市政钢箱梁焊接施工技术关键点研究

市政钢箱梁焊接施工技术关键点研究

白旭锋

中国水利水电第三工程局有限公司， 陕西 西安 710024

摘要：在我国交通运输行业的高速发展中，市政桥梁工程建设项目日益增多。在市政工程实践中形成了大量的成熟技术手段，其中钢箱梁焊接施工是一种科学的施工技术手段，在施工中合理应用可以有效提高施工效率与质量。基于此，文章主要对箱梁焊接施工技术特征、优势以及主要施工技术进行了论述分析，以供参考。

关键词：市政；钢箱梁；焊接施工技术；关键点

钢结构在我国现代建筑施工中应用广泛，其具有造型丰富以及工期短的特征，在市政项目中合理应用，可以有效满足工期需求，降低对周边环境产生的影响。钢箱梁施工技术在市政桥梁项目中应用，可以提高施工质效，不会对施工环境产生较大的扰动，同时在施工中安装操作简单便捷，具有自重轻的优势，跨越能力强大，施工周期相对较短，可以有效控制工程的造价。在市政钢箱梁焊接施工中，最为关键的就是焊接质量控制，焊接质量直接关系到焊接的最终效果。在现场施工中受到人员以及施工环境、技术、工艺等多种因素的影响，无法保障钢结构箱梁结构的综合质量，为了提高箱梁结构的稳固性，在施工中要了解箱梁焊接施工技术特征，分析主要手段，强化质量控制，重视监测分析，提高焊接综合质量，方可提高市政项目的综合质量。

1.市政钢箱梁焊接施工工艺评定

根据市政钢箱梁焊接施工中，根据工程项目要求，做好焊接工艺评定流程评定管理，通过BIM技术进行三维建模处理，了解焊缝焊接工艺以及主要流程，对其进行标准化处理，则可以切实提高施工综合质量，在施工中主要工艺流程如下：

1.1焊接工艺评定流程

在钢结构的制作以及施工中，要根据要求进行焊接工艺评定，编制工艺方案或者直接进行焊接工艺评定。在评定试验中，要根据母材确定应用材质。然后综合项目内容确定工艺方案。根据图纸要求进行验证，编写焊接工艺流程，确定施工流程。在焊接工艺评定中要根据要求进行温度冲击试验。通过监理审核之后，相关焊接工艺的结果方可生效。同时在生产中要根据实际状况进行追踪性的检查分析，综合实际状况进行工艺的优化，如果在焊接施工中发现存在质量隐患等问题，则要停止应用。上报实验报告审批之后，对各个接头的焊接工艺编制指导书，审批之后方可应用[1]。

1.2三维建模

基于BIM技术进行三维建模，获得电子模型，对施工中的涂抹面积以及吊装重量等进行精确计算，根据实际状况对钢构件的焊接顺序进行调整优化。

1.3焊缝焊接工艺

项目施工之前根据标准要求进行U肋板厚、顶板厚度的试板制作以及相关焊接工艺的评定，根据要求确定应用的材质类型以及质量要求，焊材质量、焊接方式都要符合产品工艺特征。

2.市政钢箱梁焊接施工准备工作

根据技术要求做好焊接施工准备，做好焊接施工、通风管理 、定位焊接、合理拆除定位工装等相关基础准备工作，方可有效保障后续施工质量。在施工中其主要内容如下：

2.1焊接清理

在焊接中要根据要求对焊接的区域以及范围进行清理，具体的范围位于两侧20~30mm，通过处理之后在进行标准化处理，做到无铁锈、油污等相关杂质。

2.2通风管理

分析封闭位置焊接需求，在焊接中要重点设置通风以及排烟等相关设备，根据实际状况进行作业环境的优化处理，保障焊接安全性。

2.3定位焊接

在进行钢板的焊接中，综合具体的厚度进行定位焊缝长度的控制，最佳距离为50~100mm，其中间距适宜距离为400~600mm。定位焊接施工方式主要通过手动电弧焊以及二氧化碳气体保护焊的方式进行标准化处理，在焊接中要做好焊缝的处理，保障焊缝端部适宜距离高于30mm[2]。在焊接中做好定位焊的质量管理，避免在焊接作业中出现裂纹以及夹渣等相关问题。如果出现裂纹等问题，则要基于实际状况分析，制定优化措施以及手段，在适宜的位置进行补充，充分保障整体质量。

2.4合理拆除定位工装

通过气割的方式进行处理，在处理中要预留1~3mm的余量，避免影响母材质量，在通过气割操作之后要跟上实际状况及时消磨余量，保障符合标准要求。

3.市政钢箱梁焊接施工关键技术

市政钢箱梁焊接施工应用多层多道焊接施工，在施工中根据实际状况进行各个层次的质量控制，避免在不同层次中出现焊渣堆积等相关问题。在焊接作业中要在对接的接头位置设置引熄弧板；基于实际状况综合材质、厚度以及具体的坡口形式等基础参数，进行合理设置，保障符合母材的特征；保障无须处理的角焊缝转角等位置包角完整，在焊缝起落弧等位置则要做好回焊量的处理，要保障其高于10mm。如果应用二氧化碳气体焊接方式，则要分析天气因素，在风速高于 2 m/s的时候，根据要求进行防风处理，同时保障气体纯度不得小于99.55%[3]。对此，在项目施工中要综合实际状况确定主要工艺手段以及技术，施工技术如下：

3.1钢箱梁焊接以及施工技术标准

在施工中重点分析顶部、底部以及腹部单元的焊接要求，根据技术标准进行全方位施工。在顶部、底部以及腹部的三处位置则要根据实际状况合理设置加劲肋，对于此位置的角焊缝则要根据要求通过反变形的胎架对其进行处理。通过间隔对称的焊接方式进行处理，综合实际状况合理配置焊接人员，在焊接中做好焊接方向控制，保障焊接的速度符合实际需求。在纵肋焊接施工之前要做好点焊质量控制，进行规范化操作，保障符合技术要求。无论应用何种技术，都要严格执行技术标准，保障施工质量。

3.2U肋角焊缝焊接工艺

为了提高焊接结构的稳定性，充分保障结构的完整性，在焊接中避免因为过度焊接而出现的结构性损坏等问题，则要综合实际状况进行焊接质量控制。例如，对于厚度8mm的U肋板，其外侧单面属于坡口焊，在焊接中其有效熔深度设置为6.4mm，也可以根据实际状况适当的增加。U肋角焊缝在焊接中要在板单元制作中根据要求进行焊接处理，通过焊接的方式进行处理。板单元通过反变形胎架进行焊接处理，在焊接作业中要保障胎架与地面的夹角位30°，充分保障焊接视觉空间，提高焊缝成型质量。

3.3横隔板单元焊接

在施工中要根据实际状况进行处理，明确横隔板单元焊接质量控制要点，在横隔板焊接中要根据纵横加劲以及人工加劲圈的标准进行施工，焊接施工中做好各个位置的质量控制，通过规范化的进行质量管理，有效提高焊接质量。

3.4梁段总装焊接技术

根据标准要求进行箱梁的拼装处理，构建半箱型的结构，组织横的隔板以及腹板的立交焊缝进行焊接施工，然后将隔板以及底板的平角焊缝进行对接处理。处理之后进行腹板、底部平角焊缝的焊接操作。对于组织底板的各个单元在焊接中要通过纵向的方式进行对接焊缝的操作，在完善之后焊接仰角焊缝；对于焊接面板单元则要通过纵向的方式进行对接焊缝。

在焊接施工中对于横隔板以及顶板、底部、腹板角焊缝等施工中，要根据技术要求进行对称焊接处理，做好工艺管理以及综合控制，这样则可以有效避免在焊接中出现热量过于集中等问题。对于腹板结构、顶部以及底部的接头等位置，在焊接中要应用分段退焊接的方式进行处理，在焊接中要做好长度控制，适宜长度为800~1200mm。箱梁成型之后，则可以进行横隔板以及腹板位置的立交焊缝施工处理，在处理中要基于焊接长度作为主要控制的内容，在焊接中不得高于腹板高度的三分之一，同时在处理中剩余的焊缝要等到箱梁组装处理之后在进行后续的焊接处理。在焊接施工中根据要求进行标准处理，如果空气以及湿度等不符合技术要求，则要根据要求设置风雨棚，充分保障焊接综合质量。在雨雾天气则要在焊接区间每天早晚对其进行初潮处理，充分保障焊接质量。

3.5钢箱梁桥焊缝焊接施工

在焊接中根据箱梁结构的吊装作业流程，根据标准顺序进行焊接施工，在完成每一段的焊接作业之后，要对此阶段中的各块体积进行焊接处理，总体焊接要根据先纵向后横向的原则进行处理，要先焊接一个阶段的顺桥方向的对接焊缝，然后在对两个节段中的对接焊缝的焊接处理。单个阶段钢箱梁焊接作业中要先焊接腹板、然后进行顶板、最后进行底板的对接焊缝的焊接处理，最后焊接纵肋嵌补段位置，根据要求进行标准化的焊接作业[4]。

4.钢结构箱梁焊接质量控制手段

在钢结构的箱梁焊接施工中，要根据要求进行技术处理，充分保障施工符合规范要求。对此，在施工中要做好场内制作、焊缝检测、焊缝缺陷控制等关键内容的综合控制，保障钢结构箱梁焊接的综合质量。其具体如下：

4.1场内制作

根据要求进行测量放样，确定钢箱梁平向、纵向以及横向的基础信息以及数据，制作专用胎架结构，焊接处理，根据实际状况采取预压手段。

根据放样尺寸进行下料，在施工中做好工艺控制，对于切割边缘要根据实际状况预留余量，便于焊接收缩控制。在气割施工之前要做好处理，保障整体清洁性。在气割之后则要处理飞溅物；组装制作钢箱梁立体结构要在胎架上处理，要将底板坡口向下放置，为了提高定位标记线以及底板单元的定位线，则要根据实际状况优化位置。在处理中要重点分析底板边缘的预拱值；钢箱梁立体单元在施工中首先进行底板结构、中腹位置、先底部然后横隔板、先底板然后边腹板，最后在进行顶板的施工。在进行箱梁的组装以及焊接施工，要根据要求在胎架上进行标准化施工，然后根据实际状况进行矫正修磨处理之后，进行临近单元的对口拼接施工。

4.2焊缝检测

焊缝检查可以有效保障焊接质量，及时处理存在的质量问题，在焊接中主要通过外观、无损以及焊缝变形监测几种方式进行处理，重点做好焊缝缺陷控制，其具体如下：

4.2.1外观检测

根据要求进行标准化的检测，全部的焊缝要在焊缝金属冷却之后对其进行外观的检测，检验是否存在裂缝、焊瘤、未充分融合、没有填满弧坑等相关质量缺陷问题。

4.2.2无损检验

在焊后的24小时，可以通过外观以及无损的方式进行综合检验，重点是分析焊缝的外部以及内部的实际状况，高强度刚度焊接接头的厚度在高于30mm的时候，则要在48h中进行无损检验，根据技术要求以及标准进行处理，确定焊接的方式，综合分析焊接质量，对其进行精准判断以及分析，明确具体的位置、等级等相关信息，进而为质量控制以及管理等提供有效的参考[5]。

超声波检测、射线、磁粉都属于无损检测技术，在检测中要根据焊缝无损检验的要求进行标准化检验。

4.2.3焊缝变形监测

根据标准要求进行焊缝变形的控制，在完成钢箱梁的加工处理之后，根据要求进行焊缝变形状态的检查，保障符合技术要求，确保外形尺寸等符合技术要求，在检测中为了降低温差等问题产生的影响，则要将测量的时间设置为恒定。表1为根部间隙对焊接横向收缩产生的影响，通过测试获得不同位置焊接变形测试的结果。

表1.根部间隙对焊接横向收缩产生的影响

在焊接中，如果焊接的条件相同，仅仅在根部的间隙位置出现了增加，则横向的收缩量也会呈现增加的态势，二者之间呈现线性的正相关系，因此在处理中为了有效控制横向的收缩量，则要根据实际状况进行间隙位置的控制以及处理。焊接条件相同的状态之下，如果厚度增加，则会导致横向收缩量出现增加的变化，但是板厚度对于横向的收缩量产生的影响相对与根部间隙产生的影响要小。

4.3焊缝缺陷控制

根据标准化方式进行焊缝的修补以及检验处理，确定具体的状况，了解质量问题、具体的缺陷类型，了解成因，通过针对性的方式进行修补处理，这样则可以在源头上有效控制质量，提高焊接综合质效。

4.3.1临时连接半切除产生的缺陷

对于此种问题在修补中主要就是根据实际状况进行处理。对于钢材表面的缺陷不高于1mm的缺陷问题，则可以通过砂轮机进行磨平处理，而对于高于1mm的则要通过手工的方式进行补焊，然后在应用砂轮进行修补[6]。

4.3.2咬边

对于深度在0.5mm之内的缺陷问题，可以先通过砂轮进行磨平；如果高于0.5mm，则要先通过手工的方式进行处理，然后在通过砂轮进行修整。

4.3.3裂纹或者热影响裂纹

对于此种问题，在处理中先通过碳弧气刨的方式进行缺陷处理，在焊接处理中做好焊预热温度控制管理，适宜温度为100~150℃，在施工中综合实际状况应用原有焊接方式进行标准化处理。

4.3.4气孔、夹渣

对于此种问题在优化中主要就是通过碳弧刨的方式进行处理，然后应用手工焊的方式进行优化，在处理之后要打磨此位置，充分提高整体的平整性。

4.3.5起弧或者落弧凹坑

对于在焊接中出现的起弧以及落弧凹坑问题，在进行质量处理中首先要将原有的弧坑位置进行处理，将其两端处理为1:5以内的斜坡，然后根据实际状况对其进行焊接施工。

5.焊接工艺技术优化手段

钢箱梁焊接质量直接关系到钢箱梁的受力状态、结构的稳定性。对此，在施工中为了提高钢箱梁结构项目的综合质量，要综合实际状况进行焊接操作的规范化管理，强化变形控制以及管理，通过科学的方式进行工艺优化，基于项目特征制定质量控制措施以及手段。

5.1钢箱梁尺寸控制

在工厂中应用的箱梁结构属于偏平钢箱梁结构，属于全焊板系结构。在设计中，对于几何精度要求严格，在焊接中要基于实际状况进行操作。在处理中为了有效降低温差等因素产生的影响，提高拼装的精度，则要重点处理关键部位，保障符合精度要求[7]。

5.2焊接变形控制

在焊接处理中，会对钢箱梁板的尺寸产生影响，导致出现线性变化等问题，为了有效降低焊接参与变形等状况产生的影响，要综合钢箱梁的实际状况，做好焊接前、中以及后期的处理，保障焊接综合质量。综合不同阶段焊接问题以及处理方式，对其进行标准化处理，实现综合控制，其主要技术手段如下：

5.2.1焊接前

在焊接前期要做好收缩量的控制，根据实际状况综合分析。确定钢箱梁结构的几何尺寸，了解控制点，综合钢箱梁结构的特征进行综合分析，在焊接中横向的收缩量受到临近段的对接收缩量匹配、宽度等多种因素的影响，会出现一定隐患问题。对此，在处理中要根据实际状况对其进行优化，确定几何尺寸的信息，做好对接横向收缩量的综合控制。

5.2.2焊接过程质量控制

在焊接施工中焊接顶板以及底板的施工要应用实心焊丝二氧化碳气体的方式进行处理，通过保护焊的方式进行打底施工，在焊接中容易出现焊接不良等问题，出现收缩孔以及反面成型不良、弧坑裂纹等相关问题。在施工中要综合实际状况进行焊接参数的综合控制，则要重点分析根部融合不良的问题，利用回焊20mm或者加快接头速度的方式进行控制，在处理中要重点分析焊接间隙是否符合标准，如果出现过大、过小等问题，则要通过根据实际状况，通过向前推拉的方式进行处理。

同时，在完成焊接处理之后，要起出衬垫结构，这样则可以有效对受热下坠焊缝的金属实现推托处理。在施工中为了有效控制焊缝变形等问题，在完成首焊接之后，要在温度下降之后拆除马板。钢箱梁在焊接施工中，为了有效降低影响，实现对收缩变形等质量的控制，则要根据要求进行标准化处理。在完成首个区域的构件焊接拼装之后，则要根据要求进行技术测量，做好数据整理，分析基础信息。在焊接施工中要保障各个阶段的焊接温度控制在20℃以及以下，如果不满足实际的温度需求，则要根据实际状况进行精确计算，确定标高数值[8]。

5.2.3焊接变形矫正

在焊接之后如果出现变形等问题，机械矫正法、火焰矫正法、冷加工法、热加工法几种方式进行矫正。例如，在施工中可以应用火焰矫正法进行矫正处理，如果角焊缝出现变形，则可以利用火焰沿着焊缝对应的背面凸起的位置对其进行加热处理。

5.3现场安装以及检测

钢箱梁的现场安装主要涉及到施工测量、拼装吊装控制以及焊接控制、安全控制几个方面。

施工测量控制主要就是对桥梁的线性、支座等位置进行标准化检测，确定具体的坐标参数，对比坐标参数以及信息实现优化调整，保障符合实际状况以及需求，根据现场钢箱梁位置建立测量控制结构，分析钢箱梁结构的中心位置、具体的尺寸等相关信息，根据标准化进行综合检测。在现场的拼接吊装制作中，要根据实际状况确定吊装的顺序以及要求，了解施工方案。在钢箱梁结构导致施工现场之后，要根据实际状况调整地面的胎架结构，根据实际状况优化位置，确定无误之后在根据操作要求进行焊接施工。拼接吊装则要基于要求进行处理，在合拢操作中则要根据自上而下的方式进行垂直处理，避免出现梁体结构变形等问题。在吊装控制处理之可以有效保障焊接质量。

在焊接施工中，合拢段口的梯段退位方向以及其对接的接口位置而要呈现反方向，在处理中要根据具体状况预留以及数量，在合拢处理之后根据实际状况对其进行精确优化。在合拢段的焊接施工中，则要通过两组焊工进行同步操作，做好技术控制以及标准化管理。

结束语：

在社会经济发展中，人们的生活水平显著提高，而道路交通问题是影响城市发展、居民日常出行的重要因素。为了缓解城市道路拥堵等实际问题，政府部门要重视道路建设，做好质量控制以及综合管理。目前，在市政桥梁项目中应用钢箱梁焊接施工技术可以有效提高施工质效，缩减工期，降低对周边居民出行以及交通的影响，是一种科学有效的技术手段。而在钢箱梁施工中要切实意识到焊接工作的重要性，焊接工作在钢箱梁制造以及安装中始终贯穿，会严重影响钢箱梁的整体质量。对此，在工程实践中要综合焊接技术特征，了解焊接复杂性特征，综合实际状况以及质量控制要求，优化方案、强化技术管理，联合BIM等技术进行质量控制以及管理，对施工作业进行标准化管理，这样才可以有效提高钢箱梁焊接质量，有效满足市政工程建设的实际需求。

参考文献：

[1]高曼.大跨度人行天桥钢箱梁两节段拼装技术[J].广东公路交通,2023,49(06):48-52.

[2]孔哲,曹翠玲.钢箱梁桥板单元组装焊接施工技术[C]//中国建筑金属结构协会.2023年全国建筑钢结构科技创新大会论文集.北汇绿建集团有限公司,2023:3.

[3]王大为.跨线桥钢箱梁分区切割装备支架施工技术[J].建筑机械,2023,(07):47-52.D

[4]高宝.浅谈市政桥梁工程钢箱梁施工技术[J].中国住宅设施,2023,(02):52-54.

[5]陈立,王伟.大跨度预制钢箱梁校正焊接涂装一体化移动平台施工技术研究[J].建筑施工,2022,44(08):1864-1867..

[6]王鹏扬.立交桥钢箱梁吊装施工技术要点浅析[J].四川水泥,2022,(07):137-138+155.

[7]薛剑锋.市政高架桥钢箱梁工程焊接施工技术及质量控制[J].低碳世界,2021,11(05):255-256.

[8]华臻.市政钢箱梁吊装施工技术关键点解析[J].福建建材,2019,(09):66-68.