V型墩平衡架内外支撑施工方法

葛栋

中交三航局第三工程有限公司

V型墩平衡架内外支撑施工方法

葛栋

中交三航局第三工程有限公司

本文阐述了华渡桥V型墩预应力混凝土连续刚构斜腿采用贝雷片平衡架内外支撑施工方法和采取的相关技术措施，以及对施工中V构体系形成分四个阶段重点进行结构分析。

V型墩连续刚构；斜腿；平衡架；外置式劲性型钢骨架；临时支墩

1 工程概况

锡溧漕河北接京杭运河苏南段，南连芜申运河，是京杭运河的重要次干航道。在长江三角洲高等级航道网布局规划方案“两纵两横”中，锡溧漕河为一纵的重要组成部分，规划为Ⅲ级航道。

华渡桥位于常州市武进区礼嘉镇华渡村，是锡溧漕河(常州段)航道整治工程改建桥梁之一。主桥上部结构采用50m+80m+50m三跨V型墩预应力混凝土连续刚构，桥宽11m。主梁为单箱单室变截面、直腹式三向预应力结构，预应力采用Ф15.24mm钢绞线和Ф32mm精轧螺纹钢张拉体系。V型墩结构由墩座和两个斜腿与其顶部主梁0#块段组成倒三角形结构，V型墩两斜腿为等截面实体矩形板式预应力钢筋混凝土结构。斜腿轴线与墩中心线交角50°，从墩座到0#块箱梁底板中跨侧布设8束9-Ф15.24mm预应力钢束，边跨侧布设10束9-Ф15.24mm预应力钢束，上下固结，即V型墩两斜腿上端与主梁0#块段刚性连接，下端与承台墩座刚性连接，从而形成连续刚构（见图1）。

图1 V型墩预应力混凝土连续钢构

虽然该种桥型结构独特、简洁美观，且可适当减小主梁截面结构高度，但V型墩刚度较大，其梁体内力受混凝土收缩徐变影响较突出，设计技术要求及施工技术难度均较大，故该种结构型式的桥梁较少见。

2 结构特点

V型墩及0#块段区域属于三维空间结构体系，构造比较复杂，是V构桥梁的受力关键位置，V型墩及0#块段支架分内、外支撑，浇筑该区域混凝土的过程中，结构极易受支架变形的影响产生裂缝，因此支架必须有足够的强度、刚度和稳定性，从而减少浇筑后的混凝土受支架变形的影响，保证V型墩结构外形尺寸和施工质量，以及在外部荷载作用下斜腿不产生拉应力。

3 施工技术难点

1)V型墩斜腿与0#块段形成倒三角形结构，其内夹角达80°。两只斜腿未形成倒三角之前，其混凝土结构自身及支架将承受很大的水平力，如何保证支架的刚度和稳定性以克服水平力，从而确保浇筑混凝土过程中斜肢根部内侧混凝土不开裂。

2)V型墩斜腿为等截面实体矩形板式截面，如何保证截面尺寸和预应力管道精确定位。

3)如何准确、全面地测定V型墩斜腿施工过程中的变位，以控制0#块段线形。

4)采用何种施工支撑体系，以保证经济、合理、安全地施工。

4 施工方法选定

在考虑本桥施工方案时，参考了国内外类似结构体系桥梁的施工方法，目前较常用的施工方法包括两种：①平衡架内外支撑加水平预应力拉杆相结合方法；②万能杆件平衡架内支撑方案。通过对比，并结合V型墩结构特点及施工条件等具体情况，决定采用平衡架内外支撑加水平预应力拉杆相结合方法施工，采用该法施工时，V型墩施工用支架由内侧平衡架和外置式劲性型钢骨架组成，外置式劲性型钢骨架由斜腿内侧外置式劲性型钢骨架和斜腿外侧外置式劲性型钢骨架组成。

5 施工方法说明

V构体系分如下四个阶段施工形成：①临时支墩+外侧外置式劲性型钢骨架；②内侧外置式劲性型钢骨架+平衡架+水平预应力拉杆；③普通钢筋混凝土结构+水平预应力拉杆；④预应力混凝土永久结构。本桥V型墩与0#块段支架相结合考虑，同步实施。混凝土分三次浇筑：第一次浇筑墩座（含斜腿根部0.2m）；第二次对称浇筑2只斜腿，高度至主梁底板下缘；第三次浇筑0#块段，并张拉预应力钢束后形成整体倒三角形预应力结构。其中V型墩身斜腿施工时先安装外侧外置式劲性型钢骨架及外模，再绑扎斜腿钢筋、固定预应力钢束和安装内模，然后安装内侧外置式劲性型钢骨架、平衡架和水平预应力拉杆，最后通过收紧拉杆调整模板。具体施工方法如下：

5.1 第一阶段施工

5.1.1 承台、墩座施工

承台、墩座施工时，预埋斜腿预应力钢束固定端P锚、塑料波纹管、外侧外置式劲性型钢骨架支墩和斜肢钢筋等。斜腿根部0.2m与墩座一起浇筑混凝土以作为施工缝。

5.1.2 临时支墩

为了增强稳定性和以后0#块段施工的，在承台纵桥向两侧布设2根Φ1.2m的钻孔灌注桩，并在桩顶浇筑0.8m×1.3m的钢筋混凝土盖梁形成整体外侧外置式劲性型钢骨架临时支墩，临时支墩顶面与主墩承台等高。

5.1.3 外侧外置式劲性型钢骨架

外侧外置式劲性型钢骨架与斜腿外模同步安装。外侧外置式劲性型钢骨架每侧对称布置3道，分别用竖向36＃双拼工字钢压住斜腿外模横向围檩，并用3组36＃双拼工字钢分别作为斜腿上、下端斜支撑。上端斜支撑上口与竖向36#双拼工字钢焊接，下口与临时支墩顶预埋钢板焊接；下端斜支撑上口与竖向36#双拼工字钢焊接，下口与主墩承台顶预埋钢板焊接。同时考虑到平衡临时支墩由于上端斜支撑产生的水平力，增设3道水平向25#双拼工字钢拉杆，水平拉杆两端分别与上、下端斜支撑的下口钢板焊接形成整体的外侧外置式劲性型钢骨架。

外侧外置式劲性型钢骨架布置具体详见图2。

5.2 第二阶段施工

5.2.1 钢筋绑扎及模板安装

外侧外置式劲性型钢骨架及外模安装完毕后进行斜腿钢筋焊接及绑扎，并同步固定斜腿预应力钢束管道，然后安装内模及端模。

5.2.2 内侧外置式劲性型钢骨架

内、外侧外置式劲性型钢骨架相互对应布置。内侧外置式劲性型钢骨架同样是由3道6组36＃双拼工字钢与“T”字型平衡架顶面36＃双拼工字钢对应焊接成整体后形成倒三角骨架，以压住2只斜腿内侧模板的横向围檩，增强斜腿内模横向刚度。

5.2.3 平衡架

平衡架采用横桥向布置双排双层贝雷片作为两斜腿间的内平衡架竖向支撑，贝雷片顶面安放砂筒后再顺桥向布设3道36＃双拼工字钢，形成“T”字型整体平衡架，同时考虑到内侧外置式劲性型钢骨架及平衡架的整体稳定性，以及作为0#块段底模支架，因此对应增加3道25＃双拼工字钢内撑，以增强顶面36＃双拼工字钢的刚度。

事先在墩座顶面浇筑正方形混凝土垫块调节平衡架高度，平衡架落在混凝土墩顶的双拼25#工字钢上，接触面间均用预埋钢板固结成整体，以增加内侧平衡架的稳定性。

图2 外侧外置式劲性型钢骨架布置图

5.2.4 预应力水平拉杆

内、外侧外置式劲性型钢骨架、内侧平衡架三者一一对应，通过顺桥向水平设置的3排共9根JL32精轧螺纹钢拉杆将三者连成整体，也就是将两只斜腿模板形成整体，同时平衡施工时作用在外侧外置式劲性型钢骨架上的水平力。

内侧外置式劲性型钢骨架布置具体详见图3。

5.3 第三阶段施工

V型墩2只斜腿混凝土采取对称一次性浇筑成型，且高差需控制在1.0m以内，以确保平衡架的稳定。浇筑结束时，需在斜腿顶部埋设部分钢筋，并在斜腿混凝土接头处需处理成锯齿形,以增强新旧混凝土断面的抗剪能力。

图3 内侧外置式劲性型钢骨架及平衡架布置图(单位：m)

5.4 第四阶段施工

本桥0#块段长20m，与V型墩斜腿刚性连接，相当于倒三角形结构合拢段。该部位结构受力复杂、技术含量高、施工难度大。其混凝土重量直接作用于斜腿顶端，并将在斜腿根部产生很大的负弯矩，为防止浇筑混凝土后斜腿根部内侧混凝土开裂，采取在0#块段混凝土浇筑前预先张拉2只斜腿上的9根JL32精轧螺纹钢水平预应力拉杆。

V型墩施工完成后，进行0#块段支架补充加固、立模、绑扎钢筋、预埋波纹管浇筑混凝土，并待混凝土达设计强度后，先张拉0#块段纵向、横向预应力束，然后张拉斜腿预应力束，使之进行结构体系转换，最终形成预应力混凝土永久结构。

6 施工监测

1)为防止施工过程中其根部内侧混凝土开裂，浇筑混凝土之时用仪器采集数据，对其变位跟踪量测。顶端最大向外位移仅3mm，证明平衡架和劲性钢骨架整体刚度较强。

2)观测平衡架纵、横向稳定和变位。

3)监测0#块段支架弹性和非弹性变形，以控制其线性。

7 施工体会

1)平衡架内外支撑加水平预应力拉杆相结合方法作为V型墩施工支撑系统安全、稳定、可靠。

2)外侧外置式劲性型钢骨架与斜腿外模同步安装方便斜腿钢筋安装施工操作，且内、外侧外置式劲性型钢骨架及平衡架支撑体系刚度大，直接作为0#块段施工支架，可节约工程成本，加快施工进度。

3)采用Ф1.2m钻孔灌注桩基础和钢筋混凝土盖梁形成临时支墩与主承台共同作为V型墩与0#块段施工支架的承力基础，具有基础刚度大、下沉变形小，以及方便施工支架搭设和保证整体稳定性等特点。

4)实践证明：华渡桥2座V型墩施工未发生任何质量事故，且拆模后外观光洁，平衡架内外支撑加水平预应力拉杆相结合方法施工V型墩是可行的。

[1]锡溧漕河(常州段)航道整治工程华渡桥施工图设计.

[2]锡溧漕河(常州段)航道整治工程华渡桥V墩及0#块段施工技术方案.

[3]锡溧漕河(常州段)航道整治工程华渡桥施工监测报告.

[4]JTG/T F50－2011.公路桥涵施工技术规范[S].