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南运河主桥(钢拱桥)实施性施工组织设计

南运河主桥(钢拱桥)实施性施工组织设计

1）京沪高速公路（天津段）二期工程招标文件及施工图纸等资料

2）对当地实际情况的具体调查

（1）严格执行施工验收规范、操作规程，严格管理、科学组织，保证每一分项工程质量达优。创精品工程，树样板工程。

（2）加强生产管理DB61／T 1235-2019标准下载，提高机械化施工水平和劳动生产率。

（3）合理安排施工计划，用统筹方法组织平衡流水作业和立体交叉作业，不断加快工程进度。

（4）因地制宜，尽量利用当地资源，减少物资运输量，节约能源。

（5）精心进行现场布置，节约施工用地，充分利用永久征地，组织文明施工，搞好环境保护。

（6）认真进行技术经济比较，选择最优方案，使企业取得最好的经济效益。

（7）实行项目法施工，提高施工生产水平，一切从实际出发，做好人力、物力的综合平衡，组织均衡生产。

（8）遵守国家及地方政府的有关方针政策，为振兴天津市经济的腾飞做贡献。

拱肋为1.0×1.3米钢箱梁结构，每幅桥共两片。

主纵梁为1.0×1.8米钢箱梁结构，每幅桥共两片。

端横梁为1.0×（1.0～1.317）米钢箱梁结构，每幅桥共两片。

中横梁为0.5×（1.0～1.317）米工字型钢结构，每幅桥共17根。

小纵梁为0.3×0.8米工字型钢结构，每幅桥共54根。

行车道板为0.2米厚钢筋混凝土板，与横梁间采用φ22剪力钉连接。其中拱肋及主系梁在工厂预制并试拼。

南运河为人工河流，两岸岸坡较平缓。地貌以地表松散沉积物不断加积的典型堆积平原地貌为特点，地貌形成年代新，显现的地貌类型为全新世中晚期。

（1）本工程跨越南运河一级河道。河内水主要为引黄入津水，平时无水(但每年9月份至次年3月份河内要蓄水，水位上涨)，且水位较高。

（2）地下水类型及其特征：地下水类型为第四系地下潜水,主要储存于上部陆相层粘土和亚粘土中,分布全段,地下水位随地表土质和地表标高变化。地下水位埋藏深度大多在1.3～2.5米左右。

施工前对南运河河道进行场地的清理、回填、平整，并分层回填，平整、碾压、夯实，距顶层还有500mm厚时需分三层做三步灰土，并分层平整、碾压、夯实，密实度为90%，而后再填筑一层碎石。

因本桥17号墩距津涞公路较近（约25米），拟利用该公路作为进场道路。当需通过南运河时，利用南运河桥左侧的施工便桥，作为材料运输及施工机械通行的道路。

由混凝土拌和站的既有井引入施工用水。工程所需混凝土在混凝土拌合站集中拌合，混凝土运输车运至施工现场。拌合站内设有一台500KVA变压器。该桥施工用电直接从拌合站变压器接线引入。

4、工程特点和技术关键点

1）全桥由独立的开口箱梁拼接，工地焊接成整体，因此调整余地少，只能依靠构件制作精度来保证。对构件制作要求较高。

2）拱肋及系梁的腹板均为曲线造型，控制腹板下料的尺寸精度是制作的要点。

3）工程均为钢结构，端横梁、中横梁等为一级焊缝，其他部位为二级焊缝，焊接及组对要求较高，质量保证措施必须可行可靠。

根据总体工期安排结合实际情况，对该桥的具体施工进度安排如下：

钢构件的加工制作：2004年7月26日—2005年9月20日

吊装：2005年8月17日—2005年10月22日

详见“钢结构加工制作施工进度计划横道图”及“吊装施工进度计划横道图”

因南运河主桥为为钢结构形式，为保证本工程的施工质量，所选钢材必须满足有关施工规范的技术要求。加工制作前对钢材各项指标作专门检测，包括物理力学性质、化学性能、材料规格尺寸等。

（1）仔细研究设计图纸及相关文件。

（2）组织有关技术人员对《桥梁》的设计图进行全面会审，充分理解设计意图，对各部尺寸和材料规格进行核对，然后对图纸进行细化，绘制加工详图。

（3）编制制作方案、工艺规程、工艺流程，使工艺条件满足构件制造的具体情况，尤其是结构复杂、技术条件高的更应严格工艺纪律。

（4）进行工艺评定试验，制定严格的技术措施。

（5）组织相关的技术培训。

（6）制定严格的生产制作计划。

（1）编制项目材料计划。依据图纸要求采购各种原材料，要求厂家必须提供材质证明书，并取样到国家质量检验部门对原材料的各种性能进行二次复验，复验合格后进行生产施工。

（2）编制制作、安装工程施工材料计划，组织材料采购、检验及入库。

（3）编制工器具供应计划，特殊器具应作好设计及制作。

（4）作好设备检修保养。

3、组织准备：确定组织机构及责任人，下达生产计划，编制劳动力用量计划，进行劳动力配备及岗位培训。

1、钢结构制作工艺流程：

详见“钢结构制作工艺流程图”

1）所有操作人员均经过岗位培训及安全教育，掌握必要的操作技能。

2）所有技术文件及图纸均为受控的有效版本。

3）技质科提供钢结构制作工艺规程、焊接工艺规程、焊接工艺评定及质量检查技术文件。

4）制造部编制工艺流程及文件、操作规程。

1）工艺文件满足各工序的要求。

2）特殊工序的工艺满足设计要求。

3）生产设备及环境满足生产要求。

4）检验、试验设备满足质量的要求。

1）用厚20mm钢板制造一长75米、宽12米的全跨曲线组装平台，既作为放样平台又作为钢拱桥和纵梁的组装平台，平台组装中随时用水准仪仪控制水平。

2）拱肋和纵梁全跨径按1：1放大样，采用直角坐标法，X坐标位于基线平台上。首先在平台上放出拱肋和纵梁轴线、上、下弧形钢板的弧线、吊杆、加劲板等位置，然后在平台划线，确定拱肋与纵梁的合理性。

3）其他构件根据各制作单元的施工图，按1：1放样下料。

4）放样的计量器具是经检定合格的。

5）放样后进行自检、互检和专职检验员检验。

6）放样和样板的允许偏差：

7）号料时的公差：见下表

1）直条型零部件：采用多头直条切割机切割。

2）复杂形状的零部件：采用等离子数控切割机切割。横隔板的切割下料全部在数控切割机上进行，以提高效率，防止侧弯。

3）腹板、翼板长度的切割：已考虑了焊接收缩量和整形收缩量，使得H型钢组立时的长度达到端板“无余量装配”，保证了产品质量又节省了材料。

（2）冷矫正后钢板表面无明显的凹面和损伤，表面划痕深度不大于0.5mm。

（3）大面积不平和扭曲在平板机上进行平直。

（4）矫正后的钢材表面，不应有明显的损伤，深度不得大于0.5mm。

（5）机加工零件的边缘加工深度不得小于3mm（当边缘硬度不超过HV350时，加工深度不受限制），加工表面粗糙度Ra不得大于25μm。

（1）对需接料的零件，采用坡口焊接并且接料必须达到一级焊缝标准。

（2）所有腹板、底板、翼板的接料必须注意其轧制方向，轧制方向应与主桥长度方向一致，并且接料焊应先焊横缝，后焊纵缝。焊缝接料采用埋弧自动焊。单段接料在各自平台上接料。拼接完毕后，采用超声波探伤方式进行焊缝内部质量探伤检验。

（2）对于成型零件表面清理干净后进行工序检查，并依据施工图编写零件号。

4）切割后的精度满足标准要求，见下表。

0.05t，且不应大于2.0

（1）钢板的拼接，焊件两端设引弧板和引出板，焊接完毕后，应去除熔渣及飞溅物。拼接完毕，采用超声波探伤方式进行焊缝内部质量检验。

（2）钢材下料由氧丙烷等离子切割机、分条机完成。切割前应将钢材切割区域表面的铁锈、油污等清除干净，切割后应清除边缘上的氧化物、熔瘤及飞溅物等，切口上大于1mm的缺棱应修补。

（3）箱型梁的曲线型腹板依据拆图尺寸进行编程下料，同时要注意切割变形。

（4）下料时充分考虑构件的焊接收缩量，以免焊接后构件尺寸超差。

（5）弧形翼板下料后，首先打好坡口，然后进行卷板。

将加工后的各段拱肋腹板、底板及顶板和加劲板等构件在修磨并清除铁锈及污物前提下，分别在不同的组装胎上进行组装。拱肋根据结构特点分成拱脚段、中间段共3段。同样加工出拱脚段工装胎，拱肋中间段工装胎,拱肋拱顶段工装胎。拱肋各段组装顺序为段组装顺序为先在工装胎内放置拱肋顶板→一侧腹板→组装横隔板→底板→拱肋另一侧腹板。

将加工后的各段纵梁腹板、底板及顶板、横隔板等构件在修磨并清除铁锈及污物前提下，分别在不同的组装胎上进行组装。纵梁根据结构特点分成中间段和拱脚段共3段。同样加工出纵梁中间段工装胎，纵梁拱脚段工装胎。纵梁各段组装顺序为先在工装胎内放置纵梁顶板→一侧腹板→组装横隔板→纵梁底板→纵梁另一侧腹板。

将加工后的端横梁腹板、底板及顶板、横隔板和纵胁等构件在修磨并清除铁锈及污物前提下,在端横梁组装胎上进行组装。端横梁组装顺序为先在工装胎内放置端横梁底板→一侧腹板→组装横隔板→组装纵肋→纵梁另一侧腹板→端横梁顶板。

将加工后的风撑梁腹板、底板及顶板、横隔板等构件在修磨并清除铁锈及污物前提下，在风撑梁组装胎上进行组装。风撑梁组装顺序为先在工装胎内放置风撑梁底板→一侧腹板→组装横隔板→纵梁另一侧腹板→风撑梁顶板。

在本工程中，中横梁和小纵梁为工字型梁，将预制完成后的工字型梁的顶板、底板、腹板和加劲肋板等构件在修磨并清除铁锈及污物前提下,分别在不同的工装胎内进行组装。

先将各部件分别安放在箱梁和工字型梁中，检查各部分特别是箱梁端连接部位的几何尺寸，再以定位焊固定箱体内的所有部件，定位焊顺序从中间向两侧实施，以保证构件在出胎具时其有足够的刚度，检查拱胁和纵梁整个轴向曲线是否与设计线型一致，若局部不一致需在工装胎上对构件以千斤顶施加外力和火焰加热来保证其线型，然后进行其定位焊。组装时的点焊采用手工电弧焊。

（1）箱梁与工字型梁的焊接

①钢箱梁的焊接采用埋弧自动焊和手工电弧焊以及CO2气体保护焊为主，焊丝为：HO8MnA，φ4mm，焊剂为HJ431：焊条为J507(J506)。

②施焊前应对所有焊件进行检查，焊件是否平整、拼接是否密合、缝隙、坡口是否符合图纸及工艺要求，并检查各种焊接设备是否良好。焊剂与焊条在使用前须烘干，焊剂中的污物要清除干净，焊丝亦清理干净。焊接工艺参数是否符合规范要求。

钢箱梁结构主要包括钢拱肋、纵梁、风撑梁和端横梁四个部分。在构件组装定位焊完成后，开始进行箱体的焊接，对于箱体的四条主焊缝采用埋弧自动焊进行，其中有两条焊缝采用内部加钢衬垫来实现单面焊双面成型工艺。

对于箱体内部的横隔板采用手工电弧焊为主，焊缝焊接完毕须进行探伤检查，如有缺陷必须一次返修通过，然后采用气割法割掉两侧引弧板（不可伤及主材），再修磨顺直。

中横梁和小纵梁为工字型梁，在组装完成后采用埋弧自动焊焊接。对于加劲板则采用手工电弧焊进行。

拱肋和纵梁中的索盒在组装完成，并检查其位置和倾斜角度符合设计要求后(主要是在工装胎上进行)即可进行焊接，索盒的焊接以手工电弧焊为主。

a、进行弯曲试验检查。

b、在中横梁和端横梁上分别布置焊接22×170剪力钉，共9699个,剪力钉采用螺柱焊。在每件钢梁的上顶板上按设计图划线、冲眼确定位置并局部除锈。焊接所用瓷环按说明书要求进行烘焙，然后以焊接试板进行弯曲试验检查所通过的施焊参数，再以熔焊栓钉机焊接而成。

（1）工字型钢和箱型梁腹板和翼缘之间的焊接采用气保焊和埋弧焊的方法进行焊接，焊接设备采用气保焊机、悬臂焊和半自动埋弧焊机。埋弧自动焊和气体保护焊的焊丝、焊剂、焊条与母材相匹配并符合规范要求。使用前按说明书及工艺文件的要求进行烘焙和存放。

（3）首次采用的钢材、焊材、焊接方法、焊后热处理等均进行焊接工艺评定，如材料、工艺在施工过程中遇有须重新评定的变化，必须分别进行焊接工艺评定试验。

（4）气保焊和埋弧焊的焊接速度不能过快，也不能过慢，速度控制在20～160（cm/min）过快不利于杂质的去除和焊肉的堆积，过低影响劳动效率，且容易造成操作者疲劳。

（5）按设计要求对焊缝进行无损探伤，即：①探伤超声波100％。②S射线10％。③磁粉探伤20％。设备三种：①超声波探伤仪。②射线机。③磁粉仪。焊缝质量等级满足设计要求。

（6）钢梁两端设引弧板及熄弧板，防止引弧和熄弧时出现弧坑。焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。

（7）在完成箱型梁4条主焊缝的焊接前，应完成箱内各构件的全部焊缝的焊接。

6)拱肋的加工控制误差

在拱肋的加工过程中，杆件的温度变形、焊接的收缩、划线的粗细等均将导致加工的误差，因此，应在开工前做充分的技术准备工作，如设计工装、编制工艺等，对拱箱的箱体成型，运输单元的组装、焊接、涂装等制定详细的工艺要求和制作标准。对于拱肋的加工质量，在工艺保证的同时，对拱肋的外型尺寸及焊接质量进行重点控。

拱肋加工过程中误差以及测量误差均将导致最终加工误差。因此应参阅相关规范制定各工序的交验公差。为确保竣工交验公差，在每工序完工时，根据竣工交验公差拟定过程公差以控制拱肋的外型尺寸。

拱肋由于其结构特点，一般采用手工电弧焊接，焊缝等级高，焊接工作量大。因此，成立专职的焊接工艺组，焊接工艺与钢箱梁焊接工艺相同，并按要求进行探伤检测。

钢材的焊接通常采用熔透焊方法，是在接头处局部加热，使被焊接材料与添加的焊接材料熔化成液态金属，形成熔池，随后冷却凝固成固态金属，使原来分开的钢接成整体。由于焊接加热，熔合线以外的母材产生膨胀，接着冷却,熔池金属和合线附近母材产生收缩，因加热、冷却这种热变化在局部范围急速地进行，膨胀和收缩变形均受到拘束而产生塑性变形。这样，在焊接完成并冷却至常温后该塑性变形残留下来。实际结构中，焊接残余变形呈现出由这些基本形式组合的复杂状态。

板内的变形：横向收缩，垂直于焊缝方向。

纵向收缩：沿焊缝方向的收缩。

旋转变形：坡口焊接时，随着焊接的进行，前方坡口间隙或是张开或是闭合的变形，热源的前方向完全不受约束时，坡口间隙常常张开，焊接输入热时越大，张开量越大。

板面外弯曲变形：a）横向弯曲变形（角变形）：在板厚方向由于焊接引起的温度分布不均匀时钢板沿焊缝产生的弯折变形。b）纵向变曲变形：沿焊缝产生的弯曲变形。

8）影响焊接残余变形因素

焊接方法：箱梁的焊接连接通常采用手工电弧焊、C02气体保护焊、埋弧自动焊等焊接方法（包括针对不同焊接接头形式选用的施焊工艺参数）。因这些焊接方法输入的热量不同，引起的焊接残余变形量也不同。接头形式：钢箱梁接头有对接接头、T型接头、十字型接头、角接头、搭接接头和拼装板接头。一般采用对接焊缝的角焊缝,包括板厚、焊缝尺寸、坡口形式及其根部间隙、熔透或不熔透等。即构成焊缝断面积及影响散热（冷却速度）的各项因素。

焊接条件：预热和回火处理，以及环境温度等对钢材冷却时温度梯度的影响因素。

焊接顺序及拘束条件：对于一个立体的结构，先焊的部件对后焊的部件将产生不同程度的拘束，其焊接变形也不相同。为防止扭曲变形，应采用对称施焊顺序。

9）焊接残余变形控制措施

箱梁制成后按设计设定的上、下翼缘长度切割

准确控制板单元构件的宽度和各U型肋的间距。在焊接和拘束条件相同情况下考虑横向焊接收缩变量后组装焊接

以底胎架为外胎、横隔板内胎,控制高度

面板单元件平面度控制,内外胎型控制箱体平面度,对称施焊防止翘曲变形

多段箱梁匹配组装,各梁段端口设置临时工艺隔板,完成后拆除

相邻梁段纵向U型肋匹配

顶板、底板、斜底板中心线精确匹配

按设计设定的拱度,多段连续匹配预拼装

纵缝：采用二道CO2气体焊打底；二道埋弧自动焊盖面

接板：采用二道C02气体焊打底；二道埋弧自动焊盖面

焊接横向收缩变形的补偿：根据测试经验及分析，钢箱梁制造过程中采取一定措施对焊接横向收缩量予以补偿：顶板、底板、斜底板等单元下料宽度比设计尺寸放宽3mm,即纵基线两侧每侧放宽1.5mm。横隔板单元件长度放长2mm；考虑焊接收缩变形的离散性以及顶板、底板总拼时多道焊缝引起收缩变形误差的累积，在面板和底板边缘处各留一块板单元件的配切宽度。

10）矫正：H型钢的矫正采用H型钢翼缘矫正机矫正。

吊点的设置既要满足厂内加工的需要，又必须满足现场吊装的要求。每段梁的吊点均设在梁内侧底板上并距跨中2/3处且尽量在横隔板处，每件箱梁共设置4个吊点。吊点的焊接必须牢靠，同时尽量减小由于起吊造成箱体的变形。厂内加工时的辅助吊点避免随意焊接或切割，应采用辅助工具实施起吊作业。

为检验拱肋和纵梁等构件的制造精度和保证钢箱梁运至现场后安装准确、迅速，必须进行厂内的试拼装。试拼装在专门搭设的试装平台上模拟现场安装状态进行，因此搭设75m长，宽12m的并设支点平台一座。平台应搭设牢固可靠，及在确定各支点高程的基础上放出纵横轴线，特别是拱肋的中轴线和纵梁的中轴线以及吊杆位置线。拭拼装时分别将拱肋和纵梁各预制段依次吊放在平台，检查拱肋与纵梁的外形几何尺寸和吊杆的位置是否正确,拼装方法如下：

在胎架下的平面上或胎架上将预拼装的平面图形按照图纸进行放线。

放线后，由检验员进行验线，以保证放线无误。

注意放线必须为预拱度曲线。

将构件依次放入胎架上，用角尺和垂球检查构件和所放样是否吻合，尺寸偏差控制在±2mm

检验员检验拼装结果合格，并做好记录后，将构件依次取下胎架。

1）除锈采用构件整体抛丸除锈方法，由抛丸除锈机自动完成。

2）除锈等级满足设计要求。

1）涂料、涂装遍数、涂层厚度必须符合设计要求。

2）漆膜厚度均用干漆膜测厚仪检查，以确保漆膜厚度满足设计要求。

3）摩擦面、现场焊接部位等设计有要求的部位不涂刷涂层。

4）漆膜干燥后在构件规定位置编写构件号码并标贴合格证。除此之外构件明显位置均打有钢印（构件号）。

涂装完毕的构件经检验员的最终检验，合格后才能入库。

钢构件外形尺寸主控项目的偏差满足规范要求，见下表。

钢构件外形尺寸主控项目的允许偏差（mm）

单层柱、梁、桁架受力支托（支承面）表面至第一个安装孔距离

多节柱铣平面至第一个安装孔距离

实腹梁两端最外侧安装孔距离

构件连接处的截面几何尺寸

柱、梁连接处的腹板中心线偏移

受压构件（杆件）弯曲矢高

L/1000，且不应大于10.0

合格构件按安装先后顺序堆放。

1）河床应分层回填，平整、碾压、夯实，距顶层还有500mm厚时需分三层做三步灰土，并分层平整、碾压、夯实，密实度为90%，而后再填筑一层碎石。

GB／T 39969-2021 建筑用通风百叶窗通风及防雨性能检测方法.pdf2）场地地基的处理尺寸见《大张屯互通式立交南运河桥吊装地基处理示意图》

由于该桥跨越南运河，且钢结构部分(主要是拱肋、纵梁和小纵梁等结构)为分段安装。因此在钢梁安装时需要在拼接口处设置临时支墩，全桥共搭设临时支墩6个，临时支墩由扣碗脚手架搭设而成,支墩基础为扩大砼基础。

（1）吊点形式为板式吊耳（4个焊于构件上）。

（2）卸扣10吨的4个。

2）LTM1100型100t全液压汽车吊科院综合楼C 座幕墙工程施工方案，最大吊重100t,德国产。外行尺寸为：15050×3000×3900mm。用于安装现场主吊。

3）作业吊车起重性能选择如下表：

LTM1100型、100t