建筑用大型鑄鋼件焊接工程質(zhì)量控制
在大型鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)中，鑄鋼件應(yīng)用廣泛，以建筑節(jié)點(diǎn)為例，鋼鑄件的使用具有顯著的優(yōu)越性，其可自由鑄造成各種形狀，自由度大，適應(yīng)多方向傳力，可有效改善節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分布，也避免出現(xiàn)焊縫重疊的問(wèn)題，減小焊接殘余應(yīng)力，保證鋼結(jié)構(gòu)的整體可靠性。文章首先分析了建筑工程中鑄鋼件的應(yīng)用，其后具體探討了建筑用大型鑄鋼件焊接工程質(zhì)量控制，最后就工程案例展開(kāi)了詳細(xì)論述，以為其他工程提供一定的參考。
鑄鋼件；鑄鋼節(jié)點(diǎn)；質(zhì)量控制
1．引言
工程用鑄鋼件包括厚壁鑄鋼管、鑄鋼支座以及各種鑄鋼節(jié)點(diǎn)，為了保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量，必須要在設(shè)計(jì)、選材、鑄造、加工及安裝整個(gè)過(guò)程中均把好質(zhì)量關(guān)，尤其是鑄鋼件焊接難度較大， 需充分考慮變形控制與焊接應(yīng)力釋放等問(wèn)題。基于此，文章主要圍繞焊接工程質(zhì)量控制這一要點(diǎn)展開(kāi)具體分析。
2．建筑工程中鑄鋼件的應(yīng)用
現(xiàn)階段，我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展迅猛，如：近年來(lái)昆明新國(guó)際機(jī)場(chǎng)、夙凰衛(wèi)視國(guó)際傳媒中心、廣州火車(chē)南站的興建，鋼結(jié)構(gòu)跨度愈來(lái)愈大，其節(jié)點(diǎn)處連接肢桿數(shù)量眾多、受力復(fù)雜、荷載大，常規(guī)節(jié)點(diǎn)連接方式（相貫管節(jié)點(diǎn)、空心球節(jié)點(diǎn)、板式節(jié)點(diǎn)、鉸接節(jié)點(diǎn)等）已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足工程需求。在此背景下，鑄鋼節(jié)點(diǎn)和其他鑄鋼件逐漸被用于代替結(jié)構(gòu)中連接節(jié)點(diǎn)，適用于交匯數(shù)量多、交角小、制作復(fù)雜、受力要求 以及難以焊接的節(jié)點(diǎn)位置， 真正展現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的“精確美”，目前鑄鋼節(jié)點(diǎn)在大型場(chǎng)館、火車(chē)站雨篷、商場(chǎng)共享空間等應(yīng)用均十分廣泛。
根據(jù)鑄鋼件的實(shí)際應(yīng)用情況分析，可將其優(yōu)缺點(diǎn)歸納如下：
（1）優(yōu)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)處美觀；減小節(jié)點(diǎn)處焊接應(yīng)力；節(jié)點(diǎn)傳力更加明確；（2）缺點(diǎn)：鑄鋼件的可焊性相對(duì)技術(shù)性高；對(duì)焊接變形要求高。由此顯示，在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中，必須重視鑄鋼件焊接問(wèn)題，加強(qiáng)全過(guò)程的質(zhì)量控制，由此保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全可靠。
3．建筑用大型鑄鋼件焊接工程質(zhì)量控制
建筑用大型鑄鋼件焊接工藝流程為“組裝—清理—焊接—檢測(cè)—補(bǔ)焊”，現(xiàn)主要就各個(gè)步驟的質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行分析：
（1）組裝質(zhì)量控制要點(diǎn)：在組裝前，做好鑄鋼件的檢查工作，包括尺寸、數(shù)量、加工精度等等，要求均與圖紙、工藝要點(diǎn)等相符；完成組裝工作后，也需做好自檢、互檢，確認(rèn)無(wú)誤后交由專(zhuān)檢人員驗(yàn)收，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)報(bào)告處理。（2）清理質(zhì)量控制要點(diǎn)：清除焊鋼板表面吸附水分；清除焊接接頭鐵銹、油漆等雜物； 清除焊接邊緣、坡口表面氧化皮、鐵銹、油脂等。（3）焊接質(zhì)量控制要點(diǎn)：控制焊接環(huán)境，包括防風(fēng)控制、相對(duì)濕度控制，要求焊接作業(yè)區(qū)風(fēng)速＞2m/s，需搭設(shè)防風(fēng)棚，作業(yè)區(qū)相對(duì)濕度控制在80%以?xún)?nèi)；鋼柱兩端鑄鋼件安裝時(shí)，先完成下端鑄鋼件焊接，并根據(jù)實(shí)際焊接收縮量調(diào)整另一端鑄鋼件尺寸；焊接后，通過(guò)加熱、保溫、超聲沖擊的方式，減小焊接殘余應(yīng)力；對(duì)鑄件、焊口展開(kāi)檢測(cè)工作，為質(zhì)量控制提供可靠依據(jù)：1.焊口100%無(wú)損檢測(cè)；2.鑄件探傷：依據(jù)《鑄鋼件超聲檢測(cè) 第1部分：一般用途鑄鋼件》（GB/ T7233.1-2009）[1]，進(jìn)行超聲波100%檢測(cè)；變界面、有疑問(wèn)位置嚴(yán)禁采用超聲波探傷，可采用磁粉表面探傷、滲透法探傷，質(zhì)量等級(jí) II級(jí)。（4）補(bǔ)焊質(zhì)量控制要點(diǎn)：要求補(bǔ)焊不得影響構(gòu)件機(jī)械性能， 滿(mǎn)足探傷要求，做好補(bǔ)焊記錄工作。
4．實(shí)例分析
工程概況
本工程由體操館、綜合館及歷史博物館等組成，體操館、綜合館鋼結(jié)構(gòu)由斜鋼管柱、直鋼管柱、環(huán)行桁架、拱行桁架組成， 體操館邊端位置設(shè)置有長(zhǎng)度約25m的懸挑結(jié)構(gòu)，綜合館屋蓋為鋼結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)網(wǎng)架；歷史博物館位于體操館和綜合館間，分為展覽廳和展覽館，展覽廳內(nèi)設(shè)有核心筒鋼結(jié)構(gòu)，布置10根箱型鋼柱，鋼柱間鋼梁連接，展覽廳外圍四周設(shè)4道鋼桁架，鋼桁架布置于鋼柱上；展覽館呈半球形，最高點(diǎn)位置高度為18m。本工程鋼材總量約1.1萬(wàn)t，材質(zhì)Q345B，鋼板最厚100mm。鋼板采用焊接 H型鋼、鋼管、箱形梁等，厚度＜40mm的鋼板占80%以上。
施工工藝流程
本工程鋼結(jié)構(gòu)施工工藝流程如下：首先是鋼構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)、預(yù)埋件安裝、起重設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，若全部檢驗(yàn)合格，則準(zhǔn)備工作就緒，開(kāi)始正式進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的安裝。通過(guò)板材和管材對(duì)焊接試驗(yàn)、鋼管節(jié)點(diǎn)拼焊試驗(yàn)、箱形梁節(jié)點(diǎn)拼焊試驗(yàn)、箱形桁架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)、管桁架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，然后進(jìn)行焊接、高強(qiáng)螺栓施工， 若驗(yàn)收不合格則責(zé)成承包商整改，若合格則進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的涂裝， 若涂裝不合格則責(zé)成承包商整改，合格則開(kāi)始進(jìn)行金屬屋面板安裝，驗(yàn)收合格后進(jìn)入下道工序。
鑄鋼節(jié)點(diǎn)、鑄鋼件質(zhì)量控制
鑄鋼節(jié)點(diǎn)的施工要求、表面質(zhì)量、允許誤差、無(wú)損檢測(cè)、內(nèi)部缺陷翻修等均應(yīng)符合《鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》
文章以實(shí)際工程為例，對(duì)水下鉆孔整體性爆破技術(shù)的施工特點(diǎn)以及施工難點(diǎn)進(jìn)行了全面的分析，并提出具體的整改方案，工程施工后滿(mǎn)足了施工要求，可為類(lèi)似工程提供參考。
爆破施工；跟蹤監(jiān)測(cè)；水下爆破管理
1．工程概況
昌江特大橋需跨過(guò)昌江河道，還需跨越水塘、水泥路。全長(zhǎng)1068.79m，主橋橋址位于Ⅴ級(jí)通航河道，雙向均可通航。昌江河道的水流量變化較大，因?yàn)槭艿浇邓a(bǔ)給的影響，經(jīng)過(guò)勘察發(fā)現(xiàn)，常水位的標(biāo)高為22.1m，河道具體的水深為10m，近年來(lái)， 經(jīng)過(guò)考察發(fā)現(xiàn)，如果遭遇洪水，常水位標(biāo)高達(dá)到32.75m。
橋梁的橋墩主要有3個(gè)，具體的標(biāo)高為：1#墩樁頂標(biāo)高： 16.797m，2#墩樁頂標(biāo)高：9.697m，3#墩樁頂標(biāo)高：14.597m， 建設(shè)的位置均處于昌江河道中，橋墩的形狀經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)均為圓形墩，承臺(tái)的尺寸為12.4×14.5m×4m，形狀為八角承臺(tái)；承臺(tái)的 建設(shè)均需嵌入巖石。在施工的過(guò)程中，需應(yīng)用到鉆孔樁基礎(chǔ)。橋臺(tái)建筑均選擇空心橋臺(tái)，墩柱所應(yīng)用的為圓端形，通過(guò)對(duì)跨度和地質(zhì)條件的分析，樁徑分別為φ1m、φ1.25m、φ2m。
2．總體施工方案策劃
施工前，對(duì)橋址條件進(jìn)行了仔細(xì)的調(diào)研，然后確定使用水下鉆孔爆破施工方法進(jìn)行施工，施工設(shè)備選擇型號(hào)為YQ100A的潛孔鉆。
（1）鉆孔方法的確定。在進(jìn)行鉆孔時(shí)，應(yīng)用的設(shè)備為100型 潛孔沖擊鉆，具體的施工方法為：精確定位鉆孔平臺(tái)，為了確保平臺(tái)在作業(yè)時(shí)不會(huì)發(fā)生移動(dòng)，將絞錨機(jī)上的鋼絲進(jìn)行收緊處理， 并收緊的鋼絲；憑借套管壓至巖層表面，然后進(jìn)行鉆頭的下放， 將巖石進(jìn)行打碎，最后，將高壓水泵和主鉆桿進(jìn)行連接，清除孔內(nèi)石渣，就得到了鉆孔[1]。（2）確定炸藥放置方法。通過(guò)對(duì)實(shí)際 的地質(zhì)情況進(jìn)行分析，確定使用的炸藥具體為乳膠炸藥，其參數(shù)具體為:孔徑的長(zhǎng)度為70mm，孔徑的長(zhǎng)度為400mm，炸藥的重量2008）的要求[2]。（1）當(dāng)鑄鋼節(jié)點(diǎn)存在內(nèi)部缺陷（如氣孔、縮孔、裂紋等），若是缺陷深度＜20%鑄件壁厚（＜25mm），缺陷面積＜65cm2，可焊接修補(bǔ)；若是超過(guò)上述尺寸，則必須經(jīng)設(shè)計(jì)同意編寫(xiě)詳細(xì)的焊接修補(bǔ)方案后才能進(jìn)行焊接修補(bǔ)；當(dāng)出現(xiàn)下列情形之一時(shí)，鑄鋼節(jié)點(diǎn)為報(bào)廢件，不允許修補(bǔ)：1.鑄造裂紋深度＞70%鑄件壁厚；2.二次返修后達(dá)不到指標(biāo)要求[3-4]。（2）超聲波探傷時(shí)鑄鋼節(jié)點(diǎn)與其他構(gòu)件連接的部位，系指焊接坡口向外延伸150mm區(qū)域，以及耳板上銷(xiāo)軸連接孔四周150mm區(qū)域，需要進(jìn)行100%超聲波探傷檢測(cè)，其他位置若是具備超聲波探傷條件，也作100%超聲波檢測(cè)。超聲波檢測(cè)應(yīng)按照《鑄鋼件超聲檢測(cè)第1部分：一般用途鑄鋼件》（GB/T7233.1-2009）。（3）鑄鋼 及合金零部件的要求。①鑄鋼零部件在熱處理及粗加工后應(yīng)進(jìn)行100%的超聲波探傷檢驗(yàn)，并達(dá)到GB/T7233規(guī)定的二級(jí)以上，必 要時(shí)還應(yīng)補(bǔ)做滲透或磁粉探傷，合格后方可出廠。②尺寸偏差不應(yīng)大于《鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CECS235-2008）報(bào)批稿的要求。③鑄鋼材質(zhì)：采用調(diào)質(zhì)或參稀土元素并正火處理。室溫沖擊功＞50J，伸長(zhǎng)率＞22%，σ0.2≥300Mpa，并具有良好的焊接 性能[5]。
綜述，鑄鋼件在各行各業(yè)中均得到了廣泛應(yīng)用，其具有重量限制小、原料利用范圍廣等諸多特點(diǎn)。在建筑用大型鑄鋼件施工中， 焊接作為一項(xiàng)重要工序，必須做好質(zhì)量控制，規(guī)范開(kāi)展組裝、清理、焊接、檢測(cè)、補(bǔ)焊工作，保證鑄鋼件施工質(zhì)量滿(mǎn)足規(guī)范要求， 確保整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)安全、可靠，打造真正的優(yōu)質(zhì)精品工程.
