1、嘉绍跨江大桥大型钢围堰的加工及精度控制摘要：本文以浙江省海宁市尖山新区嘉绍跨江大桥主墩双壁钢围堰为例，介绍了在加工过程中对加工精度的控制方法，正确的加工制造方法确保日后主墩承台基础的施工精度，并为以后类似的施工提供依据及经验，确保施工进度的顺利进行。 关键词：钢围堰 加工 精度 中图分类号：U445.38 文献标识码：B 前言 随着科学技术的发展，解决深水施工的技术措施亦得到迅速的提高和发展，桥梁基础双壁钢围堰施工技术就是深水施工中的一种新技术。由于水文、地质条件的复杂以及其他不可预见的因素存在，对施工不利的气象条件主要有台风、大风、大雨、冰冻和雾（低能见度）天气，增加了施工难度。对于河床宽浅
2、、潮强流急、涌潮汹涌的恶劣施工环境，对钢围堰的整体同步下放施工影响很大，施工较为困难，施工中采用自行设计制作双壁钢围堰，成功解决了强涌潮水域大直径承台施工的施工难题，为今后类似工程施工处理提供经济、可靠、实用的施工技术。 工程概况 嘉绍跨江大桥主航道桥索塔基础采用圆形承台，承台顶面设计标高为-4.5 米。Z4Z5索塔承台直径为 40.6 米，厚 6.0 米，下设 32 根D2.50 米的钻孔灌注桩，单桩桩长 113 米；Z3索塔承台直径为 39.0 米，厚 6.0 米，下设 30 根 D2.50 米的钻孔灌注桩，单桩桩长 108 米。 结构布置 主墩钢围堰结构设计由内外壁板、水平环板、水平环向
3、桁片、竖向桁片、井壁隔舱及其它附属工程组成。主墩钢围堰结构立面分为 4 个节段，每个节段平面分为 16 块标准单元件，单元块及上下节段均采用全焊缝焊接连接。 钢围堰采用双壁自浮式结构，壁厚 1.5 米，围堰内壁与承台尺寸一致，围堰高 26.5m，竖向考虑分为 3 节，从下至上依次为7.512+4.524m，前 3 节均在胎架上加工制作。第 4 节为挡水结构，在现场制作。节段采用分块加工、分层试拼，运至承台施工现场吊装整体就位拼装。 图 1 主墩围堰整体布置图 钢围堰加工质量及精度控制 3.1 原材料控制 3.1.1 钢材 钢围堰的主体钢材均为 Q235 钢，各项指标均应满足碳素结构钢（GB/T
4、700-88）的规定，所使用钢材应有出厂合格证，进厂后应按有关规定进行复验，不合格的钢材禁止使用。钢材进场经辊平后，进行预处理，其表面应除锈，必须将表面油污、氧化皮和铁锈以及其他杂物清除干净。 3.1.2 焊接材料 a.二氧化碳气体保护焊焊接材料； a1.焊丝：H08Mn2SiA 1.0mm 1.2mm。 a2.气体：20%CO2+80%Ar。 b.手工电弧焊焊接材料 电焊条：结 422（3 级）结 427（3H 级）结 506（3YH 级）CCS 认可。c.恒温自动埋弧焊材料 c1.焊丝：H08R4mm c2.焊剂：HG431 焊接材料的要求 a.埋弧焊、CO2 气体保护焊材料 a1.焊丝要
5、求表面干燥、无锈蚀、油渍。 a2.CO2 气体纯度应达到 99.9%以上。焊剂颗粒均匀，符合指标要求。b.手弧焊焊接材料 b1.手弧焊电焊条应保证干燥，药皮涂药均匀，无脱落，焊芯无锈蚀。 b2.碱性焊条一般不烘烤，受潮严重的可进行 70150焙烘。 b3. 碱性焊条使用前须经 300350焙烤，保温 2 小时方可使用。b4.在施焊现场可配置自热式保温桶（100150） ，存放焊条，以免受潮。 3.1.3 材料复检 钢材进厂后，除有生产钢厂的出厂质量证明书外，还应按下表钢材复验标准进行抽检复验， 钢材应按同一厂家、同一材质、同一板厚、同一出厂状态每 200 吨抽检一组试件。做好复验检查记录钢材。
6、 表 1. 钢 材 复 验 标 准 3.1.4 焊接材料复验 焊接材料除进厂后索取生产厂家的出厂质量证明外，对所有不同批号的焊接材料进行抽样复验，其机械性能及化学成份保证符合下表相关标准的规定，并做好复验检查记录。 3.2 胎架控制 胎架基础必须坚实，基础和工作场地必须经过硬化处理，以确保制作过程中不会因重量的逐渐增加使地基产生沉降。胎架的刚度要做充分考虑，避免胎架刚度不足给拼装精度和焊接变形的控制产生的不利影响。在胎架上控制点的检查，包括外壁线、内边壁线及水平支撑、隔舱板等构件组装的位置线。同时应在胎架外设置专用基准点，该基准点是检测胎架上各定位基准线的依据，因此，其所设位置与胎架结构分离，
7、 基准点的数目依照结构特点确定，以达到相互校核的作用。 考虑到焊接收缩变形及拼装的方便，加工中内外壁板两侧应该提前预留 2cm 的余量。 图 2 钢围堰加工胎架布置图 3.3 焊接控制 撑杆与水平环板： 三面围焊，焊脚高 6mm，撑杆焊缝长不小于350mm， 水平环板与壁板、隔舱板：连续双面角焊缝，焊脚高 6mm。 壁板与隔舱板： 连续双面角焊缝，焊脚高 6mm。 壁板次梁与壁板： 间断双面角焊缝，焊脚高 4mm，间距 250mm，两侧交错，合计的焊缝长度应连续。 刃脚加强板与壁板：连续双面角焊缝，焊脚高 6mm。 壁板竖向次梁与顶环板、壁板（隔仓板）与顶环板：全融透焊。 上一节的壁板竖向次梁
8、、壁板（隔仓板）与下一节顶环板：全融透焊。 板件的拼接：等强度对接融透焊。 其余的焊接除图纸中标明外，均采用等强度对接焊，所有板厚超过10 毫米的板件，焊前应开坡口。 除加劲板与壁板的焊接采用三级焊缝，以及图纸特别说明焊缝外，所有的焊缝均采用二级焊缝。 焊缝坡口 钢围堰拼装成整体时，块与块之间的各拼接构件均采用等强度焊缝连接，所有拼接焊缝均为连续满焊，焊缝金属紧密，焊道应均匀，焊缝金属与母材的过渡应平顺，不得有任何裂缝，未融合未焊透等缺陷。壁板采用对接形式，选用“V”型坡口。 图 3 坡口形式 为了满足结构要求，内外壁各条焊缝每隔 1m 处加焊一块 3030 的贴板。 钢围堰加工焊接检验 焊接
9、检验是保证建造质量的重要措施，对检验实行自检、互检、专检及最后检验的三检一验制度，做到不合格的原材料不投产，不合格的焊缝必须返工，从而使焊接质量得到可靠保证。 4.1 焊前检验 包括基本金属质量检验、焊丝及焊条的质量检验、气体检验、焊工考核、能源和设备检验等。 4.2 焊接过程中的检验 包括结构装配质量检验，焊接规范检验，焊缝尺寸及表面检验等。 4.3 焊缝外观要求 焊缝尺寸及表面检验根据钢结构施工质量验收规范焊缝表面质量检验标准执行。检验前，焊缝表面及两侧 10mm 内必须清除所有熔渣、飞溅及其它污物。检验主要根据肉眼及焊缝检验尺进行，焊缝外形光顺均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间应平缓过
10、度，不得有截面突变。4.4 焊后的检验 焊后的检验包括外观检查和测量、射线探伤和水密性试验等。 外观检查和测量。不但在焊接过程中应进行外观检查和测量，在焊接完工后同样要进行检验，检验方法、施工设备如前所述。发现存在缺陷时，应在焊缝内部质量检查和密封试验之前修补完毕，并重新检验。探伤 按 CBIT3558-1994船舶钢焊缝射线照相工艺和质量分级探伤标准进行。 表 2. 焊缝无损伤验收等级 各级焊缝均不允许存在裂缝及未焊透的现象，缺陷累计长度限值2mm。 小于 0.5mm 的缺陷可忽略不计。 所探伤片子均应合格，要求二级以上片子占 90%。 若底片一端显示出危害性缺陷有延伸时应延伸端作扩大检查，
11、其长度不小于 150mm。 被评为不合格的焊缝应予修补，然后再作检查。 水密性试验 a.水密性试验是焊缝最后全面的检验，应在焊缝外部检查和 X 光探伤后进行。试验时，气温应高于 5，否则必须采取措施。对未作水压水密性试验的焊缝，考虑到现场的条件和工期的要求，采用煤油渗透试验方式检查焊缝抗渗性。 b.试验前，检验部分不允许油漆和搪水泥，需要试验的箱体表面和焊缝必须打扫清洁，并且对进行检视的一面除要求打扫清洁，对采用煤油渗透试验的，尚需对检视面刷一层石灰浆（凉干） ，以便观察。 C.试验中，如发现有水流或渗水（渗油）现象时，需进行修补，修补后必须重新试验。 图 4 水密性实验 钢围堰加工尺寸检验
12、单元块件加工完成后，必须进行报检，并对单元块件进行检查，分块壁体尺寸主要检查项目有：壁体高度；壁体厚度；壁体垂直度；壁体两端弦长、两端对角线长度。 检查完成后，填写专项的检查记录表。 分块尺寸验收完毕后，要进行整体试拼，以检验围堰的尺寸是否满足施工要求。 表 3 钢围堰主要尺寸允许偏差 图 5 钢围堰首节整体试拼 钢围堰分块防腐处理检验 由于钢围堰长时间处于氯离子含量较高的海水工作环境，为保证施工期间的使用要求，对壁体内外表面须进行必要防腐蚀保护。分块壁体制作完成后必须立即进行防腐施工，防腐施工主要在后场有顶棚的作业场地内完成。壁体内外壁表面喷砂除锈后，先涂刷一层底清漆防腐，外侧涂刷两层油漆装
13、饰，其中底漆为防锈漆，面漆为天蓝色普通装饰油漆。表面处理 为满足设计质量要求，采用表面除锈工艺，表面处理达到一定粗糙度，以保证油漆和钢套箱表面的结合力。考虑环保需要，设置专用除锈棚，以减少粉尘污染。 处理之前先对钢板进行检查察看有没有油污等污染。如果有应先脱脂净化钢板表面。涂装前如发现基体金属表面被污染或返锈应重新处理。油漆刷涂 采用整体喷涂、局部人工补刷工艺。 在进行下一涂层之前，都要对前道涂层进行检验。发现有凸点、流挂、粗糙、针孔、凹陷、漏涂或其它非正常痕迹的地方，按油漆生产厂推荐方法来修补或重新喷涂。 修补方案 承台高度范围内的壁体出现油漆破损的，对破损部位进行打磨清洗后，补涂防绣油漆。 图 6 钢围堰防腐处理 钢围堰吊点的设计 吊点布置主要考虑因素为壁体的局部变形控制、起重设备等。吊点分成类、类吊点，其中类主要用于翻身垂直起吊使用，类吊点主要用于抬吊、转运使用，安装吊点时须注意吊点位置加劲板需覆盖 2根次梁，同时其位置保证在水平桁架上，即水平环板及斜撑角点处，以防变形。具体如附图所示。 壁体转运、吊装须采用专用的铁扁担梁进行起吊。 图 7I 类吊点布置图 图 8II 类吊点布置图 图 9 抬吊及翻身示意图 钢围堰的存放 为了保证加工好的围堰的精度和质量，单元构件组装后，应按设计图纸进行编号，编号的位置应符合便于堆放、便于安装、便于检查的原
