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摘 要:黃河特大橋主拱結(jié)構(gòu)由兩條拱肋及28道橫向連接系組成,拱肋橫向內(nèi)傾角8°,上下弦管豎向連接采用空、實(shí)腹相結(jié)合的方式,且實(shí)腹范圍兼具鋼箱拱構(gòu)造特點(diǎn),其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)決定了施工工藝的復(fù)雜性。
關(guān)鍵詞:鋼管拱,質(zhì)量控制點(diǎn),控制措施
黃河特大橋?qū)儆谑澜玷F路建設(shè)史上“重、大、高、新、難、尖端、復(fù)雜”項(xiàng)目,主跨結(jié)構(gòu)采用提籃式鋼管混凝土拱,拱肋計(jì)算跨度360米,拱軸線采用懸鏈線,全長(zhǎng)655.6米,鋼結(jié)構(gòu)總重量9 500噸。全橋設(shè)置32個(gè)吊裝節(jié)段和一個(gè)合龍節(jié)段,其架設(shè)采用纜索吊吊裝和斜拉扣掛懸臂拼裝的方式。鋼管拱合龍后,焊接拱腳臨時(shí)鉸座,并澆筑拱座二期混凝土封鉸,再進(jìn)行拱肋混凝土頂升。
一、鋼管拱施工工序
鋼管拱分部工程劃分為:鋼管拱制造,現(xiàn)場(chǎng)鋼管拱制作(胎架制作、鋼管拱預(yù)裝、鋼管拱焊接),鋼管拱鋼筋、鋼管拱安裝、拱肋混凝土、鋼管拱涂裝等六個(gè)分項(xiàng)工程。鋼管拱施工三十道主要工序劃分如下所示。
1焊接工藝規(guī)則評(píng)審;2方案編制;3原材料進(jìn)場(chǎng)報(bào)驗(yàn);4焊接工藝評(píng)定;5放樣與下料;6卷管與校圓;7縱縫焊接成管節(jié)與探傷;8環(huán)縫對(duì)接成管段與探傷;9組拼成啞鈴段與探傷;10工廠內(nèi)試裝;11運(yùn)輸?shù)焦さ? 12預(yù)裝胎架制作;13一至六節(jié)段臥拼;14七至十六節(jié)段立拼;15橫撐拼接(腹桿栓接);16驗(yàn)收脫胎(附件安設(shè));17拱腳鉸軸安設(shè);18纜索吊安設(shè)驗(yàn)收;19扣掛系統(tǒng)安設(shè)驗(yàn)收;20單榀拱肋“翻身轉(zhuǎn)體”; 21纜吊吊裝節(jié)段;22就位調(diào)整與扣掛張拉;23八管口焊接探傷與腹桿栓接;24產(chǎn)品試板108組均布施焊檢測(cè);25循環(huán)吊裝32節(jié)段;26斜撐、嵌腹板及平聯(lián)嵌補(bǔ)板安設(shè)與探傷;27合龍33節(jié)段安設(shè)(附件安設(shè));28拱肋混凝土頂升;29始終監(jiān)控量測(cè);30鋼管拱補(bǔ)涂裝。
二、質(zhì)量控制點(diǎn)設(shè)置與預(yù)控
黃河特大橋主拱結(jié)構(gòu)由兩條拱肋及28道橫向連接系組成,拱肋橫向內(nèi)傾角8°,上下弦管豎向連接采用空、實(shí)腹相結(jié)合的方式,且實(shí)腹范圍兼具鋼箱拱構(gòu)造特點(diǎn),其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)決定了施工工藝的復(fù)雜性。因此,鋼管拱質(zhì)量控制點(diǎn)設(shè)置原則是:技術(shù)要求高、施工難度大的結(jié)構(gòu)部位;影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵工序、操作或環(huán)節(jié);發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題時(shí)危害大、影響大的對(duì)象。
充分考慮質(zhì)量控制點(diǎn)對(duì)鋼管拱制造、現(xiàn)場(chǎng)預(yù)拼、起吊安裝、拱肋混凝土質(zhì)量或安全特性影響的大小、危害程度、質(zhì)量保證的難度大小、施工單位的制作能力、施工經(jīng)驗(yàn)及質(zhì)量控制水平的高低等因素,在這些質(zhì)量控制點(diǎn)中再設(shè)置見(jiàn)證點(diǎn)和停止點(diǎn)。同時(shí),按《黃河特大橋監(jiān)理實(shí)施細(xì)則》規(guī)定,需要旁站的工序和部位還需進(jìn)行旁站。
見(jiàn)證點(diǎn)(即W點(diǎn)),其重要性高于質(zhì)量控制點(diǎn)。此工序制作前,應(yīng)通知監(jiān)理工程師到鋼管拱施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行見(jiàn)證并實(shí)施監(jiān)督。
停止點(diǎn)(即H點(diǎn)),其重要性高于見(jiàn)證點(diǎn),是針對(duì)鋼管拱的某些“特殊過(guò)程”或“特殊工序”,未經(jīng)監(jiān)理工程師檢查驗(yàn)收簽認(rèn),不得進(jìn)行下道工序施工。
根據(jù)上述鋼管拱施工的30道主要工序,提出了19項(xiàng)重要工作,并設(shè)置質(zhì)量控制點(diǎn)136處、其中設(shè)置見(jiàn)證點(diǎn)46處,停止點(diǎn)49處。再針對(duì)質(zhì)量控制重點(diǎn)及質(zhì)量通病,及早采取預(yù)控措施來(lái)進(jìn)行主動(dòng)控制。具體見(jiàn)下列表1、表2、表3。
表1 質(zhì)量控制點(diǎn)設(shè)置
序號(hào)重要工作質(zhì)量控制點(diǎn)、見(jiàn)證點(diǎn)W、停止點(diǎn)H劃分W和H統(tǒng)計(jì)
1施工準(zhǔn)備人員(主要和特種人員除外)審核,設(shè)備設(shè)施查驗(yàn),環(huán)境查驗(yàn),資質(zhì)資格報(bào)審W,深化設(shè)計(jì)分解圖H,焊接工藝評(píng)定H,制造規(guī)則評(píng)審H,制造方案評(píng)審H、檢測(cè)方案W,返修方案W,工藝試板W,焊接工藝指導(dǎo)書(shū)。4H4W
2原材驗(yàn)收外觀查驗(yàn)W,質(zhì)保書(shū),取送樣W,復(fù)驗(yàn)報(bào)告,檢驗(yàn)批H。1H2W
3放樣切割放樣單W,樣板模型,坡口,除毛刺污銹W,
首件產(chǎn)品查驗(yàn)W,分批驗(yàn)收H。1H3W
4縱縫焊接橢圓度,坡口,間隙,除銹,鋼襯墊,焊前查W,校圓W,焊后外觀,探傷H。1H2W
5環(huán)縫對(duì)接工裝,線形測(cè)核,焊前查驗(yàn)W,首件拼焊后驗(yàn)收W,
溫度控制,焊后探傷H。1H2W
6啞鈴組拼工裝W,焊前線形尺寸核查W,首件拼焊后驗(yàn)收H,
探傷H,下胎前驗(yàn)收H。3H2W
7廠內(nèi)試裝工裝W,預(yù)拼前線形尺寸核查W,首件拼焊后驗(yàn)收H,
下胎前驗(yàn)收W,除銹,噴漆,涂裝后驗(yàn)收W。1H4W
8進(jìn)工地驗(yàn)收半成品驗(yàn)收資料W,尺寸外觀檢查H。1H1W
9鉸軸安設(shè)拱座一期混凝土驗(yàn)收,鉸軸驗(yàn)收W,測(cè)量定位,就位焊接W,復(fù)測(cè)H,灌注混凝土W。1H3W
10工地預(yù)裝場(chǎng)
臥拼裝 預(yù)裝方案H,拼裝場(chǎng)地驗(yàn)收,胎架工裝驗(yàn)收,首件拼裝驗(yàn)收H,預(yù)拼過(guò)程檢查,焊接處檢查W,下胎前驗(yàn)收H,補(bǔ)涂裝W。探傷H,吊裝加固H。 5H2W
11纜吊扣塔安設(shè)檢驗(yàn)試吊圖紙,檢算,施組安保措施簽核H,安裝監(jiān)控W,試吊前驗(yàn)收H,試吊W, 預(yù)演及改進(jìn)H。安裝方案評(píng)審H。4H2W
12一至六節(jié)段按序吊裝人員組織檢查,安保措施查驗(yàn),吊前查驗(yàn)H,翻身轉(zhuǎn)體W,吊運(yùn)就位W,就位后檢查H,焊后探傷H。3H2W
13七至十六節(jié)段立拼裝胎架、工裝查驗(yàn),首件總裝驗(yàn)收H,預(yù)拼過(guò)程W,
下胎前驗(yàn)收H,補(bǔ)涂裝W,探傷H,吊裝加固H。4H2W
14七至十六節(jié)段按序吊裝人員組織檢查,安保措施查驗(yàn),吊前查驗(yàn)H,轉(zhuǎn)體前查驗(yàn)W,吊運(yùn)就位W,就位后檢查H,焊后探傷H。3H2W
15吊裝過(guò)程
監(jiān)控量測(cè)監(jiān)控量測(cè)人員資格、方案審查,量測(cè)過(guò)程W,數(shù)據(jù)審核H,臨扣拆除W,不符合要求調(diào)整后審核H。2H2W
16合龍段
就位檢測(cè)數(shù)據(jù)反饋達(dá)預(yù)期要求,32節(jié)段線性質(zhì)量查驗(yàn)H,各方負(fù)責(zé)人簽認(rèn)H,吊裝過(guò)程W,焊后探傷H。3H1W
17 橫撐焊接腹桿栓接橫撐腹桿制作W,涂裝前查驗(yàn)H,吊裝前查驗(yàn)H,就位后查驗(yàn)W,焊后探傷H、栓接驗(yàn)收H,補(bǔ)涂裝W。 4H3W
18拱肋混凝土頂升頂升方案評(píng)審H,模擬頂升W,“人機(jī)料環(huán)”查驗(yàn),頂升旁站W(wǎng),繼續(xù)監(jiān)測(cè)W,頂升穩(wěn)定后測(cè)量,拆索指令H,拆索交底W,測(cè)缺陷W,補(bǔ)注漿W,注漿后復(fù)查H。3H5W
19鋼管拱構(gòu)件補(bǔ)涂裝 方案、安質(zhì)保措施H,操作平臺(tái)安檢,涂料查驗(yàn),機(jī)具設(shè)備查驗(yàn),構(gòu)件、焊縫外觀檢查H,
涂裝過(guò)程W,涂裝層檢測(cè)驗(yàn)收H。3H1W
表2 質(zhì)量控制重點(diǎn)及其控制措施
序號(hào)質(zhì)量控制
重點(diǎn) 控 制 措 施
1鋼管拱
制造1、審核進(jìn)場(chǎng)鋼材焊材質(zhì)保單,外觀檢查和復(fù)驗(yàn)。
2、審核鋼管拱制造工藝和質(zhì)量控制措施。評(píng)審焊接制造規(guī)則。
3、檢查焊工、起重工資質(zhì)。
4、旁站焊接件超聲波、X光等檢測(cè)。第三方進(jìn)行復(fù)檢。
2纜索吊
及扣掛
系統(tǒng)1、要求有資質(zhì)單位檢算纜索吊設(shè)計(jì)圖及扣掛系統(tǒng)的扣塔、鋼絲繩、錨錠、纜風(fēng)繩等,專家論證安裝方案,審批監(jiān)控方案等。復(fù)核審核批準(zhǔn)簽認(rèn)手續(xù)齊全,做到資格合法有效。
2、要求吊裝前做超載25%試驗(yàn),禁止鋼鉸線纏繞。
3、按起重吊裝安全專項(xiàng)方案監(jiān)測(cè);查驗(yàn)?zāi)隀z、檢測(cè)和維護(hù)。
3鋼管拱預(yù) 拼、吊裝,空中焊接1、檢查焊工、起重工資質(zhì)。
2、檢查預(yù)裝兩弦管之中心距、組焊后拱肋節(jié)段單元之扭曲和拱形、曲線精度、節(jié)段端口尺寸精度及連接法蘭座。
3、檢查拱肋預(yù)裝尺寸、預(yù)裝錯(cuò)邊、內(nèi)置法蘭間隙等脫胎質(zhì)量。
4、按施工控制程序核準(zhǔn)拱肋定位測(cè)量、通測(cè)數(shù)據(jù)及監(jiān)控指令。
5、檢查拱管對(duì)接間隙、錯(cuò)邊、坡口打磨。
6、要求在滿足溫度、濕度和風(fēng)速下預(yù)熱施焊,旁站試板制作。
7、檢查焊縫外觀質(zhì)量,旁站探傷。第三方進(jìn)行復(fù)檢。
4拱肋混凝土頂升1、見(jiàn)證混凝土配合比,審查頂升方案、應(yīng)急預(yù)案,備用管道。
2、見(jiàn)證應(yīng)急輸送泵和應(yīng)急發(fā)電機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)。
3、旁站頂升過(guò)程、應(yīng)急預(yù)案實(shí)施、混凝土合龍冒漿。
4、檢查拱肋下沉和橫向偏位、旁站密實(shí)度檢測(cè)及脫空注漿。
5、卡控拆索條件:復(fù)測(cè)、強(qiáng)度報(bào)告、拆索指令、技交交底。
表3 質(zhì)量通病及監(jiān)理預(yù)案
序號(hào)質(zhì)量通病預(yù)控措施
1鋼材使用型號(hào)、規(guī)格不對(duì)1、來(lái)料驗(yàn)“三證”,現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)和標(biāo)識(shí)規(guī)格、型號(hào)、爐批號(hào),記入“全過(guò)程質(zhì)量跟蹤單”,確保可追溯。
2、外觀質(zhì)量檢查;見(jiàn)證取樣復(fù)驗(yàn),核對(duì)復(fù)驗(yàn)報(bào)告。
2焊材烘焙保存不當(dāng)1、檢查焊材烘焙保存領(lǐng)用制度及是否嚴(yán)格執(zhí)行。
2、每天檢查一次烘焙房,并查驗(yàn)烘焙領(lǐng)用記錄。
3焊接工藝評(píng)定未
代表現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況1、核查焊接工藝評(píng)定清冊(cè):涵蓋全部現(xiàn)場(chǎng)焊縫?
2、核查焊接工藝方案,使之模擬現(xiàn)場(chǎng)情況施焊,并旁 站監(jiān)督其按批準(zhǔn)的焊接方案焊接低溫試板等。
3、試板送經(jīng)批準(zhǔn)合法檢測(cè)單位檢測(cè),出具合規(guī)報(bào)告。
4下料尺寸超出
允許偏差1、核查下發(fā)圖紙,確保圖紙無(wú)誤。
2、“三檢”、“二核”放樣尺寸。
3、核準(zhǔn)制造施工預(yù)拱度數(shù)據(jù)。
4、余留切割量合適。
5焊縫外觀質(zhì)量差1、查驗(yàn)焊工證,是否按要求、范圍、方式施焊。
2、上崗前及施焊中,按其施焊方式進(jìn)行工藝試板考試和產(chǎn)品試扳核查。
6焊縫內(nèi)部缺陷增多1、分析原因,按前款兩項(xiàng)措施制定消除缺陷措施。
2、模擬高空環(huán)境進(jìn)行焊接工藝評(píng)定、模擬試板施焊。
7漏檢焊縫內(nèi)部缺陷1、檢查探傷單位資質(zhì)人員資格,校核探傷設(shè)備。
2、檢查其檢測(cè)管理制度及職責(zé)、分工。
3、檢查、旁站其按規(guī)定的百分比探傷。
4、對(duì)可疑焊縫進(jìn)行旁站抽檢。
8 單元筒節(jié)組裝
(包括工地組裝)
尺寸超出允許值1、復(fù)核胎架三維放樣尺寸,以獲得的構(gòu)件準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
2、先查每個(gè)筒節(jié)尺寸符合設(shè)計(jì)要求。
3、再查組裝設(shè)施尺寸誤差在允許范圍內(nèi)。
4、核準(zhǔn)拼裝施工預(yù)拱度數(shù)據(jù),并考慮焊接收縮量。
5、制定可行而正確的組裝計(jì)劃,并嚴(yán)格執(zhí)行。
6、對(duì)尺寸不合格筒節(jié)進(jìn)行矯正或返工
9拱肋弦管對(duì)接錯(cuò)邊1、內(nèi)置法蘭盤(pán)裝焊順序與拱肋節(jié)段安裝方法相匹配。
2、卷管與校圓工序查驗(yàn)從嚴(yán),驗(yàn)收合格出廠。
3、采取控制焊接殘余變形、減少殘余應(yīng)力工藝措施。
4、總結(jié)實(shí)腹段單榀拱肋安裝橫向連接系焊接收縮量、指導(dǎo)空腹段拱段拼裝橫向連接系焊接收縮預(yù)留量。
5、預(yù)防提籃拱在吊裝中自身重量大引起的變形。
6、監(jiān)控在預(yù)抬高度、線性調(diào)整的同時(shí),兼顧錯(cuò)邊控制。
7、對(duì)接施焊前的查驗(yàn)設(shè)為停止點(diǎn)。
10拱肋混凝土脫空1、模擬頂升工藝試驗(yàn),分析脫空原因,提出改進(jìn)措施。
2、檢查外加劑質(zhì)量與摻量、混凝土含氣量。
3、禁止離析混凝土下料,設(shè)為見(jiàn)證點(diǎn)。
4、倒流段人工搗固,拱頂段設(shè)排氣孔和排漿孔。
11噴涂前除銹不徹底1、設(shè)為停止點(diǎn)。未經(jīng)檢查驗(yàn)收合格禁止噴涂。
2、分析除銹不徹底原因,并采取措施杜絕。
三、實(shí)施效果
黃河特大橋橋位焊接質(zhì)量控制,先焊縫外觀檢查,后見(jiàn)證施工方委托的檢測(cè)單位探傷。施工方自檢探傷合格后,再及時(shí)地報(bào)請(qǐng)獨(dú)立的第三方檢測(cè)單位按頻率抽查探傷。總的來(lái)說(shuō),鋼管拱橋位焊縫自檢探傷報(bào)告合格齊全,分項(xiàng)工程驗(yàn)收合格。業(yè)主委托第三方檢測(cè)單位進(jìn)行9次焊縫質(zhì)量的探傷抽查,質(zhì)量安全監(jiān)督站委托第四方檢測(cè)單位進(jìn)行5次焊縫質(zhì)量的探傷抽查,均未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷。見(jiàn)證施焊產(chǎn)品試板做了108組,滿足鋼管拱制造規(guī)則要求,且在施作時(shí)間和結(jié)構(gòu)上均勻分布,也全部符合要求。
監(jiān)控單位提交了鋼管拱合龍階段監(jiān)控報(bào)告,認(rèn)為合龍口高程、軸線和環(huán)境條件符合設(shè)計(jì)和監(jiān)控要求,設(shè)計(jì)、監(jiān)控、施工、監(jiān)理四方一致同意后,按合龍方案頂緊焊接,終于成功合龍,從而規(guī)避了結(jié)構(gòu)大懸臂狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn),確保了整個(gè)結(jié)構(gòu)安全過(guò)冬。
拱肋混凝土頂升專項(xiàng)施工方案按規(guī)定進(jìn)行技術(shù)論證,規(guī)避了頂升施工工藝風(fēng)險(xiǎn)。鋼管和平聯(lián)板混凝土由拱腳向拱頂分段頂升過(guò)程中,一次性連續(xù)灌注直至合龍冒槳,保證了拱肋混凝土的整體性,橋軸線偏位及拱軸線變化均符合設(shè)計(jì)和監(jiān)控計(jì)算要求。