机械打
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磨。
6.4 钢箱梁焊接质量控制措施
6.4.1焊接质量控制措施
6.4.1.1 焊工(包括定位焊工)必须通过考试并取得资格证书,只能从事资格证书中认定范围内的工作。
6.4.1.2 焊接工艺必须根据焊接工艺评定报告编制,施焊时应严格执行焊接工艺,焊接工艺评定应符合《铁路钢桥制造规范》TB10212-2009附录C的规定。
6.4.1.3 焊接材料应通过焊接工艺评定确定;焊剂、焊条必须按产品说明书烘干使用;焊剂中的赃物、焊丝上的油绣等必须清除干净;C02气体纯度应大于99.99%。
6.4.1.4 焊接工作应在室内进行,施焊环境湿度应小于80%;焊接底合金钢的环境湿度应低于5℃,焊接普通碳素钢不应低于0℃;主要杆件应在组装后24h内焊接。
6.4.1.5 如果杆件在露天焊接时,必须采取防风和防雨措施;主要杆件应在组装后12h内焊接;当杆件的待焊部位结露或被雨淋后,要采取相应的措施去除水分和浮绣。
6.4.1.6 焊接前必须彻底清除待焊(包括定位焊)区域内的有害物;焊接时严禁在母材的非焊接部位引弧,焊接后应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅。
6.4.1.7 焊前预热温度应通过焊接性试验和焊接工艺评定确定;预热范围一般为焊缝每侧100mm以上,距焊缝30~50mm范围内测温。焊工施焊时应做焊接记录,记录的内容包括杆件号、焊缝部位、焊缝编号、焊接参数、操作者、焊接日期等。
6.4.1.8 定位焊应符合以下要求:
1) 顶位焊缝应距设计焊缝端部30mm以上,其长度为50~100mm;间距为400~600mm,厚板(50mm以上)和薄板(8mm以下)应缩短定位焊间距;顶位焊缝的焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的1/2.
2) 焊缝不得有裂纹、夹渣、焊瘤等缺陷,对于开裂的定位焊,必须先查明原因,然后再清楚开裂的焊缝,并在保证杆件尺寸正确的条件下补充顶位焊。
6.4.1.9 埋弧自动焊必须在距设计焊缝端部80mm以外的引板上起、熄弧。 6.4.1.10 埋弧自动焊缝焊接过程中不应断弧,如有断弧则必须将停弧处刨成1:5斜坡,并搭接50mm再引弧施焊,焊后搭接处应修磨匀顺。
6.4.1.12焊缝检验应符合下列要求:
1) 所有焊缝必须在全长范围内进行外观检查,不得有裂纹、未熔合、夹渣、未填满弧坑和焊瘤等缺陷,
2) 产品试板焊缝的外观应符合产品焊缝的外观质量要求。 6.4.1.13 焊缝修磨和返修焊应符合下列要求:
1) 杆件焊接后,两端的引板或产品试板必须用气割切掉,并磨平切口,不得损伤杆件。
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2) 垂直应力方向的对接焊缝必须除去余高,并顺应力方向磨平。 3)焊脚尺寸、焊波或余高等超出表4.9.13上限值的焊缝应修磨。
4) 焊缝不超差的咬边应修磨匀顺,超差的咬边或焊脚尺寸不足时,可采用手工焊惊醒返修。
5) 应采用碳弧气刨或其他机械方法清除 缺陷,在清除缺陷时应刨出利于返修焊的坡口,并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮,露出金属光泽。
6) 焊接裂纹的清除长度应由裂纹端各外延50mm。
7) 用埋弧焊返修焊缝时,应将焊缝清除部位的两端刨成不小于1:5的斜坡。 8) 返修焊缝应按原焊缝质量标准要求检验;同一部位的返修焊一般不应超过两次。 6.4.2 将钢箱梁科学合理的划分成各种纵、横加劲助的板单元构件(如面板、底板、横隔板、纵隔板钱箱的外腹板、)在厂内胎型上组装焊接,各自形成专用生产流水线,避免散件在现场组装钢箱梁,使各种板单元件产品标准化。
6.4.3 将钢箱梁各种焊接接头合理地分类,制作前进行焊接工艺评定试验。焊接施工顺序,横隔板下端和底板焊接后,才进行相邻横隔板单元对接焊接,施焊顺序从下向上。越接近底板强约束端,收缩量越小,越接近上侧自由端,收缩量越大。
6.4.4 板单元件制造中,采用无余量切割技术,考虑焊接收缩变形量补偿的一次精密切割下料;尽量采用无马板组装纵向肋的技术,避免料马板焊接铲除带来的缺欠。
6.4.5 对接环缝装配质量控制
首先,按设定的间距装配调整两梁段,保证两梁段间焊缝间隙和相邻梁段的高差,再用大型定位马板点焊固定;二是矫平梁段对接壳板的错边量,用火焰校正,再装定位马板点固;三是清磨焊缝口、焊缝背面贴陶质衬垫,用CO2自动焊打底施焊,再用CO2自动焊进行填充施焊;四是用埋弧自动焊进行表面施焊。
6.4.6 对焊缝加强检测,检测要及时全面细致,不合格的要重新处理,不能放过任何缺陷处。
7、钢箱梁制作及安装安全措施
7.1 钢箱梁涂装施工安全文明施工措施
7.1.1 涂装作业安全、卫生应符合 GB 6514、GB/T 7691、GB/T 7692和 GB/T 50212 的有关规定。
7.1.2 箱体内涂装必须设置足够的临时排风设施,涂装作业区域空气中有害物质不超过最高容许浓度,确保涂装施工人员的人身安全。
7.1.3 施工现场应远离火源,不允许堆放易燃、易爆和有毒物品。
7.1.4 涂料仓库及施工现场应有消防水源、灭火器和消防工器具,并应定期检查。消防道路应畅通。
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7.1.5 密闭空间涂装作业应使用防爆灯、器具,安装防爆报警装置;作业完成后油漆在空气中的挥发物消散前,严禁电焊修补作业。
7.1.6 施工人员应正确穿戴工作服、口罩、防护镜等劳动保护用品。
7.1.7 所有电器设备应绝缘良好,临时电线应选用胶皮线,工作结束后应切断电源。
7.1.8 工作平台的搭建应符合有关安全规定。高空作业人员应具备高空作业资格。 7.1.9 涂料产品的有机挥发物含量(VOC)应符合国家有关法律法规要求。保持施工现场清洁,产生的垃圾等应及时收集并妥善处理。 7.2 钢箱梁吊装施工安全措施
7.2.1.施工现场设安全工长进行现场安全措施的落实与管理,对现场施工人员、现场机械设备及现场用电进行统一管理。要求参加施工的特工作业人员必须是经过培 训,持证上岗。施工前对所有施工人员进行安全技术交底。进入施工现场的人员必须戴安全帽、穿防滑鞋,电工、电气焊工应穿绝缘鞋,高空作业必须系好安全带。
7.2.2.作业前应对使用的钢丝绳、工具、机具、设备进行检查,安全装置齐全有效,吊车应配置保险装置。
7.2.3.操作面应有可靠的架台,护身,经检查无误,进行操作。构件绑扎方法正确,吊点处应有防滑措施,高处作业使用的工具,材料应放在安全地方,禁止随便放 置。
7.2.4.起吊钢构件时,提升或下降要平稳,避免紧急制动或冲击,严禁歪拉斜吊。专人指挥,信号清楚、响亮、明确,严禁违章操作。构件安装后必须检查其质量,确实安全可靠后方 可卸扣。每天工作必须达到安全部位,方可收工。
7.2.5.重点把好高空作业关,工作期间严禁喝酒及打闹,手持工具应系好安全挂绳,不可随意向下丢。雨天和雪天 进行高空作业,必须采取可靠的防滑、防寒和防冻措施。遇到6级以上强风、浓雾、大雨、等恶劣天气不得进行悬空高处作业。
7.2.6.坚持班前安全会议制度,将当日工作安排及安全注意事项进行交底。 定期进行安全检查,预防和控制事故的不安全因素。
7.2.7 .吊装作业范围内设安全警戒线,并树立明显的警戒标志,非操作人员禁止入内。
7.2.8 吊装物上及支架上存在的临边、洞口等,必须设置防护栏杆,铺设安全网。 7.2.9 施工时尽量避免交叉作业,如不得不交叉作业,不得在同一垂直方向操作。下层作业的位置必须处于依上层高度确定的可能坠落范围之外。
7.2.10 索具、吊具要定期检查,不得超过额定荷载。焊接构件时不得留存、连接超量索具。
7.2.11 履带吊行驶道路必须坚实可靠,起重机不得停置在斜坡上工作,也不允许两侧履带一高一低。严禁超载吊装。履带吊吊物时不能行走,如吊物行走,只能短距离
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行走,构件离地面3cm左右,且要慢行,将构件转到起重机的正前方。双机抬吊,要根据起重机的起重能力进行合理的负荷分配,在操作时统一指挥。吊索要经过计算。
7.3 钢箱梁加工安全措施
7.3.1 安全用电,所有电缆、用电设备的拆除、车间照明灯均由专业电工担任,要使用的电动工具,必须安装漏电保护器,值班电工要经常检查、围护用电线路及机具。
7.3.2 对各种施工机械编制操作规程和操作人员岗位责任制,专机专人使用保管,特殊工作必须持证上岗。
7.3.3 切实搞好防火工作。氧气、乙炔、二氧化碳气要放在规定的安全处,并按规定正确使用,车间、工具房、操作平台等处设置足够的灭火器材。
7.3.4 起重指挥要果断,指令简单、明确。按照十不吊操作规程认真执行。 7.3.5 库房材料成堆、成型、成包进库,保持整洁干净。钢材必须按规格、品种堆放整齐;油漆材料、焊接材料等辅助材料要存放在库房里,并堆放整齐。
7.3.6 制作过程中,半成品和成品的胎具的制造和安装应进行强度检算。 7.3.7 所有构件的堆放、搁置应十分稳固,欠稳定的构件应设支撑或固结定位,超过自身高度的构件的并列间距应大于自身高度。
7.4 跨线交通安全措施
7.4.1 跨路施工时,应将交通组织方案及安全措施上报交警部门和路政部门,并按照要求设置交通标志、安全标志,保证基本通车通道的数量。方案要经过审批后才能组织跨路施工。
7.4.2 钢箱梁吊装过程中,绕城公路道路要进行半幅封闭,设置必要标志标牌,将车辆改到道路外侧。如外侧集散车道已完成,则将车辆改道到集散车道上,集散车道没有完成,则修建临时便道,路面采用混凝土路面,宽度6米。吊梁过程中,严禁任何车辆人员在吊装半径内通行,应对吊装范围进行临时封闭,设立施工禁止线、安全警告标志。
7.4.3 在吊装和跨越宁溧路的钢箱梁时,应封闭半幅路面,另外半幅通车,每个方向只能设1个车道,并设置警戒线、安全围挡、安全标志、交通标志,派安全员值班,履带吊施工范围内严禁站人、车辆通行。临时封路施工要经过交警部门批准并公示,断路时间尽量安排在早上车辆较少时,断路时间不超过4个小时,并提前7天张贴通告。在跨路断路施工期间的交通组织图见图7.1 。
7.4.4 在吊装前和吊装后,根据通行孔宽度每个行车方向各留2个车道和1个人行道,并做好交通引导和防护,具体交通组织见图7.2。
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图7-1 跨宁溧路交通分流图
7.4.3、电气设备必须符合建设部《施工现场临时用电安全技术规范》。电线采用架空线,高出公路路面6米,机电设备必须按“一机一闸一漏电保护”设保护装置。场内禁止使用裸体导线,架设的电力线路符合有关规定要求。电工作业时必须穿戴好个人防护用品,并严格执行电气安全操作规程,作到持证上岗,电动作业应“装得正确,用得安全,修得及时,拆得彻底”。
7.4.4 跨路的钢箱梁支架采用D409钢管搭设,底部要浇筑50cm高的混凝土防撞台,防止车辆撞击支架。在上、下行线支架墩前方50米 ,浇筑宽1. 5m、高80cm的混凝土防撞安全岛 ,安全岛至支架之间设置栏杆,刷黄黑相间防护漆 ,防止驾驶员失误、失控碰撞桥架。
7.4.5 临时支架要进行检算(具体见支架设计方案),确保支架安全系数符合要求。钢箱梁安装后要采取采用倒链临时固定在支架上,防止箱梁移位,箱梁两侧设立挡块。钢箱梁吊装时专门制定吊装方案,尤其是吊车能力和钢丝绳破断力要经过检算和检查后方可实施吊装作业。
7.4.5 临时墩支架之间为通车孔(见图7.3),要在上下行前方200m设置限高杆、
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南京南站双龙街立交工程钢箱梁专项施工方案
限高限速标志、安全标志、交通标志。夜间设照明灯、警示灯。 施工区域设置爆闪警示灯 ,每天下午7点开灯 ,1km外即可发现 ,对夜间驾驶员的视觉神经起刺激作用。
图7.3 钢箱梁通车孔安全设施图
7.4.6 钢箱梁在路上交叉焊接时,箱梁底部应搭设临时防护网,防止焊渣、材料、人员下落。钢箱梁及支架两侧临路边要设置临时护栏,护栏高度1.2米,采用5cm钢管骨架,细部采用密目安全网围挡。
7.4.6 加强对钢箱梁施工的危险源的辨识和标志,并对危险源进行监控。主要危险源为履带吊吊装、行车安全、支架安全、路上交叉施工、用电安全、人员跨路通行、超限车辆运输等,并制定相应的预防措施和应急预案,加强安全教育,做好危险源告知,要求告知到每个施工人员及所经过车辆及人员。
7.4.7 在施工前,对所布置的安全设施、交通组织情况和安全管理情况进行安全评估,并经过有关部门验收后才能投入使用。
中铁二十三局一公司南京南站双龙街立交工程B1标项目经理部
2010年4月19日
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