V型墩平衡架內外支撐施工方法

葛棟

中交三航局第三工程有限公司

V型墩平衡架內外支撐施工方法

葛棟

中交三航局第三工程有限公司

本文闡述了華渡橋V型墩預應力混凝土連續剛構斜腿采用貝雷片平衡架內外支撐施工方法和采取的相關技術措施，以及對施工中V構體系形成分四個階段重點進行結構分析。

V型墩連續剛構；斜腿；平衡架；外置式勁性型鋼骨架；臨時支墩

1 工程概況

錫溧漕河北接京杭運河蘇南段，南連蕪申運河，是京杭運河的重要次干航道。在長江三角洲高等級航道網布局規劃方案“兩縱兩橫”中，錫溧漕河為一縱的重要組成部分，規劃為Ⅲ級航道。

華渡橋位于常州市武進區禮嘉鎮華渡村，是錫溧漕河(常州段)航道整治工程改建橋梁之一。主橋上部結構采用50m+80m+50m三跨V型墩預應力混凝土連續剛構，橋寬11m。主梁為單箱單室變截面、直腹式三向預應力結構，預應力采用Ф15.24mm鋼絞線和Ф32mm精軋螺紋鋼張拉體系。V型墩結構由墩座和兩個斜腿與其頂部主梁0#塊段組成倒三角形結構，V型墩兩斜腿為等截面實體矩形板式預應力鋼筋混凝土結構。斜腿軸線與墩中心線交角50°，從墩座到0#塊箱梁底板中跨側布設8束9-Ф15.24mm預應力鋼束，邊跨側布設10束9-Ф15.24mm預應力鋼束，上下固結，即V型墩兩斜腿上端與主梁0#塊段剛性連接，下端與承臺墩座剛性連接，從而形成連續剛構（見圖1）。

圖1 V型墩預應力混凝土連續鋼構

雖然該種橋型結構獨特、簡潔美觀，且可適當減小主梁截面結構高度，但V型墩剛度較大，其梁體內力受混凝土收縮徐變影響較突出，設計技術要求及施工技術難度均較大，故該種結構型式的橋梁較少見。

2 結構特點

V型墩及0#塊段區域屬于三維空間結構體系，構造比較復雜，是V構橋梁的受力關鍵位置，V型墩及0#塊段支架分內、外支撐，澆筑該區域混凝土的過程中，結構極易受支架變形的影響產生裂縫，因此支架必須有足夠的強度、剛度和穩定性，從而減少澆筑后的混凝土受支架變形的影響，保證V型墩結構外形尺寸和施工質量，以及在外部荷載作用下斜腿不產生拉應力。

3 施工技術難點

1)V型墩斜腿與0#塊段形成倒三角形結構，其內夾角達80°。兩只斜腿未形成倒三角之前，其混凝土結構自身及支架將承受很大的水平力，如何保證支架的剛度和穩定性以克服水平力，從而確保澆筑混凝土過程中斜肢根部內側混凝土不開裂。

2)V型墩斜腿為等截面實體矩形板式截面，如何保證截面尺寸和預應力管道精確定位。

3)如何準確、全面地測定V型墩斜腿施工過程中的變位，以控制0#塊段線形。

4)采用何種施工支撐體系，以保證經濟、合理、安全地施工。

4 施工方法選定

在考慮本橋施工方案時，參考了國內外類似結構體系橋梁的施工方法，目前較常用的施工方法包括兩種：①平衡架內外支撐加水平預應力拉桿相結合方法；②萬能桿件平衡架內支撐方案。通過對比，并結合V型墩結構特點及施工條件等具體情況，決定采用平衡架內外支撐加水平預應力拉桿相結合方法施工，采用該法施工時，V型墩施工用支架由內側平衡架和外置式勁性型鋼骨架組成，外置式勁性型鋼骨架由斜腿內側外置式勁性型鋼骨架和斜腿外側外置式勁性型鋼骨架組成。

5 施工方法說明

V構體系分如下四個階段施工形成：①臨時支墩+外側外置式勁性型鋼骨架；②內側外置式勁性型鋼骨架+平衡架+水平預應力拉桿；③普通鋼筋混凝土結構+水平預應力拉桿；④預應力混凝土永久結構。本橋V型墩與0#塊段支架相結合考慮，同步實施。混凝土分三次澆筑：第一次澆筑墩座（含斜腿根部0.2m）；第二次對稱澆筑2只斜腿，高度至主梁底板下緣；第三次澆筑0#塊段，并張拉預應力鋼束后形成整體倒三角形預應力結構。其中V型墩身斜腿施工時先安裝外側外置式勁性型鋼骨架及外模，再綁扎斜腿鋼筋、固定預應力鋼束和安裝內模，然后安裝內側外置式勁性型鋼骨架、平衡架和水平預應力拉桿，最后通過收緊拉桿調整模板。具體施工方法如下：

5.1 第一階段施工

5.1.1 承臺、墩座施工

承臺、墩座施工時，預埋斜腿預應力鋼束固定端P錨、塑料波紋管、外側外置式勁性型鋼骨架支墩和斜肢鋼筋等。斜腿根部0.2m與墩座一起澆筑混凝土以作為施工縫。

5.1.2 臨時支墩

為了增強穩定性和以后0#塊段施工的，在承臺縱橋向兩側布設2根Φ1.2m的鉆孔灌注樁，并在樁頂澆筑0.8m×1.3m的鋼筋混凝土蓋梁形成整體外側外置式勁性型鋼骨架臨時支墩，臨時支墩頂面與主墩承臺等高。

5.1.3 外側外置式勁性型鋼骨架

外側外置式勁性型鋼骨架與斜腿外模同步安裝。外側外置式勁性型鋼骨架每側對稱布置3道，分別用豎向36＃雙拼工字鋼壓住斜腿外模橫向圍檁，并用3組36＃雙拼工字鋼分別作為斜腿上、下端斜支撐。上端斜支撐上口與豎向36#雙拼工字鋼焊接，下口與臨時支墩頂預埋鋼板焊接；下端斜支撐上口與豎向36#雙拼工字鋼焊接，下口與主墩承臺頂預埋鋼板焊接。同時考慮到平衡臨時支墩由于上端斜支撐產生的水平力，增設3道水平向25#雙拼工字鋼拉桿，水平拉桿兩端分別與上、下端斜支撐的下口鋼板焊接形成整體的外側外置式勁性型鋼骨架。

外側外置式勁性型鋼骨架布置具體詳見圖2。

5.2 第二階段施工

5.2.1 鋼筋綁扎及模板安裝

外側外置式勁性型鋼骨架及外模安裝完畢后進行斜腿鋼筋焊接及綁扎，并同步固定斜腿預應力鋼束管道，然后安裝內模及端模。

5.2.2 內側外置式勁性型鋼骨架

內、外側外置式勁性型鋼骨架相互對應布置。內側外置式勁性型鋼骨架同樣是由3道6組36＃雙拼工字鋼與“T”字型平衡架頂面36＃雙拼工字鋼對應焊接成整體后形成倒三角骨架，以壓住2只斜腿內側模板的橫向圍檁，增強斜腿內模橫向剛度。

5.2.3 平衡架

平衡架采用橫橋向布置雙排雙層貝雷片作為兩斜腿間的內平衡架豎向支撐，貝雷片頂面安放砂筒后再順橋向布設3道36＃雙拼工字鋼，形成“T”字型整體平衡架，同時考慮到內側外置式勁性型鋼骨架及平衡架的整體穩定性，以及作為0#塊段底模支架，因此對應增加3道25＃雙拼工字鋼內撐，以增強頂面36＃雙拼工字鋼的剛度。

事先在墩座頂面澆筑正方形混凝土墊塊調節平衡架高度，平衡架落在混凝土墩頂的雙拼25#工字鋼上，接觸面間均用預埋鋼板固結成整體，以增加內側平衡架的穩定性。

圖2 外側外置式勁性型鋼骨架布置圖

5.2.4 預應力水平拉桿

內、外側外置式勁性型鋼骨架、內側平衡架三者一一對應，通過順橋向水平設置的3排共9根JL32精軋螺紋鋼拉桿將三者連成整體，也就是將兩只斜腿模板形成整體，同時平衡施工時作用在外側外置式勁性型鋼骨架上的水平力。

內側外置式勁性型鋼骨架布置具體詳見圖3。

5.3 第三階段施工

V型墩2只斜腿混凝土采取對稱一次性澆筑成型，且高差需控制在1.0m以內，以確保平衡架的穩定。澆筑結束時，需在斜腿頂部埋設部分鋼筋，并在斜腿混凝土接頭處需處理成鋸齒形,以增強新舊混凝土斷面的抗剪能力。

圖3 內側外置式勁性型鋼骨架及平衡架布置圖(單位：m)

5.4 第四階段施工

本橋0#塊段長20m，與V型墩斜腿剛性連接，相當于倒三角形結構合攏段。該部位結構受力復雜、技術含量高、施工難度大。其混凝土重量直接作用于斜腿頂端，并將在斜腿根部產生很大的負彎矩，為防止澆筑混凝土后斜腿根部內側混凝土開裂，采取在0#塊段混凝土澆筑前預先張拉2只斜腿上的9根JL32精軋螺紋鋼水平預應力拉桿。

V型墩施工完成后，進行0#塊段支架補充加固、立模、綁扎鋼筋、預埋波紋管澆筑混凝土，并待混凝土達設計強度后，先張拉0#塊段縱向、橫向預應力束，然后張拉斜腿預應力束，使之進行結構體系轉換，最終形成預應力混凝土永久結構。

6 施工監測

1)為防止施工過程中其根部內側混凝土開裂，澆筑混凝土之時用儀器采集數據，對其變位跟蹤量測。頂端最大向外位移僅3mm，證明平衡架和勁性鋼骨架整體剛度較強。

2)觀測平衡架縱、橫向穩定和變位。

3)監測0#塊段支架彈性和非彈性變形，以控制其線性。

7 施工體會

1)平衡架內外支撐加水平預應力拉桿相結合方法作為V型墩施工支撐系統安全、穩定、可靠。

2)外側外置式勁性型鋼骨架與斜腿外模同步安裝方便斜腿鋼筋安裝施工操作，且內、外側外置式勁性型鋼骨架及平衡架支撐體系剛度大，直接作為0#塊段施工支架，可節約工程成本，加快施工進度。

3)采用Ф1.2m鉆孔灌注樁基礎和鋼筋混凝土蓋梁形成臨時支墩與主承臺共同作為V型墩與0#塊段施工支架的承力基礎，具有基礎剛度大、下沉變形小，以及方便施工支架搭設和保證整體穩定性等特點。

4)實踐證明：華渡橋2座V型墩施工未發生任何質量事故，且拆模后外觀光潔，平衡架內外支撐加水平預應力拉桿相結合方法施工V型墩是可行的。

[1]錫溧漕河(常州段)航道整治工程華渡橋施工圖設計.

[2]錫溧漕河(常州段)航道整治工程華渡橋V墩及0#塊段施工技術方案.

[3]錫溧漕河(常州段)航道整治工程華渡橋施工監測報告.

[4]JTG/T F50－2011.公路橋涵施工技術規范[S].