高速公路跨线钢箱梁桥施工技术研究

高速公路跨线钢箱梁桥施工技术研究

吴仍武

广东华路交通科技有限公司  广州 510420

摘 要：伴随着社会的进步与经济发展，交通运输系统在社会中的地位变得越来越重要。而高速公路作为交通运输系统中不可缺少的组成部分，近些年发展速度十分明显，得到了社会各界的高度重视。同时，钢桥具有刚度大和强度高等特点，能够有效减轻桥梁自身的梁高和自重，拥有很强的跨越能力。另外，钢材也是十分理想的弹塑性体，实际工作情况与计算假定相符合。通过分析以上优点以及钢铁产量的明显提升，钢桥也被广泛应用在了高速公路跨线工程当中。对此本文将重点介绍高速公路钢箱梁桥的主要特点和常见施工技术，并提出保通与安全保障措施。

关键词：高速公路；跨线钢箱梁桥施工；制作工艺；安全保证措施

现代化城市环境中的交通流量呈现出了明显上升趋势，城市高架道路建设发展速度也得到了明显提升。目前新建城市高架桥梁和现有道路桥梁互通连接的情况十分常见。同时，在城市复杂建筑物环境下的高速公路跨线桥梁施工也变得更加复杂，建设条件十分苛刻。在这样的复杂条件下，桥梁上部结构应用钢结构箱梁是一种十分常见的技术手段。与混凝土结构相比，钢结构箱梁结构具有分段灵活且质量较轻等优势。

1. 高速公路钢箱梁桥的特点和应用

从字面意思理解来看，钢箱梁指的是用钢板材料制作而成的箱型梁，在跨径较大的桥梁工程结构中十分常见。目前，很多建成的大跨度缆索支承钢箱梁桥的钢箱梁超过了千米跨度。同时钢箱梁的截面表现出了扁平和宽幅的特点，在钢箱梁桥结构施工过程中，经常会将整个结构划分为不同的步骤制作，随后再运输到现场进行组装，截面宽度一般是高度的十倍左右。此外，钢箱梁的主要组成部分包括顶板、腹板、底板和加劲肋等等。

  将钢箱梁结构应用在高速公路工程中具有十分显著的优势，从其结构特点就可以看出其结构抗震性能十分良好，截面形式也具有优良的力学特征，结构抗扭刚度较大，在荷载作用下能够保持良好的力学特征，结构抗扭刚度也会较大[1]。同时，处于荷载作用下的荷载也能够垂直在纵向方向上呈均匀分布状态。通过分析材料力学特征可以得知，由于箱形截面的横向抗弯能力很强，所以其横向稳定性较高。与普通截面形式的梁相比，梁截面高度较小，所以箱型梁在高度受限制的桥梁工程中应用优势更加突出。通过观察已建成的箱型桥梁可以看出，其结构横隔基本都分布在箱梁内部，所以结构外形十分美观。此外，箱型梁内部是空心的，所以并不会影响结构外观和后续使用，有利于很多附属结构的布置。钢箱梁在目前很多桥梁工程中都有所应用。像市政高架和匝道钢箱梁大跨度连续钢箱梁桥等等。

2. 高速公路跨线钢箱梁桥常见施工技术

2.1一般要求

   钢箱梁结构在制作过程中一定要满足国家规范要求和设计标准，在施工组织设计中明确提出相关技术的应用要求，确定箱梁在制作过程中采用的工艺以及采用构件是否合格[2]。同时，钢箱及其辅助结构焊接一定要满足当前钢结构施工规范的具体要求，制定出相应的技术规程与焊缝检验方法，为了确保公路桥梁工程建设质量与施工安全性，相关单位在工程建设之前，要结合工程项目的实际情况，编制可行性较强的施工组织计划和施工操作细则。钢箱梁施工流程如图1所示。

图1 钢箱梁施工流程

2.2钢箱制作

  在焊接钢箱钢材检验过程中，一定要根据相关部门的规定要求分批进行，确保每一批材料都能够符合相关要求，并且每批钢材都要保证出自相同的炉罐，钢材要拥有相同的尺寸、厚度与热处理程序。每一批钢材的重量不能超过60t，在所有钢材进入工厂之后，还要经过严格复检，合格之后再允许进入到车间进行加工。复检过程要按照同一厂家、材质和板源等条件，抽出一部分产品进行检。在实际检验过程中，要重点检查与钢材相关的证明，了解钢材炉罐批号，检验材料的力学性能。在焊接过程中，钢板在下料之前要查看设计图纸，将其作为钢板加工图的制作依据。在加工图纸绘制过程中，先是要根据结构杆件编号绘制出加工样图，随后将绘制出的杆件在工厂中完成试拼装，设计好杆件堆放和发送顺序图。钢箱梁图纸给出的尺寸并没有竖向曲线和平面曲线等影响，在桥梁施工中需要按照相关文件要求完成预拱度设置。

2.3钢结构焊接与焊接检验

  对于钢箱梁结构之间的焊缝，除了设计文件中的明确说明之外，还要应用V型焊缝坡口，利用单面焊缝，使其可以从单面成型。坡口制作要采取机械加工方式完成加工，严格控制坡口外表面出现的裂纹问题，不能出现分层和夹渣等情况。同时，在施工期间还要注意钢板在焊接之前应该清除坡口表面的氧化物，不能存在油渍以及其他对刚才不利的废屑[3]。如果发现存在废屑就要及时清理干净。清洗范围要大于坡口边缘两面20mm的距离。在焊接过程中，不同钢板对口接头错边尺寸最小要保证0.5mm。因为焊接质量会直接影响桥梁使用，所以必须要进行严格控制。针对不同方法的自动焊以及不同条件下的手工焊，都要结合实际情况和条件来评定焊接工艺，整个过程要根据相关标准执行。在正式焊接之前，要提起那进行试焊，在焊缝质监部门检验合格之后才能够进行大面积焊接，工厂内的焊接工序都要在室内环境中完成，室内环境的湿度要控制在80%左右。在对钢板焊接之前，焊接技术人员要仔细将检查钢板接头质量和施焊区域的处理程度。如果出现了复查不合格的问题，就要及时进行修理，处理符合要求之后再完成后续的焊接工作。

2.4钢箱安装与合拢

  在高速公路跨线箱梁桥施工过程中，需要提前了解桥梁工程所处位置的相关情况，桥梁安装与合拢也要尽可能地规避恶劣天气。同时，为了保证施工期间不会出现意外问题，还要提前按照科学合理的防治措施，进而保证整体结构的安全性。同时，在具体施工中，还要严格执行审批之后的施工组织计划，确保施工可以按照规范流程进行。在钢箱梁拼接过程中还要采取横向连接，实施科学合理的临时性措施，保证结构整体的横向稳定性。对于每节段之间的焊缝要进行对称焊接，通过在焊接之前设置定位板合理调整焊缝间隙，对于不同节段之间的焊接要保证可靠性[4]。施工过程中不能出现堆焊工艺。另外，合拢处的焊接质量会对桥梁工程项目整体质量造成影响。因此要确保环境和结构都较为理想的情况下，在短时间内完成焊接。钢箱也要根据运输条件和吊装节段划分成不同的节段进行拼装，在拼装完成之后由相关人员检验，确保其合格之后再仿照现场条件进行逐节试拼。最好是开展多节试拼。比如在两节试拼过程中，要确保合格之后将第二节保留不懂，试着拼接二三节。

2.5钢箱梁防腐

  针对钢箱的防腐处理，要采用热喷铝涂层的方法进行涂装。在实际施工中的具体喷涂方式和工艺要参照相关技术规范进行。在施工作业期间，加工和预拼装操作完成之后，钢箱梁表面可能会存在施工残留的焊渣、油污等工程有害杂质，针对这些杂质应当进行及时处理。在钢结构防腐涂层涂装之前，施工单位还需要制定出详细的防腐涂装工艺说明，经过建设单位、监理和设计等部门认可之后再进行应用。为了能够更好地避免钢梁锈蚀问题，还要对施工环境提出严格要求，确保施工环境的湿度不能超过85%。在施工中还要控制好表面的温度，使其能够尽可能地保持在50℃以下。除此之外，焊接过程要随时做好清洁工作，确保不会有其他油污附着在构件表面上。在对结构喷涂防锈漆时，除了外表面喷涂工作之外，其他部位都的喷涂都要在室内环境中进行。在钢箱外表面与外界空气接触时，要选择热喷铝涂层的方法进行防腐。在涂装之前要对钢结构表面进行喷砂除锈和表面粗糙化处理。除锈等级要满足规范标准。在清洁之后的粗糙程度也要控制在标准范围之内。外表防锈涂装采用电弧热喷铝涂层工艺，铝涂层喷涂厚度要保持在160μm，随后再喷涂20μm的聚氨酯封闭漆、50μm的环氧云铁中间漆等等。除了与外界空气接触的外表面需要进行防锈处理之外，钢箱梁和内部封闭空气接触内表面以及混凝土接触的表面都要采取相应的防腐措施。对此可以选择喷砂除锈方法，随后再喷涂水性无机环氧富锌涂层料。喷砂作业环境要求如图2所示。

图2 喷砂作业环境要求

3. 箱梁制作工艺流程

3.1总体方案设计

  从高速公路工程跨线箱梁桥特点来看，其组成结构可以分为底板、腹板、顶板与横隔板等构件，这些构件的制作加工步骤通常都是在工厂环境中完成的，其主要制作过程就是先下料，随后再对原料进行加工。在加工成型在之后就可以顺利完成组装和焊接[5]。焊接之后需要对工艺进行合理矫正，随后再利用剪力钉完成焊接，完成表面的涂装和处理。在构建制造完成之后，需要在箱梁试拼场进行钢梁整体预拼装，在安装完成之后要临时定位构件。结合相关标准对已经拼接好的箱梁进行技术检验，确保其满足设计要求之后再进行拆卸。而对于不满足要求的钢箱梁，还要进行系统研究，找出原因之后采取科学有效的措施。在拆卸完成之后还要对钢箱进行二次表面处理，最后再完成涂装和运输。钢箱梁制造程序框图如图3 所示。

图3 钢箱梁制作程序框图

3.2关键环节控制

  在钢构件制作过程中，很多因素都会对钢箱质量造成影响，而这些影响因素当中最主要的就是由箱梁隔板单元和腹板单元加工而成的架构与理想构件吻合程度。为了能够获得更加理想的施工精度，在隔板加工过程中一定要严格以槽口为基准，对板件四边进行精准加工，确保加工角度和尺寸的精准性。在此基础上，为了避免构件出现扭曲问题，对于同批次加工的隔板还要在同一边缘做好标记，在划线组装过程中按照标记完成隔板组装。除此之外，在箱梁制作过程中还会存在容易使构件形变的环节，需要针对这些操作环节采取科学有效的措施，对箱梁形变问题进行合理控制。并且零部件加工制造的精度也会对结构制作质量带来直接影响。因此，必须要对其进行合理控制。为了避免出现热加工或构件自重出现的形变问题，还可以在提前准备好的胎型上进行焊接工艺操作，充分了解焊缝构成，制定出科学合理的焊接顺序，尽可能地保证焊缝一次合格，减少焊缝修补问题。

3.3制作工艺说明

  在工程项目正式启动之前，先是要对钢箱制作工艺进行合理设计，以此来保证构件的质量，整个过程要严格按照设计图纸内容进行，并且通过这一程序可以明确施工中的一些具体注意事项。在工艺设计文件编制完成之后要递交到相关部门进行检查，在文件符合标准设计规定之后就可以应用在施工指导当中。同时，钢材质量也对工程好坏起到了关键性作用，因此工程施工中用到的钢板材料要在下料之前仔细整理不同批次钢板炉罐号和钢板规格，根据相关规范标准再次检查一遍，再检查结果符合规定要求之后进行下料加工。在加工过程中一定要严格按照设计文件和工艺设计文件进行操作。必须要将具体零件号、材质和规格数量进行明确标注。在钢箱制作过程中，部分零部件的形状十分复杂，因此会出现设计图纸无法精准反映尺寸的问题。这时就需要利用电脑软件编制出合适的尺寸，按照原本的大小进行放样，确定这些尺寸的大小。下料操作程序如图4所示。

图4 下料操作程序图

4. 高速公路跨线箱梁桥保通与安全保障措施

4.1保通措施

  结合工程项目的特点，要由高速公路交警和路政大队共同合作，组成专门服务于此项目的指挥部门，负责智慧并协调保通工作。在路通容易理解的位置设置交通标志，引导车辆按照合理的线路驾驶。针对在线上的交通运输，为了保证正常运营状态，还有有专门的疏导人员进行二十四小时指挥。为了疏导人员可以顺利安全地完成施工疏导任务，在疏导过程中还要根据相关部门的具体要求佩戴好对讲工具和指挥旗帜。

4.2安全保证措施

  一方面，为了保证施工期间的各种机械设备正常安全地运转，要定期对这些设备进行检查。针对容易出现故障的机械设备进行及时处理，避免出现不必要的工程事故。在机械设备检查过程中，要重点关注设备制动装置的灵敏程度以及可靠性。同时，对于机械设备中利用螺栓连接的灵笔记那，要检验其连接是否牢固。另外以往很多事故都是因为钢丝拉断导致的，所以为了保证箱梁桥施工的安全性，还要仔细检查设备当中的钢丝绳。

  另一方面，对于个人防护需要严格落实各类防护规程。为了保证施工架梁施工人员的生命安全，要确保他们的身体检查正常和培训合格之后持证上岗。对相关架梁人员也要进行技术交底，随后才能够正常进行施工。针对从事悬空作业的施工人员，要求他们满足相应的身体条件，否则将不允许进行高空作业。

结束语：

综上所述，钢箱梁桥结构因其自身独特的优势，在未来公路桥梁工程建设中必然会得到广泛应用。虽然在工程建设过程中应用了很多先进的技术和方法，但是设计理论和工艺方面依然存在很多注意事项，需要对其进行不断完善，从而为高速公路跨线箱梁桥工程提供安全保障。
参考文献：

[1]伍顶中.连续钢箱梁桥中钢-STC组合桥面施工技术[J].工程建设与设计,2022(14):118-121.

[2]罗永杰.钢箱梁桥体分段吊装施工技术研究[J].交通世界,2022(21):23-25.

[3]胡红波.跨高速公路钢箱梁桥吊装施工的关键技术分析[J].低碳世界,2022,12(05):136-138.

[4]姜阳.连续钢箱梁桥安装施工中顶推技术的运用[J].中国建筑装饰装修,2022(10):52-54.

[5]梁雪.跨航道钢箱梁桥群墩一体化围堰施工技术研究[J].四川水泥,2022(03):99-101.