1、鋼結構橋梁鋼箱拱施工工法（中鐵七局集團武漢工程有限公司）一、前言在橋梁建設中鋼結構橋梁已得到了較多的應用。西安浐灞生態區1號橋工程為鋼箱拱簡支鋼箱梁拱橋，其鋼箱拱節段為八角型截面呈橫橋向外傾20°，形成蝴蝶造型，體現了鋼結構橋梁造型的美觀，有施工快捷等突出優點。通過技術攻關，為鋼箱拱的制作和安裝積累了經驗。該技術通過中鐵七局組織的技術鑒定，并獲得了科技成果一等獎。隨著鋼結構橋梁在公路工程中的廣泛應用，通過總結，形成工法，以指導類似工程的施工。二、工法特點1、鋼箱拱采用工廠化分節段制作，施工現場逐節拼裝。2、鋼箱拱節段單元按照運輸允許的最大長度進行工廠化制造，減少了現場安裝的焊接工程量

2、，有利于保證工程質量。3、鋼箱拱節段單元運輸時采用特制的鎖具進行保護，有效避免運輸過程中可能對鋼箱拱節段單元造成的變形。4、鋼箱拱節段現場安裝時的臨時固定支撐，采用“貝雷架”構成，可節約大量輔助鋼材。5、現場安裝操作簡單，可避免考慮焊接變形對安裝施工的影響，簡化了施工步驟。6、安裝施工安全可靠，安裝精度高，鋼箱拱的幾何線形可得到有效保證。7、鋼箱拱節段制作及運輸與現場臨時支撐設置可同步進行，安裝時有4個工位可同時施工，可縮短安裝施工工期，經濟效益及社會效益明顯。三、適用范圍 本工法適合于淺水各種鋼結構橋梁中鋼箱拱結構的施工。四、工藝原理鋼箱拱節段在工廠以“無余量”制作，相鄰節段經預拼裝匹配后焊

3、裝特制的鎖具運輸到現場，現場安裝時只需控制定位鎖具的空間位置即可保證安裝精度。現場采用支架定位，安裝順序為由下而上，安裝一個鋼拱節段后隨即固定焊好一個節段。合攏前鋼拱始終有一個自由端，不存在鋼箱拱節段的焊接內應力。節段端口控制點進行三維測量調整。合攏安裝時，采用千斤頂來頂開最后一條焊縫間隙，可保證鋼箱拱節段的內應力達到最小的程度。五、施工工藝及要點（一）、工藝流程施工準備鋼箱拱節段工廠制作現場臨時支撐柱安裝施工安裝準備預拼裝、焊鎖件鋼箱拱節段端口托架安裝鋼箱拱節段端口測量調整拱腳座安裝鋼箱拱節段節段安裝鋼箱拱節段端口測量調整臨時支撐基礎布置鋼箱拱節段運輸箱拱外涂裝焊縫探傷檢驗合格焊縫探傷檢驗合

4、龍節段安裝焊縫探傷檢驗整理資料竣工交驗合格合格 圖1：工藝流程圖（二）、鋼箱拱節段的工廠制作1、鋼箱拱節段的工廠制作原則盡量在當前運輸設備允許的范圍內進行鋼箱拱節段節段的劃分，以增加鋼箱拱節段的剛度，減少現場安裝的焊接工程量和臨時支撐柱的數量。鋼箱拱節段的長度一般在 11 米、重量在 30 噸左右。鋼箱拱節段采用在工廠以“無余量”精密控制進行制作，鋼箱拱節段的各零件以CAD圖精確放樣，用全自動電腦數控切割機下料。零件放樣時，將鋼箱拱節段安裝時節段間環縫的焊縫收縮量及鋼箱拱節段的預拋高量作為修正值計算在內。2、拱腳節段制作時，不必考慮修正值，完全按設計的節段幾何要求制作。3、鋼箱拱節段其它節段制

5、作時，安裝時的自由端按設計值制作，另一端，按焊縫預留間隙和焊縫的收縮量進行修正制作。吊索錨箱橫隔板修正值圖2：中間鋼箱拱節段制作要求示意圖鋼拱頂板安裝自由端安裝焊接端鋼拱底板箱拱理論端口箱拱制作端口箱拱理論端口吊索錨箱橫隔板4、合龍節段制作時，其一端按箱拱制作端口的要求處理，另一端預留100 mm切割余量。5、鋼箱拱節段節段制作完成后，進行相鄰節段間的預拼裝。以保證鋼箱拱節段的線型，端口的外形尺寸及匹配性，吊桿的相對位置，標記線（定位線，檢查線，軸線等）。預拼裝必須在特制的胎架上進行。預拼裝應以箱拱的空間位置為基準，兼顧端口平齊。經預拼裝后的箱拱節段，在兩相鄰端口焊裝臨時連接件（鎖件）。鋼箱拱

6、節段節段現場安裝時，只要將臨時連接件對齊就可恢復預拼裝后的正確線形。6、焊縫的檢測按照建筑鋼結構焊接技術規程（JGJ81-2002）相關條款的要求進行試驗和檢測。（三）、鋼箱拱節段安裝支撐柱的施工1、鋼箱拱節段安裝支撐柱的混凝土基礎必須落實在穩定的土層上。2、支撐柱的主體采用“貝雷架”，以節省輔助鋼材的用量。3、根據鋼箱拱節段外形，在支撐柱上安裝“托架”。操作平臺鋼箱拱節段節段安裝的臨時支撐架“貝雷架”支撐柱托架牙板圖4：鋼箱拱節段安裝臨時支撐及操作平臺圖3：以“貝雷架”為主體的鋼箱拱節段安裝支撐柱4、搭設操作平臺，便于對鋼箱拱節段進行空間位置調整和施焊，同時可保證施工人員的安全。5、將各支撐

7、柱用鋼桁架連接在一起，以保證拱節安裝圖5：支撐柱用鋼桁架連接時支撐柱的穩定性。（4）、現場鋼箱拱節段安裝1、拱腳節段的安裝是整個鋼箱拱節段安裝工程的重要環節。必須保證其底部軸線定位的準確，尤其是上部端口各控制點的三維坐標值。用2臺吊車抬吊鋼箱拱節段節段2、中間鋼箱拱節段在安裝時不必考慮環縫焊接變形的影響。對正在安裝節段的自由端，如其控制點超出了規范要求，可在環縫間隙上作局部調整，使之滿足安裝要求。環縫焊接時可不必考慮溫度和日照的影響，但必須有防雨和防風措施，焊接工作可全天候進行，焊縫質量按照相關規定檢測。3、合理、正確的焊接順序是防止焊接變形的重要手段，采用多人對稱焊接，用陶質襯墊，盡量避免仰

8、焊。均可有效防止焊接變形。4、鋼箱拱節段吊裝可在地面吊裝或在鋼箱橋面上進行圖7：鋼拱環縫焊接順序圖（箭頭表示焊接方向）上角板底板下角板下角板上角板腹板頂板腹板吊裝，吊裝時采用2臺吊車進行抬吊。5、對溫度、日照的影響，主要是控制測量時間。對端口各控制點的測量不得在陽光照射下進行。因為在陽光照射下，鋼箱拱節段的上部吸熱大，下部吸熱小，而引起溫差變形。所以，測量的時間必須放在日出前、日落后或在陰天進行。（5）、鋼箱拱節段安裝軸線的控制測量1、鋼箱拱節段安裝時的測量控制，采用全站儀坐標放樣程序，按照導線進行精密測量。2、鋼箱拱節段的軸線是虛的，所以取鋼箱拱節段端口為控制點。事先導出各控制點的三維坐標值

9、，列表待驗。（6）、鋼箱拱合攏節段施工措施1、在合攏前精確測量合攏段間的距離。測量工作不得在日照下進行，必須在當天日出前、日落后或陰天，且氣溫最穩定的時段進行。對合攏段制作余量切割也必須在測量氣溫同條件狀態下進行。2、合攏節段制作余量切割時，只考慮預留一條焊縫間隙，切割后應檢查切割端口的平面度。3、合攏段吊裝到指定位置后，將其兩側與相鄰節段的間隙進行調整，讓其中的一條焊縫間隙滿足焊接要求，另一邊的焊縫間隙應盡量為零。4、第一條環焊縫焊接完畢后，用千斤頂將另一條焊縫頂開，使其達到焊接要求后再將碼板固定，并進行環縫焊接。節段已裝圖8：鋼箱合龍節段安裝要求示意圖（1）滿足焊接要求合龍節段吊索錨箱吊索

10、錨箱碼板1碼板2碼板1碼板2已裝段節盡量為零合龍節段吊索錨箱吊索錨箱節段已裝碼板2碼板2已裝段節滿足焊接要求已焊接好環縫圖9：鋼箱合龍節段安裝要求示意圖（2） 代表用千斤頂的外力來達到焊縫要求六、主要機具設備1、鋼箱鋼箱拱節段工廠生產機具設備（表1）設備名稱型號及規格需求數量備注數控切割機PDT201BL×202臺半自動切割機CG1-30P6臺埋弧自動焊機MZ-10004臺二氧化碳焊機NB-50026臺角焊機CS-5A4臺直流焊機ZXS-40016臺氣刨機ZX5-6304臺空壓機0.932臺行車10T20T6臺行車50T2臺大連叉車5T1臺激光經緯儀J2-5DE1臺測量工具水準儀DS

11、Z21臺測量工具焊接成型胎架自制1套預拼裝胎架自制1套2、安裝現場生產機具設備（表2）設備名稱型號及規格需求數量備注汽車起重機50噸、70噸2臺千斤頂20噸50噸20臺手拉葫蘆2T5T8臺全站儀無棱鏡、1秒2臺測量工具水準儀DSZ22臺測量工具七、勞動組織 人力資源配置表（表3）序號工作項目數量(人)備注廠內需求工地需求總人數工程管理人員(20人)1生產調度員2132工藝技術員4153設備管理員2134材料管理員1125質量檢驗員2136安全管理員1127統計員112技術工人及其他人員（178人）1數控切割工4/42下料切割工6283裝配工3016464電焊工3620565打磨工126186起

12、重工166227行車司機8/88維修工2139庫管21310電工31411腳手架工/66八、質量控制（一）、執行規范和標準：1、鋼結構工程施工質量驗收規范GB 50205-20002、建筑鋼結構焊接技術規程JGJ 81-20023、公路橋涵施工技術規范JTJ041-20004、鐵路鋼橋制造規范TB10212-985、公路工程質量檢驗評定標準JTGF80-1-2004（二）、安裝焊接檢驗1、鋼箱拱節段工廠制作誤差不得大于2mm。預拼裝必須保證相鄰端口匹配。2、鋼箱拱節段運輸必須綁扎牢靠。到達施工現場要嚴格檢查和驗收。3、鋼箱拱節段安裝對位時，節段自由端任一控制點的三維值不得偏差 6mm，且單側鋼

13、箱拱節段兩對應控制點的偏差應基本一致。4、制定合理的焊接順序和焊接工藝，嚴格按照建筑鋼結構焊接技術規程施焊，按規定對焊縫進行探傷并做好記錄。5、實施CO2氣體保護焊進行鋼箱拱節段環縫焊接時，要搭設臨時防風棚，以保證焊縫質量。6、施工測量應注意日照和氣溫的影響，確保正確采集測量數據。九、安全措施1、所有施工人員必須經專業培訓合格后方能上崗，特殊工種必須100%持證上崗，并通過經常性的安全生產教育提高施工人員的安全生產意識。2、現場施工嚴格執行各項安全規章制度，配備專職安全員，定期和不定期進行安全生產檢查，及時發現和排除隱患。3、施工機械的設置和使用必須嚴格遵守建筑機械使用安全技術規程的有關規定，

14、并按各種機械的使用要求和有關規定進行保養及維修。所有機電設備實行專人負責操作，并持證上崗，非專業人員不得動用電器設備。4、現場用電采用“三相五線”制，嚴格執行一機一閘一漏電保護器，所有配電箱均采用標準配電箱，箱須加鎖，專人負責。5、汽車吊嚴格按要求站位，支腿牢靠。吊裝前對吊具、鎖具、索具、風繩認真檢查確認滿足規定要求后方可作業。吊裝過程中統一指揮信號，參加施工的全部人員必須熟悉信號，以便施工過程協調順利。6、施工人員進入現場，必須做好個人保護措施，佩帶安全帽。高空作業人員作業時必須腳穿防滑鞋、系好安全帶。7、立體交叉作業時，設置防護隔離層。架子和模板拆除時要設置警戒線，派專人看守。十、環保措施

15、設置操作平臺時必須保證平臺底板無間隙，四周設置5cm高的圍護板，在現場焊接施工后立即由專人清掃焊渣，避免落入水體，回收至焊渣回收箱集中處理。焊頭由施焊者本人負責回收，在領取焊條時交材料保管員集中處理。十一、技術經濟分析采用本工法進行鋼箱拱節段制作和安裝，能有效保證施工質量，縮短施工工期，節約輔助設施的投資，簡化安裝調整工序，有效地防止了焊接變形，可將焊接應力控制在允許范圍內。1、鋼箱拱節段采用無余量精確制作，大大減少了現場安裝的切割與焊接施工量，既縮短了安裝工期，又提高了施工質量，同時也減少了切割與焊接施工產生的廢氣、廢渣。2、采用精密測量、控制節段自由端各控制點的三維坐標值，吊裝一段即焊接一段，安裝調整簡便易行，焊接施工安全可靠。3、現場安裝可在四個工位同時施工，進度快，不窩工。大大縮短了施工工期。4、對臨時支撐柱的要求低，可大量節約成本，經濟效益顯著。十二、工程實例武漢公司承建的西安浐灞生態區1號橋工程為變截面八角鋼箱拱簡支鋼箱梁拱橋，上、下游鋼箱拱節段拱腳拱軸線處的橫向間距25米，頂部鋼箱拱節段拱軸線處的橫向間距41米，單側鋼箱拱腳軸線的間距80米。矢高22米。鋼箱拱節段由跨中1.5×1.