沈康連接線項目耐候鋼鋼混組合梁建設(shè)管理實踐

宋 迪

(遼寧省交通建設(shè)管理有限責任公司 沈陽市 110000)

0 引言

2016年以來，交通運輸部提出大力推進鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)發(fā)展，是提升公路橋梁建設(shè)品質(zhì)和耐久性，優(yōu)化全壽命周期效益，促進公路建設(shè)轉(zhuǎn)型的重大舉措。

沈康連接線項目是交通運輸部確定的第一批鋼結(jié)構(gòu)橋梁典型示范工程，示范結(jié)構(gòu)為耐候鋼鋼混凝土組合梁橋。項目全面貫徹《交通運輸部辦公廳關(guān)于開展公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁典型示范工程建設(shè)的通知》意見，按照“工廠化制造、裝配化施工”組織項目建設(shè)。

在建設(shè)前期和實施過程中，項目嚴格落實遼寧省交通運輸廳公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)技術(shù)領(lǐng)導小組有關(guān)部署，按照《遼寧省推進公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)工作方案》要求，重點實施“八個一”工程，探索建立遼寧省公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)管理流程，為鋼結(jié)構(gòu)橋梁推廣應(yīng)用提供工程實踐支撐。

1 工程特點

(1)耐候鋼就是耐大氣腐蝕鋼，由普通低合金鋼添加少量銅、鎳等耐腐蝕元素制造而成，經(jīng)氧化可在表面形成一層致密的非晶態(tài)銹層組織，與基體結(jié)合牢固，可以抵御大氣中水氣及有害離子對基體金屬進一步腐蝕。

優(yōu)點：與普通鋼相比減少建設(shè)期及運營養(yǎng)護期的涂裝系統(tǒng)的費用，避免維修期間涂裝施工中斷橋下交通引起的社會影響。

(2)鋼混組合梁是在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)型式。它通過在鋼梁和混凝土橋面板間設(shè)置剪力連接件，以抵抗兩者在交界面處的相對滑移，成為一個整體共同工作的梁結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 耐候鋼鋼板組合梁橋

優(yōu)點：充分發(fā)揮鋼材高抗拉強度和混凝土高抗壓強度特點，與鋼混凝土結(jié)構(gòu)相比，可以減輕結(jié)構(gòu)自重、減小截面尺寸、縮短施工周期，與純鋼梁相比，增加梁體穩(wěn)定性和整體性。近年來在我國市政及橋梁工程中應(yīng)用越來越廣泛，是未來橋梁結(jié)構(gòu)體系主要應(yīng)用方向之一[1]。

2 項目概況

沈康連接線位于沈陽市沈北新區(qū)，項目設(shè)計方案主要考慮沿線公路、鐵路較為密集的現(xiàn)狀，充分利用鋼結(jié)構(gòu)跨徑大、工期短、對被交路影響小的特點，在跨越鐵路、重要公路處設(shè)置鋼混組合梁橋9座，采用支架吊裝和頂推施工方案，見表1。

表1 項目耐候鋼鋼混組合梁橋設(shè)置情況

其中直橋采用鋼板混凝土組合梁，小半徑彎橋采用鋼箱混凝土組合梁。為解決鋼結(jié)構(gòu)防腐問題，項目鋼橋母材全部選用耐候鋼材，見圖2。

圖2 耐候鋼鋼箱組合梁橋

綜上，全線鋼橋總長966.4m，總面積15000m2，總用鋼量約4700t。

3 鋼橋施工流程和要點

3.1 施工準備

(1)圖紙深化：制造廠進行圖紙審查，考慮生產(chǎn)、運輸、安裝能力，統(tǒng)籌變形和誤差余量，編制加工圖。

(2)材料檢測：鋼材采用Q420qENH、Q370qENH、Q345qENH，檢測化學成分、強度、伸長率、沖擊吸收功、180℃冷彎試驗滿足設(shè)計要求；焊材強調(diào)與母材匹配；涂裝材料、剪力釘滿足相關(guān)規(guī)范要求。所有材料有質(zhì)量證明書，指標自檢、抽檢合格，沒有檢測能力須外委具有資質(zhì)的機構(gòu)檢測合格。

(3)焊接工藝評定：首次焊接或材料工藝有變化，必須進行焊接工藝評定試驗，確定焊接工藝，包括焊材、焊接方法、工藝參數(shù)、焊后熱處理等，保證焊接接頭力學性能，采用焊縫變形小、收縮小的工藝[2]。

(4)施工組織設(shè)計審批：建立健全的質(zhì)量保證體系和安全生產(chǎn)管理體系，施工組織機構(gòu)、人員、設(shè)備、材料投入滿足履約條件，工程進度滿足合同要求。

3.2 施工流程

(1)零件制造：板材預處理→切割下料→矯正和機加工。

(2)組裝：組立→焊接及檢驗→桿件矯正→試拼裝→表面處理→廠內(nèi)涂裝→出廠驗收。

鋼橋出廠驗收條件：

①產(chǎn)品合格證。

②鋼材、焊材、涂裝材料的出廠質(zhì)量證明書及復驗資料。

③焊接工藝評定報告，其他主要工藝試驗報告。

④焊縫無損檢測報告。

⑤焊縫重大修補記錄。

⑥產(chǎn)品試板的試驗報告。

⑦預拼裝或試拼裝驗收報告。

⑧涂裝檢測記錄。

(3)存儲及運輸：包裝→存放→運輸。

(4)工地安裝：支架搭設(shè)→吊裝→工地連接。

(5)澆筑混凝土頂板：設(shè)置模板→綁扎鋼筋→澆注頂板混凝土。

3.3 施工要點

(1)各工序按技術(shù)標準進行質(zhì)量控制，每道工序完成進行檢驗，未檢驗或不合格，不得進行下道工序生產(chǎn)。

(2)焊縫質(zhì)量控制：同類焊縫采用統(tǒng)一的焊接方法和參數(shù)；焊工要培訓考試上崗，并保證作業(yè)人員的相對穩(wěn)定；溫度、濕度等焊接作業(yè)環(huán)境滿足規(guī)范要求。

(3)組裝精度控制：由小及大，通過控制單元件、小構(gòu)件制作精度來保證大構(gòu)件、出廠件制作精度。采用反變形、預變形等措施減小焊角變形和彎曲變形。采用內(nèi)約束和外約束減小焊縫變形量。構(gòu)件必須經(jīng)預拼裝檢驗合格方可驗收出廠，見圖3。

圖3 鋼梁節(jié)段廠內(nèi)預拼裝

(4)安裝線型控制：制定監(jiān)控流程，明確各方工作職責；嚴格控制和監(jiān)測臨時支架的變形和沉降；充分考慮溫度、吊裝、施工荷載變形影響；每安裝一節(jié)均應(yīng)測量安裝位置、高程、線形，超差動態(tài)調(diào)整，不形成累積偏差。

4 建設(shè)管理主要做法

4.1 準備期

(1)在招標文件中對鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)分包單位資質(zhì)和業(yè)績提出明確要求，確保中標企業(yè)或?qū)I(yè)分包企業(yè)具備相應(yīng)的施工能力。

(2)組織參建單位到安徽進行調(diào)研，學習耐候鋼橋建設(shè)經(jīng)驗。

(3)組織參建單位開展鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)技術(shù)及管理知識培訓。

(4)將鋼橋試驗檢測項目統(tǒng)一納入項目中心試驗室服務(wù)合同，確保母材檢驗、焊縫檢測由有資質(zhì)單位及持證人員承擔。

(5)編制《沈康連接線項目創(chuàng)鋼結(jié)構(gòu)示范工程實施方案》，明確建設(shè)示范指導思想、工作目標、實施步驟、管理要點和保障措施。

(6)編制沈康連接線項目《鋼梁施工監(jiān)理程序及技術(shù)要求》和《鋼梁試驗檢測實施細則》，規(guī)范建設(shè)管理程序，明確技術(shù)和檢測標準。

4.2 建設(shè)期

(1)深度開展設(shè)計交底，指導鋼梁加工圖細化。組織鋼梁加工設(shè)計回訪。對鋼梁節(jié)段劃分進行設(shè)計復核。

(2)按照監(jiān)理和中心試驗室合同約定，落實鋼結(jié)構(gòu)監(jiān)理駐廠和中心試驗室持證人員檢測，確保各管理環(huán)節(jié)和規(guī)定有專業(yè)工程師執(zhí)行。

(3)研發(fā)項目建設(shè)管理信息平臺鋼梁模塊，開展分部分項工程拆分、焊縫編號、內(nèi)業(yè)表格編審等工作，具備施工自檢、監(jiān)理轉(zhuǎn)序及自動計量功能，形成鋼橋建設(shè)管理信息化應(yīng)用試點。

(4)針對質(zhì)量薄弱環(huán)節(jié)開展專項整頓提升活動。先后對鋼梁頂板剪力釘焊腳不飽滿、焊縫外觀質(zhì)量波動、鋼梁表面酸洗處理后不均勻等問題進行專項整治，不斷優(yōu)化施工工藝、提升精細化管理水平，促進項目鋼結(jié)構(gòu)加工和安裝質(zhì)量穩(wěn)步提升。

(5)積極開展工程品質(zhì)提升活動，邀請行業(yè)專家把脈問診，從品質(zhì)提升、工藝優(yōu)化、質(zhì)量管控等維度，提出局部無馬板制造、提高自動焊應(yīng)用比例、耐候鋼耐腐蝕機理深度研究等攻關(guān)目標，制定《項目耐候鋼鋼混組合梁建設(shè)品質(zhì)提升方案》，按期調(diào)度，保障提升活動質(zhì)量。

(6)結(jié)合項目三微創(chuàng)新活動要求，在鋼橋建設(shè)中常態(tài)開展QC小組活動，形成“H型鋼焊接反變形控制法”“耐候鋼鋼梁表面穩(wěn)定處理標準工藝”“異形件數(shù)控下料斷點切割工法”，有效解決各類生產(chǎn)問題，形成一批具有復制推廣價值的適用工法。

(7)對頂推施工開展第三方監(jiān)控，利用midas軟件建模分析橋梁頂推各工況軸線及撓度變形控制值，頂推過程動態(tài)分析預警，利用信息平臺即時反饋監(jiān)控信息，及時消化各類偏差，保障頂推施工安全實施。

5 結(jié)語

通過上述措施的有效落實，項目鋼結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量穩(wěn)步提升，關(guān)鍵指標得到嚴格控制。特別是鋼梁焊縫焊接質(zhì)量在合格率100%的基礎(chǔ)上，從初期返修率0.7%，到后期返修率穩(wěn)定在0.3%以下。同時通過對鋼梁安裝線型開展動態(tài)管控，項目鋼梁的拼裝和安裝精度均能滿足設(shè)計要求。