橋梁V型橋墩施工技術研究

□文/宗東進 盧國國

1 工程概況

某橋梁全長811 m，橋寬42 m，橋墩全部采用空間多曲面V型墩。V型墩跨徑有25、20 m兩種，中心高分別為10、8 m，斜腿間夾角均為102.7°。順橋向，V墩兩斜腿頂部通過系桿（系桿內布置8束φj15.2mm預應力鋼絞線）連接成整體，系桿截面為高度1.2 m，上口寬1.5 m，下口寬2 m的梯形截面。大小V墩標準段斜腿縱橋向厚度分別為2、1.6 m，中心長度分別為16.0、12.8 m，外緣由圓曲線接直線段組成。橫橋向V墩由3片斜腿組成，兩斜腿通過墩頂橫系梁連接成整體。每片斜腿橫橋向為3～4.6 m變寬，外緣由圓曲線接直線段組成。

2 施工難點

1）V形墩體積大，尤其是墩身側壁混凝土最厚達2 m，混凝土側壓力大，同時由于墩身的傾斜，在自重影響下會產生較大的水平分力，對支架要求高。

2）V形墩內部結構復雜，箍筋、預應力管道交錯，鋼筋安裝、預應力管道定位和混凝土澆筑困難。

3）V形墩外緣由圓曲線接直線段組成，截面外形多變，模板制作難度大。底模需在系桿預應力張拉完成后方能拆除，周轉速度慢。

3 施工總體方案

V型墩采用碗扣式鋼管滿堂支架法施工；墩身模板采用組合木模板，現場拼裝；為適應V墩外形，箍筋尺寸漸變加工，規格多樣；為保證線形的圓潤，混凝土一次性澆筑。

4 V型墩支架設計及施工

V型墩支架立桿承受各項豎向荷載，支架斜撐用以抵抗V型墩兩斜腿施工時的水平推力。

1）經受力計算，支架步距選為1.2m，縱距設為0.6m，除橫系梁及其左右位置的橫距為0.3 m外，其余位置的橫距均設為0.6 m。

2）V墩底部為曲面，每根立桿的高度都不一樣，事先根據支架基礎面層標高及組合模板結構尺寸算出具有代表性的3排立桿上每根立桿頂高程。搭設前，在墊層上彈設這3排立桿定位線、V型墩混凝土邊線、V型墩中心線、外邊線，以這些控制線指導支架搭設。搭設到頂后，根據a、b和c線上支架的標高，橫橋向依次調出每個頂托的標高，見圖1。

圖1 支架平面定位

3）斜撐安裝。根據結構特點，V型墩內夾角為102.7°，斜腿自重產生較大的水平分力，斜撐是支架中承擔水平力的主要受力桿件，為了協調立桿受力，斜撐按60 cm×60 cm間距布置在立桿側面。

5 V型墩模板設計及施工

V型墩結構形式復雜，施工周期較長，數量較多，綜合考慮，V型墩模板系統采用組合木模板。組合模板現場拼裝，用槽鋼背楞、對拉螺桿加固。對拉螺桿盡量設在墩身截面外側，少設或不設對穿，見圖2。

圖2 V型墩模板斷面

5.1 底模

碗扣式鋼管支架頂托上安放大方木橫梁，在橫梁上按設計間距疊放小方木縱梁并安裝底模面板，安裝縱橫梁時應錯開接頭，相鄰兩根縱梁、橫梁接頭不得在同一跨內。斜撐處橫梁改用2根扣件式支架鋼管齊放來實現支撐。底模板鋪設完畢后，進行平面放樣，全面測量底模板縱橫向標高，根據測量結果將底模板調整到設計標高。

5.2 側模

直線段、曲線段部分的內木楞均采用小方木豎向設置，間距15 cm，外鋼楞采用扣件式支架鋼管，間距45 cm，現場加固槽鋼背楞采用20#和16#，間距80～90 cm，通過φ20mm、φ16mm對拉螺栓固定，V型墩截面中間不設置對拉螺栓。考慮到單根螺栓上受力較大，對拉螺栓端部采用直螺紋接頭連接套筒作為螺母。側模、底模結合處采用底模包側模方式，確保拼縫嚴密。

5.3 頂模

V型墩混凝土一次性澆筑到位，因鋼筋密集、V腿傾斜，為確?；炷翝仓|量，頂模隨混凝土的澆筑隨澆隨支，根據V型墩斜腿傾角、振搗棒作用半徑，頂模分塊尺寸選為80 cm。

5.4 模板拆除

V型墩側模在混凝土強度達到4 MPa并能保證其表面及棱角不因拆模而損傷時，方可拆除。V型墩底模應在系桿預應力筋張拉完成、孔道壓漿并待漿體強度達到90%以上后方可拆除。

6 鋼筋施工

6.1 鋼筋加工

為適應V型墩外形，多數箍筋加工尺寸需漸變，規格多樣。小V型墩最重要的箍筋從馬鞍段到斜腿頂端共計120排，每排7個箍圈，分成8個區進行加工和安裝，圖3中標示出8個分區終點截面尺寸和箍筋尺寸，分區內的箍筋尺寸按不超過3 cm的要求分組漸變加工，按區安裝，這樣就可以適應V型墩斜腿線形的變化。

圖3 V型墩某箍筋下料及安裝分區

6.2 鋼筋安裝

1）V型墩鋼筋安裝時，下部直線段部分先綁扎，V型墩馬鞍部分及斜腿鋼筋一次性綁扎完成，最后安裝橫系梁鋼筋、支座墊石和抗震擋塊預留筋。

2）鋼筋保護層采用定型塑料墊塊，間距50 cm，網格狀布置，用釘子直接釘在底模面板上，塑料墊塊上設置雙向鋼筋網片，可以將V型墩斜腿鋼筋骨架的重量均勻分攤到墊塊上，還可起到防裂加固的作用。塑料墊塊的高度要符合設計要求。需注意的是，底模上如果采用混凝土墊塊，很難固定，擾動下容易移位，效果較差。

3）斜腿部分鋼筋安裝時，應先支設側模，順著模板的線形進行鋼筋安裝，每安裝完一個分區的箍筋，就對鋼筋骨架進行固定，以防鋼筋骨架傾斜偏移頂觸模板。

尺寸較多的箍筋安裝時，應按分區圖的位置精確定位，若安放的位置偏差較大，將無法適應線形要求，造成鋼筋的混凝土保護層過大過小。當普通鋼筋與預應力鋼筋定位有相互干擾時，適當調整普通鋼筋的間距以利讓預應力鋼筋通過。

4）因模板采用組合木模板，鋼筋焊接前，應對模板進行消防防護并在施焊現場配備滅火裝置，以應對突發情況。

7 混凝土施工

隱蔽施工前，對支架、模板和鋼筋工程進行全面驗收，重點注意支架是否支設到位、鋼筋的混凝土保護層厚度是否合適、系桿預留筋和預應力孔道的安裝位置是否到位等問題，合格后方可澆筑混凝土。

7.1 施工部署

全部采用商品混凝土，汽車泵直接輸送到作業面上，由V型墩兩側并從一端向另一端對稱分層連續澆筑，使支架均衡對稱受力。一次性澆筑馬鞍部分、斜腿部分和橫系梁，最后單獨施工系桿。

混凝土澆注前應用高壓水槍及大功率吸塵器徹底沖洗底板、清理雜物。

7.2 V型墩混凝土澆筑

現場配備專業振搗手，混凝土振搗采用插入式振搗棒。在混凝土澆筑過程中安排專人跟蹤檢查支架和模板的情況。為保證錨下混凝土的澆筑質量，錨下混凝土應精心振搗，確保到位。

7.3 注意事項

施工中必須注意防止鋼筋位移及混凝土澆筑不到位而造成的蜂窩。鋼筋密集處振搗時，采用小直徑振搗棒，按序插振，防止漏插。對于死角部位可以采用板外振與人工插釬相結合。

8 V型墩系桿

V型墩系桿是保證結構整體穩定的重要構件，其施工中的難點為系桿位于V型墩兩斜腿頂部，下部支架平均高度在10 m以上，屬于高支模施工。系桿支架主要受力桿件需支設在V型墩斜腿之上，立桿高度不一，搭設困難，立桿底端與斜腿混凝土接觸面有限，受力不利。

8.1 系桿支架和模板

根據V型墩結構形式以及現場施工具體條件，V型墩馬鞍部分、兩側斜腿及橫系梁施工時，預埋系桿鋼筋和波紋管，隨后單獨進行系桿的施工。

因支架底部需支設在斜腿上，高度不一，支架采用扣件式鋼管滿堂搭設，見圖4。

圖4 V型墩系桿支架搭設

根據受力計算，支架縱橫距均采用0.6 m，步距1.5 m。根據構造要求，支架設置縱橫向掃地桿、剪刀撐。系桿底模、側模均采用組合木模板系統。

側模在預應力張拉前需提前拆除，底模及支架在預應力張拉完成、孔道灌漿完成后方能拆除。

8.2 預應力施工

鋼束張拉時各個橫剖面上應對稱張拉，即同一組的3片V墩同時張拉，具體一片V墩，張拉順序為先張拉上層鋼束、后張拉下層鋼束，對稱張拉。

9 結語

大型V型墩施工，采用碗扣式鋼管支架和扣件式鋼管支架、組合木模板系統等既有材料施工方案，將V型墩這種異形橋墩結構的施工轉化為常規形式的重復施工，簡化了施工難度，便于操作，容易為作業人員認識和接受。該施工技術取材方便，拼裝簡單，回收率高，節省材料，經濟效益明顯。與采用鋼材加工定型支架和定型模板相比，本工程采用碗扣式、扣件式鋼管支架和組合木模板系統施工，保證了V型墩施工受力要求，經檢驗各項指標均滿足設計要求，節約費用，縮短工期，帶來了顯著的經濟和社會效益。

[1]JTG/TF 50—2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[2]JGJ 166—2008，建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規范[S].

[3]JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技術規范[S].