格构墩节段单元组拼及节段预拼装施工技术
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[摘 要]干海子特大桥创新设计为钢管混凝土桁架梁桥，其结构形式新颖，科技含量高。桥墩采用管结构格构墩，采用工厂化现场施工，在施工现场完成钢管的现场卷制、组对、下料、节段单元组拼以及节段预拼装。在总结施工经验的基础上，结合本桥的特点，本文对格构墩作造的施工过程进行了详解，对今后同类桥型的施工有一定的参考价值。
[关键词]格构墩；施工技术；工艺流程
中图分类号：U445.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0193-02
1 工程概况
干海子特大桥全长1811m，绕山盘旋而上，主要跨径为44.5米、62.5米，为全管桁结构连续梁桥。桥墩主要为钢管混凝土格构墩，最高墩达107米。桥墩构架的组成分为基础节（底节）、中间节、横梁、低墩还有墩帽骨架、高墩有承托与下部肋板骨架等。桥墩分节制作与拼装的长度分10m和12m两种，立柱每一个安装层由两片立柱A型架和一个中间横向桁架三部分组成。三部分分别制作完成后，根据现场地势进行分单片安装或对三部分组合为“门”字形立体构件整体现场安装。分片安装时将两个单片最先吊装，与承台连接固定完成后再安装横联桁架。整体安装在地面将分片单元通过二次预拼装后再进行整体安装。
2 格构墩工艺流程（如图1）
3 节段单元组拼
3.1、成品钢管编号
为便于成品管理，对检验合格的单元钢管用钢字头根据制作顺序及壁厚进行编号，以便于钢管拼装取材的准确性和确保出厂产品的可追溯性。
3.2 进场钢管探伤检测
自卷钢管在外观合格的前提下进行无损探伤，成品钢管进场后，由探伤组人员负责对钢管进行无损检测。具体检测项目包括外观检查和对所有环缝及纵缝进行超声波和X射线探伤。满足设计的钢管进入下道施工。
3.3 钢管对拼
本桥格构墩的安装单元一般为12m（低墩为10m），须对进入拼装场的单元节进行对拼才能达到所需长度。基于对拼装场地面积和A型架出场的速度的综合考虑，设置了对拼平台，单元管放上后，靠管两侧的工字钢限制滚动，并在管与每根工字钢之间打入楔铁固定钢管和调整对拼管的直线度。整个对拼平台底面工字钢必须用水平仪校平，误差控制在±1mm，两侧工字钢也要通过拉钢丝线使单面工字钢在同一平面上。
钢管就位
使用龙门吊将需要对拼的两根单元钢管吊装就位，就位时需要注意纵缝的位置，原则上对接接头的纵焊缝位置应错开500mm以上，考虑到桥墩立柱将会与横撑、纵向水平管等连接，为避免焊缝与这些相贯焊缝直接相连，通过对本桥墩柱结构的分析，将纵缝位置直接错开180o。摆放就位后，用楔铁临时固定。
3.3.2 压缝
由于卷制钢管存在一定的椭圆度，对接钢管时必须经过压缝，即先在管口临时点焊安置压嘴，再打入压舌（楔铁），挤压使两管口对其。通过移动钢板尺检测的方法控制错边量必须小于板厚的1/10，压缝过程中要注意随时控制对接管的直线度和对缝间隙。
3.3.3 定位焊接
定位焊采用边对缝，边测量，边点焊的方法，保证在点焊过程中不造成直线度的过度变化，定位焊缝一般都比较短小，焊接质量不够稳定，容易产生各种缺陷。而定位焊缝又是作为正式焊缝留在接缝中，因此对所使用的焊条，焊接工艺及对焊工操作技术熟练程度的要求，应与正式焊缝完全一样。当发现定位焊缝有缺陷时，应该铲掉并重新焊接。
点焊前必须清除对缝管口表面的污物，油渍，氧化皮等，使其露出金属光泽，用手工电弧焊点焊6～8个点，每个点焊长度15～25mm，焊高4～6mm。由于本工程地点属亚热带湿润气候，具雨水丰沛的特点，点焊时要注意雨水对焊缝的影响。全部点焊完毕后须再次整体测量对接管的直线度。合格后拆除压嘴和压舌，并打磨临时焊接点，将定位焊与起点和收弧处用角向磨光机磨成缓坡状。将对接管吊出对拼平台，准备下一对管的对拼。
3.4 环缝焊接
将对接管吊出对拼平台后放置在滚焊架，进行环缝焊接，正式焊接前将定位焊、对接管口处的焊渣、飞溅、铁锈、灰尘等认真清理。
环缝焊接完成后再次对直线度进行测量，若超出标准以外则返修处理。合格后要进行探伤检。
3.5 节段单元组拼
3.5.1 基准点放样
为使拼装有统一的参照标准，方便拼装的大样放置和尺寸控制。选定将平台的中心线和左右幅的中心线作为基准线放样，确定中心线后用样冲在工字钢上打点标记，样点放置应包括两头工字钢上的点，中间点根据拼装阶段长度适当放置。
3.5.2 大样放置
拼装人员对拼装图纸进行认真读取，严格按照图纸要求放样。对于桥墩的拼装，要严格控制每层下口的中心距和上口的中心距。同时要保证放置点与左（右）幅中心线对称。
3.5.3 结构组拼
根据图纸要求，将需要摆放的钢管用龙门吊放置就位，由于钢管的椭圆度和局部不圆度可能导致量测数据不准，故以桥墩2根立柱内缘为基准放置。每放置一节钢管，用组装定位板将管下部固定，并通过焊接工装对左右两根立柱钢管进行横向限位固定，预防因焊接收缩变形导致几何尺寸变化超标。
按照前述钢管对拼的方法，压缝并调整好钢管的对接间隙，采取码板等临时构造固定连接接头，初步形成三联整体结构。然后进行节段接头导向装置焊接，并施拧定位连接螺栓，对接头进行固定。
纵向水平腹管由相贯线车间提供，采用相贯线切割机下料完成，能保证水平腹管与立柱钢管能很好的相贯对接。
3.5.4 相贯缝焊接
待水平腹管全部安装完毕后，方可进行相贯线接头的焊接。所有的焊接工装应在节段的上下口及中部进行定位限制，并且在焊接前安装完成，可有效保证钢管结构节段的对接错边以及直线度。为控制焊接变形量，相贯线接头焊接采用对称、均衡、同步的原则，由多人多点对称同时焊接。
焊接完成后，复测整个构架系统尺寸变化量，复测重点应放在每节段上下管口间距、单根立柱整体直线度、构架系统整体相对中心线偏差及整体长度。
4 整体节段预拼装
采用立体节段进行整体安装的墩柱在吊装前进行二次预拼装，原则上采用2+1或3+1侧位的方式预拼装，施工时也可根据现场实际场地情况选择预拼装节段数量。
4.1 二次拼装胎架
采用钢管余料制作，立柱采用较大管径的钢管，与地面接触面采用钢板以增加接地面积，或采用砼块支垫，从而控制构件沉降，立柱上端设置模板，以调节标高。立柱间采用相对管径较小的钢管连接，从而保证其稳固可靠。
4.2 第一轮预拼装工艺流程
由于底节段预埋入桥墩承台中，第一轮的第一个节段与已安装完成的节段端口无法进行实物预拼装，故该端口拟采用尺寸数据检测匹配方式进行。即先检测已安装墩柱最上层端口的相关尺寸，如：长、宽、对角线、管口椭圆度等，然后与设计理论尺寸对比，在公差范围内的，应标识其正负偏差量，以便预拼装节段的该匹配端口的尺寸控制，使其统一一致。预拼装的工艺流程（以2+1方式为例）：横撑单元上胎架定位 A型单元上胎架定位横撑基准单元和拉杆（含临时支撑）组装尺寸数据检测焊接及其检测完工检测。（如图2）
4.2 后续轮次预拼装
将前一轮预拼装的后一节段作为待预拼装轮的基准节段进行预拼装，以保证每一端口的匹配一致性。预拼装的工艺流程（以2+1方式为例）：
上一轮基准节段定位 横撑单元上胎架定位 A型单元上胎架定位 横撑基准单元和拉杆（含临时支撑）组装 尺寸数据检测 焊接及其检测 完工检测。
场地要求越大，胎架工装材料要求越多，每轮所需施工周期越长。因此选取预拼装节段数量要做综合考虑，下面将可在预拼装场预拼装的墩柱的预拼装轮次按2+1和3+1两种方式均作简介，施工时可根据实际情况选用。（如图3）
4.3 预拼装轮次划分
一轮的预拼装节段数量确定是受很多因素影响的，由于墩柱的线形相对简单，故最少可采用1+1，如根据生产安排，必要时可增加预拼装节段，原则上一轮预拼装节段数量越多，其线形控制越直观。
5 结束语
干海子大桥结合以往类似项目的施工情况及本桥的特殊结构和现场实际情况，通过以上施工技术完成了该桥桥墩的组拼的施工，确保了后序安装的顺利实，采用施工现场工厂化作业对施工成本、进度起到了积极作用，为钢管桁架梁桥在山区的推广应用奠定了基础。
参考文献
[1] 中交第一公路工程局有限公司.JTG/T F50-2011 公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011：188-202.
[2] JTJ 041―2000 公路桥涵施工技术规范[S]
[3] 武钢集团武汉冶金设备制造公司。JGJ 81 -2002 建筑钢结构焊接技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2002：33-48.