沪通长江大桥跨天生港专用航道桥桥位焊接质量控制

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沪通长江大桥

跨天生港专用航道桥桥位焊接质量控制

李进洲，王远立（中铁第四勘察设计院有限公司，湖北武汉430063)

摘要：结合沪通长江大桥天生港专用航道桥上部结构钢梁拼装架设施工监理工作实践，对专用航道桥桥位焊接特点和焊接工艺评定试验动 态调整情况进行了详细论述。通过监理基于“人、机、料、法、环”五要素的桥位焊接过程能力预先鉴定和过程参数的连续监控，加强对 钢梁桥位焊接质量的“全员、全面、全过程”的管理与控制，有效保证了沪通长江大桥天生港专用航道桥桥位的焊接质量与安全。

关键词：沪通长江大桥；天生港专用航道桥；钢梁架设；桥位焊接；质量控制中图分类号：TU712

文献标识码：B

文章编号：1007-4104 (2019) 10-0070-06

1概述

11.072 km,其中跨江域部分约5.8 km。大桥南侧跨越 长江主航道，采用主跨1 092 m的钢桁梁斜拉桥结构， 为目前世界上最大跨径的公铁两用斜拉桥。大桥北侧跨 越天生港专用航道，采用主跨336 m的刚性梁柔性拱桥 结构，为目前世界上最大跨径的公铁两用刚性梁柔性拱 桥，拱肋首次采用Q500qE[1_41 (见图1)。

1.1工程概况

沪通长江大桥是国家沿海铁路大通道中沪通铁路的 控制性工程，上层为双线6车道锡通高速公路，下层 为双线沪通铁路和双线通苏嘉城际客运专线。大桥全长

3>

图1沪通长江大桥桥式概略图（单位：m)

钢，拱肋与拱肋相交的主桁节点采用Q500qE钢，拱肋平

1.2主要施工工艺

专用航道桥跨度布置为（140 + 336 + 140) m，全长 616 m (见图2)，主桁及桥面系构件主要采用Q370qE

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联及横联采用Q345qD钢。全桥共计钢结构约3.2万t,其中Q500qE钢约为5 8001。

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月22曰，钢桁梁边桁首先顺利合龙，2017年3月17曰整 个三跨连续钢桁梁梁体精准合龙，2017年10月22日主拱 竖转对接合龙。

笔者根据沪通长江大桥专用航道桥上部结构钢梁架设拼 装施工监理工作实践，对大桥钢梁桥位焊接质量监理控制过 程与监理成效进行了详细论述，供业内同行借鉴参考。

2

沪通长江大桥专用航道桥上部结构采用“先梁后拱， 主梁对称悬拼、拱肋竖向转体”的施工方案。拱肋分两部 分在桥面临时支架上拼装，两部分依次竖转就位后安装合 800 t。龙段。两侧拱肋竖转重量共计2

桥位焊接质量控制

2.1桥位焊接特点

沪通长江大桥天生港专用航道桥桥位焊接主要有三 大块，一块是弦杆桥位焊接（弦杆之间顶板的焊接、弦 杆与桥面板顶板的焊接、上弦杆横梁接头底板与桥面板 横梁底板的焊接），一块是桥面板桥位焊接（桥面块体间 的焊接），一块是拱肋拼装桥位焊接（拱肋节段之间的焊 接），如图3所示。

1.3工程进展情况

沪通长江大桥专用航道桥上部结构，自2016年3月 20曰陆续从3号墩和4号墩开始悬臂拼装架设，2017年1

边弦杆

中

桁弦杆

边桁弦杆

✓

\\

C)公、铁路桥面平面焊缝示意图（部分）d)拱肋焊缝示意图

图3桥位焊接结构形式

专用航道桥3块结构形式的桥位现场焊接主要以对接 焊缝为主（V形坡口和U形坡口），采用的主要是C02气 体保护焊和埋弧自动焊。

专用航道桥桥位现场焊接具有进度要求快[平均3 d〜4 d —个节间，一个节间14 m长、宽31m (两块15.5m)]、 焊缝对接精度要求高、现场焊接工艺复杂（Q500qE材料首 次使用、厚板对接多、十字交叉接头多、焊接变形控制难 度大）、焊接环境多变、焊接作业安全风险高、焊后检测

工作数量巨大等特点。

2.2桥位焊接工艺评定

桥位焊接实施前，监理按照沪通长江大桥建设指挥部 有关管理制度和规范要求，及时督促和组织施工单位按照 程序开展桥位焊接工艺评定试验与评定报告专家评审，焊 接工艺评定试验内容主要包括：坡口形式及坡口尺寸；焊 接方法、焊接位置及焊接顺序；焊接工艺参数；焊缝外观

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tii—y

(2)完善十字接头焊接细节处理。完善后的十字接头 焊接细节处理如图6所示。

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及无损检验；拉伸、弯曲、冲击试验，以及硬度、金相检 验等。一方面，监理按照指挥部要求对桥位焊接工艺评定 中焊试验钢板取样、试板的焊接过程、检验等过程进行旁 站、记录和留影；另一方面，对桥位焊接工艺评定报告及 时组织专家评审并修改完善后上报指挥部审批

在桥位焊接实施前期，监理现场巡视检查发现，专 用航道桥钢梁节段悬臂瓶装过程中，一方面由于架桥机拼 装架设精度调整难度很大，另一方面钢梁制造过程中容许 偏差容易在拼装现场发生累积，从而造成现场拼装后的焊 接坡口尺寸（包括深度与平整度）均较焊接工艺评定中的 尺寸有差异，有的差异还比较明显，超出了规范容许的偏 差范围（一2 mm〜+6 mm)，有的地方偏大达10 mm (见图4)。

I)平面示意（单位：

图4焊接坡口尺寸存在较大偏差图6 +字接头焊接细节处理示意图

发现问题后，监理立即召集现场技术管理人员进行了 进一步核实和确认，并向指挥部进行了专题汇报，随后结 合现场拼装施工条件再次进行了专家咨询与评审，对前期 桥位焊接工艺评定进行了补充完善与调整，随着重新下发 作业指导书并交底。调整方案如下。

(1)补充大间隙对接焊缝焊接工艺评定。补充大间隙 对接焊缝焊接工艺评定试验检测结果（见图5)。

(3) 焊接顺序与焊接方向调整优化。焊接顺序与焊接

方向调整优化后（见图7),先焊纵向焊缝，再焊横向焊 缝；最后焊接其他焊缝；在焊接方向上，横向焊缝应以中桁 中心线为轴两侧对称施焊，纵向焊缝应从近端（刚性固结 端）向远端（自由端）施焊。对于拱肋箱口环缝焊接，先焊 接腹板立位对接焊缝，再焊接顶、底板平位对接焊缝。

调整后，桥面焊接顺序如下：①焊接桥面板与中桁弦 杆顶板纵向对接焊缝（需在弦杆高检初拧后）；②焊接桥 面板与边桁弦杆顶板纵向对接焊缝(需在弦杆高栓初拧后)； ③焊接弦杆顶板横向对接焊缝，再焊接横梁底板与弦杆横 梁接头底板对接焊缝(公路桥面)；④焊接相邻桥面板横向对 接焊缝；⑤焊接U肋、加劲肋、纵梁嵌补段对接焊缝(需前 面焊缝探伤合格后)。

调整后，拱肋焊接顺序及方向如下：①焊接拱肋腹板 对接焊缝(两侧同时对称焊接端部加引弧板)；②焊接拱肋底 板对接焊缝；③焊接拱肋顶板对接焊缝；④焊接拱肋加劲 肋嵌补段与腹板仰位坡口焊缝；⑤焊接拱肋加劲肋嵌补段 与腹板平位坡口焊缝；⑥焊接加劲肋嵌补段与加劲肋对接 焊缝。

(4)

焊接工艺调整规范与条件明确。对于上弦杆顶板

对接焊缝与桥面板横向对接焊缝无错缝和错缝小的情况， 上弦杆顶板对接焊缝可采用实心焊丝打底，打底高度与桥

b

)打点示意图

面板横向对接焊缝打底高度一致后，采用埋弧自动焊从桥 面板焊缝不停弧直至弦杆顶板焊缝焊接完成；对于上弦杆

图5补充大间隙对接焊缝焊接工艺评定试验检测结果

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\\

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Q

顶板对接焊缝与桥面板横向对接焊缝有较大错缝或钢材材 质不同的情况，必须采用原焊接工艺焊接，不得调整；下 弦杆过渡斜坡在顶面，对接焊缝顶面高度不一致，采用埋 弧焊盖面无法与桥面板对接焊缝一起一次焊接完成，必须 采用原焊接工艺焊接，不得调整。

远纗

边弦杆© 1J

---0 Q)---—3 0—先装桥面扳块后装f面板块

!>r：@11：

架

设 方向

峨領板对接- ®醤面板橫_- ③〇肋表补段对卜 （D挢面橛与t秆項辍对接

射线检测。

(6)细化补充完善焊缝缺陷修补工艺。焊缝返修采用 与原焊缝相同的焊接方法，若返修焊缝较短，则埋弧焊焊 缝可以采用同本桥焊接用同级别的气保焊进行返修。

2.3桥位焊接质量监理控制

(1)

焊工资质检查。专用航道桥从3号墩和4号墩分

别对称双向悬臂拼装架设，公、铁路层桥位上下游焊接作 业共有16个作业面，每个作业面共有焊接作业工人5〜8 名，高峰时期桥面上焊接工人和管理人员多达100〜120 人，焊接工人的熟练程度和专业化水平直接关系到桥位焊 接质量和大桥架设进度。通过监理现场巡视检查发现，现 场焊接作业工人需求量大，导致焊工岗位持证情況鱼龙混 杂：有的是人力资源部颁发的焊工执业资格证，有的是国 家质量安全监督管理总局颁发的特种作业上岗证，有的是 企业内部培训考试后颁发的培训资格证。针对检查发现的 情况，监理立即向大桥建设指挥部进行了专题汇报；指挥 部根据现场情况和施工条件，积极向江苏省总工会寻求支

边

*杆0

(h---近雉a)调整前桥面板焊接示意图

远墙

远墙

边

術弦杆0 3

后装節扳块

中桁兹杆①|

3

丨援，很快在大桥建设工地和钢梁制造厂开展了“大桥焊工 职业技能竞赛”活动。通过该活动，有效提升了焊工的技 能水平，确保了焊工资质满足大桥制造和桥位焊接的施工 需要，使得大桥架设得以快速推进。

(2)

焊材复验检查。焊前，监理严格按照更新调整审

后装#面扳块架1设

①方 1向

u 肋©—-先装#面皈块/

近#

二I肋

0

批后的焊接工艺对照（见表1)进行焊材复验检查，检查中 包括程序性检查（质检报告）和现场确认核对。

表1

焊接部位

先装#面扳块 近靖

专用航道桥桥位焊接材料对应表

钢材材质组合

焊接材料

b)调整后桥面板焊接示意图

Q370qE+ Q370qEQ370qE+ Q500qE

桥面板对接

CJQ-1 (04.0) SJlOlq

+ER50-6 (01.2) C02MCJH65Q (04.0) SJ105q +WH70Q (01.2) 20°/oC02+

80% Ar

E501T-1L (01.2) C02E621T1-GC (01.2) C02E501T-1L (01.2) C02E501T-1L (01.2) C02E621T1-GC (Q500qE+ Q500qEQ370qE+ Q370qE

弦杆顶板对接拱肋对接

Q370qE+ Q500qEQ500qE+ Q500qE

上弦杆横梁接头板

Q370qE+ Q500qE

与横梁底板对接

Q370qE+ Q370qE

纵梁、U肋嵌 补段对接

Q370qE + Q500qEQ500qE+ Q500qE

检查中，施工所用的焊接材料（包括焊丝、焊剂、焊

c)调整后拱肋焊接示意图

条、气体等）必须有质量合格证，且须经过进场复验（按 相关标准和供货技术条件），复验合格后方可使用。

焊剂应保持清洁，不允许混入熔渣和异物，焊丝上的 油锈必须清除干净。药芯焊丝启封后应立即使用，尽快用

图7桥面板焊接顺序与方向优化调整

(5)加强焊缝探伤检测。专用航道桥所有桥位焊缝均 进行检测，对接焊缝超声波探伤检测，十字交叉接头全部

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完；对于当班未用完的药芯焊丝，应使用原包装袋重新包 装后存放于干燥防潮的地方，并确保其在下一班用完。

(3)焊接环境与设备检查。监理对焊接环境检查主要 包括焊接作业安全环境和质量环境。安全环境主要包括作业平台安全、作业操作安全及用电用气安全；质量环境主 要包括大风多雨季节中防风防雨措施及冬期低温季节中保 温防冻措施。同时，焊前应将接缝周围各100 mm区域内 的锈蚀、污垢、车间底漆等清除干净；焊前预热及层间温 度应满足焊接工艺评定要求，如表2所示。

表2焊前预热及层间溫度检査对照表

预热温度/°C

材质

板厚

手工电弧焊气体保护焊

<36Q370qE

Q345qD>36 〜50

>560 〜100

>5符合预先规定的焊接工艺进行监控，包括对焊接顺序、焊 接规范等过程参数的监控；同时，实地抽查测量焊接作业 时的电流、电压以及焊接速度，以确认线能量是否超出规 定范围，以便及时进行动态调整。这个过程属于过程参数 的连续监控（再确认），即严格执行工艺文件、严格进行 “三检”制度。在这过程中，监理巡视检查发现：现场比 较容易犯以下3种“低级错误”：一是没有技术难度的一 般“低级错误”，比如焊接中乱打火造成电弧擦伤，雨天 不采取措施，不按照工艺流程施工；二是经验型“低级错 误”，比如明知违反了工艺规程和规范要求，也要铤而走 险，常常以“我保证没有问题”作为口头禅；三是管理失 误型“低级错误”，比如盲目决策。为了确保连续监控具 有可追溯性，监理应定期及时检查焊接过程参数的连续监控记录[6'7]。

表4桥位典型焊缝坡口形式（横梁接头底板与横梁对接焊缝)

板厚组合

接头部位

接头形式12 6

32+32Q370qE+Q370qE/Q500qE

^涵^陶质

衬垫

12

焊道布置

焊接材料

/mm

埋弧焊>5

>5>5>5预热范围

道间温度/°C手工电弧焊

埋弧焊

气体保护焊5 〜20060 〜2005 〜20080 〜200

5 〜2005 〜2005 〜2005 〜200

/mm

—

彡100

—

Q500qE

<28>28 〜58

80 〜120>100

监理对焊接设备的检查，主要核实设备型号、设备电 流电压与焊接工艺评定中的对应参数是否相符（偏差在规 范容许范围之内）。

(4)焊缝坡口精度控制。在节段拼装完成后和定位焊 前，监理必须按施工设计图和焊接工艺文件对焊件的几何 尺寸、坡口尺寸、根部间隙、焊接部位的清理情况等进行 检查和复核，若不符合要求，则不得定位焊。有关对照检 查验收标准，请参阅表3〜表5。

表3桥位典型焊缝坡口形式（桥面板纵、横向对接焊缝）

板厚组合

接头部位

接头形式

焊道布置

焊接材料

第1道焊道用手工焊焊

接，其他焊道用埋弧 自动焊焊接；控制实

E501T-1L

心焊丝打底厚度在6

(中1.2)

mm〜8 mm之间；对

C02

接间隙过小或过大， 可合并或增加该层焊 接道数

表5桥位典型焊缝坡口形式（拱肋顶底板、腹板对接焊缝)

板厚组合 接头部位44+44/4848+48

Q 5 0 0 q E + Q500qE顶、底板

对接

接头形式

焊道布置

焊接材料

16+16/20 Q 3 7 0 q E + Q370qE/Q500qE

LLLLCMCLLLI

w

666

z2、

质衬垫

767

20+20 Q370qE

+ Q370qE

666

16+16Q500qE+

Q500qE

第1〜第3道焊 道用手工焊焊 接，其余焊道用 埋弧自动焊焊

接；控制实心焊 ER50-6(1.2) C03

丝打底厚度在6 + CJQ-1(04) mm〜8 mm之 SJlOlq间；对接间隙过 小或过大，可合 并或增加该层焊 接道数WH70Q (01.2)

80%Ar+20%C02 +MCJH65Q(SJ105q

ER50-6(1.2) C02 + CJQ-l(c|)4)

SJlOlq

44 +48/52 48+54

Q 5 0 0 q E + Q500qE腹板对接

第1道焊道用手 工焊焊接，其他 焊道用埋弧自动 焊焊接；控制实 心焊丝打底厚 度在6 mm〜8 mm之间；对接 间隙过小或过 大，可合并或增 加该层焊接道数

E621T1-GC

(社2)C02

E621T1-GC

(4)1.2)C02

(6) 焊缝外观检查。专用航道桥桥位定位焊完成后，

应将焊缝表面的飞溅、熔渣或药皮清除干净，并按照规范 要求进行焊缝外观检查，包括气孔、咬边、焊脚尺寸、焊 波和余高等质量标准必须满足规范要求。

(7)

焊缝无损检测（自检）。外观检查合格后，及

时督促施工单位对焊缝进行无损检测。专用航道桥工地 焊接数量多[每条桥面对接焊缝中有12处十字接头，全桥 将近有2 000多处十字接头（包括铁路桥面板和公路桥面 板）]、类型复杂，再加上现场调差需要，桥面板局部地方 原来在制造厂焊好的焊缝需要重新解开后再补焊，因此现 场无损检测工作变得异常重要：一要统一标准，二要规范 流程，三要结果可靠。另外，无损检测资料应及时整理，

(5)现场焊缝工艺参数控制。上面四项焊前检查确认 后，主要是从人（焊工）、材（焊材）、设（设备）、环 (作业安全环境和质量环境）和法（工艺）等5方面的检 查确认，这个过程属于过程能力预先鉴定（确认）。接下 来进入施焊环节，就需要对桥位各作业面上焊工作业是否

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特别是隐蔽焊缝的质量检验资料，为了不影响工程进度， 无损检测人员在焊缝外观质量合格的前提下，进行探伤检 测，同时根据检测结果出具“快报”，为现场的管理者提 供准确的信息，为后续施工做出及时判断和决策。专用航 道桥的工地焊接检验包括检查和验收两项内容，因而焊接 检验不能仅仅局限于焊接完毕后，应贯穿在焊接作业的全 过程中，即焊接施工前、焊接施工中和焊接完毕后。

(8)

度安排，监理与第三方检测单位分别在施工单位自检合格 的基础上各自抽检20%。监理抽检中发现不合格问题 的，一律下发监理通知单进行整改（监理抽检下发2 份监理通知单，一份是余高超限导致检测不合格，另一份 是焊缝内含气孔检测不合格）；第三方检测单位抽检不合 格的，以专题报告的方式向指挥部汇报，并由指挥部下达 整改通知（第三方检测发现检测不合格问题，主要是十字 接头焊缝未完好熔合和熔透）。

(9)

于环境多变；加之工人长时间连续焊接作业，容易产生疲 劳，导致工艺操作偏差和失误，进而产生焊接缺陷。因 此，在焊接中和无损检测后，均应加强焊缝缺陷的修补； 焊缝超标缺陷经修补处理后，其质量要求应符合原焊缝 的质量等级规定。根据监理现场巡视、检查验收情况，现 场桥位的焊缝缺陷主要是误引弧、焊缝表面高低不平、焊 瘤、未焊透、夹渣、气孔、凹坑、烧穿、飞溅等，但未发 现有焊接裂纹的现象。对检查中发现的各类焊缝缺陷，及 时进行了修补和重新探伤检测。

况，及时向指挥部汇报，及时开展了全桥范围内焊工职业 技能竞赛活动，有力保证了作业焊工资格和操作能力满足 桥位焊接的施工要求。

其次，前期针对桥位U类焊接安全风险高的情况，及 时要求施工单位对桥位焊接安全平台和安全环境保障进行 了标准化专门设计和完善，确保后期桥位焊接作业安全有 序，确保了整个大桥拼装架设和合龙。

再次，及时加强对焊缝焊中过程参数的连续监控及焊后 焊缝质量无损探伤检测并强化对焊接施工资料应及时整理， 特别是隐蔽焊缝的质量检验资料。为了不影响工程进度，无 损检测人员在焊缝外观质量合格的前提下，进行探伤检测； 同时根据检测结果出具“快报”，为现场的管理者提供准确 信息，为后续施工及吋做出了判断和决策与调整。

最后，监理倡导了基于“人、机、料、法、环”的 “全员、全面、全过程”的工地桥位焊接质量管理与控 制，防止和杜绝3种“低级错误”。

通过对沪通长江大桥天生港专用航道桥桥位焊接质量 的监理管理与控制实践，一致认为：焊接工序在特大钢结 构桥梁制造、拼装架设工程中是具有否决权的关键性重点 工序，必须严格贯彻执行全面质量管理的基本思想，确保 拼装架设焊接质量，确保特大桥梁的安全运营。

参考文献：

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[2] 高宗余，梅新咏，徐伟，等.沪通长江大桥总体设计[J].桥梁 建设，2015 (6) : 1-6.

[3] 侯健，彭振华，张燕飞.沪通长江大桥天生港专用航道桥设计

监理焊缝抽检与第三方检测。按照指挥部管理制

焊缝缺陷修补。专用航道桥桥位焊接过程中由

3焊缝质量检查验收

沪通长江大桥专用航道桥桥位所有焊缝通过验收，经

[J].桥梁建设，2015 (6) : 53-57.

[4] 梅新咏，侯健，刘琳杰.沪通长江大桥非通航孔桥设计[J].桥 梁建设，2015 (6) : 58-62.

[5] 李彦国，朱新华，刘志刚，等.沪通长江大桥天生港专用航 道桥Q500qE钢焊接工艺试验研究[J].世界桥梁，2018(1): 61-65.

[6] 李进洲，王远立.沪通长江大桥112m钢桁梁墩顶临时连接件焊

自检、监理抽检、第三方检测站等无损检测，超声波检测 一次探伤合格率高达99.8%,二次合格率为100%,射线 检测一次探伤合格率高达98.6%,二次合格率为100%。

4结语

目前，沪通长江大桥专用航道桥公路层已完成沥青桥

接质量控制[J].铁道标准设计，2017 (6) : 81-87.

[7] 张定海.沪通长江大桥T形贴角焊缝超声波检测工艺研究[J]. 世界桥梁，2018 ( 1 ) : 71-75.

面的铺装施工，铁路层已完成UHPC铺装层施工并开始上 砟。监理在对桥位焊接质量控制过程中，结合大桥现场钢 梁拼装架设条件和作业环境，及时督促施工单位对前期焊 接工艺进行了动态调整，包括大间隙对接焊接、焊接顺序 和方向优化、十字接头焊接细节处理。

首先，针对现场检查发现焊接工人资质鱼龙混杂的情

收稿日期：2019-07-05

作者简介：李进洲，工学博士，高级工程师，任职于中铁第四勘察 设计院有限公司。

通信地址：湖北省武汉市武昌区水厂路33号欧景园4栋3单元 502室中铁第四勘察设计院。E-mail: 769372167@qq.com

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