張正偉，袁俊英，吉　雷

新溝河大橋主橋預(yù)應(yīng)力V構(gòu)梁施工技術(shù)

張正偉，袁俊英，吉雷

（江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212016）

江陰新溝河大橋主橋V構(gòu)梁是綜合V形橋墩和預(yù)應(yīng)力梁的優(yōu)點，在V形墩的基礎(chǔ)上延伸出的一種預(yù)應(yīng)力空箱結(jié)構(gòu)大型V墩。文章介紹了江陰新溝河大橋主橋V構(gòu)梁施工工藝，重點闡述了此類型V構(gòu)梁施工支架的選取，并分析和總結(jié)了此類型橋梁施工過程中的施工技術(shù)要點，為同類型V構(gòu)梁的施工提供參考。

預(yù)應(yīng)力V構(gòu)梁；支架；施工工藝

預(yù)應(yīng)力V構(gòu)梁作為連續(xù)梁橋中的墩身及梁體一部分，可充分發(fā)揮斜腿剛構(gòu)和連續(xù)梁兩者的優(yōu)點，有效提高橋梁的跨越能力，降低橋梁上部梁體高度，同時橋梁結(jié)構(gòu)外形美觀勻稱，被較多橋梁所選用。但V構(gòu)梁結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、施工控制難度大，施工工藝相對繁瑣，如未選擇正確的施工方法，容易導(dǎo)致V墩根部混凝土裂縫的產(chǎn)生，因此需要結(jié)合現(xiàn)場情況和V墩結(jié)構(gòu)來確定具體的施工方法。

1　工程概況

江陰新溝河大橋主橋為三孔一聯(lián)（60+105+60）m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面拱形連續(xù)箱梁，單箱雙室結(jié)構(gòu)，橋頂寬20 m，底寬11 m，翼緣板寬4.5 m。主墩為墩梁一體預(yù)應(yīng)力V型梁構(gòu)造，V型三角區(qū)高12.6 m，長47 m，由斜腿、空腹梁段及兩端連接的上下橫梁構(gòu)成，空腹段梁橫橋向為單箱雙室、垂直腹板構(gòu)造，頂寬20 m，底寬11 m，翼緣板長4.5 m。斜腿采用單箱雙室直腹板截面，高度為2.83～3.82 m，斜腿頂、底寬均為11 m，斜腿空箱頂、底板厚度均為50 cm，頂?shù)酌鏅M橋向保持水平，腹板厚度為80 cm，斜腿內(nèi)設(shè)置一道橫梁，厚度為50 cm。

本工程單個V構(gòu)梁C50混凝土2 225 m3，鋼筋約400 t，φj15.2預(yù)應(yīng)力鋼鉸線約250 t，JL32預(yù)應(yīng)力精軋鋼約30 t。橋型布置形式如圖1所示，主墩V構(gòu)梁斷面圖如圖2所示。

2　V構(gòu)梁施工方案的選擇

目前已建成的橋梁V形橋墩，其斜腿多為實體結(jié)構(gòu)，V形尺寸不大，V形跨度一般在20～30 m，兩斜腿之間夾角較小，一般不超過90°，其V墩施工時大多采用內(nèi)外支撐即體外勁性骨架加水平預(yù)應(yīng)力拉桿相結(jié)合的方法或采用平衡架內(nèi)支撐的施工方法，但對于本工程中大跨度的預(yù)應(yīng)力空箱結(jié)構(gòu)V墩施工方法介紹相對較少。

圖1　橋型布置圖（單位：m）

圖2　V構(gòu)梁斷面圖（單位：cm）

通過對新溝河橋V墩的特點分析，考慮采用支架法進(jìn)行本工程V墩施工。支架法施工主要有少支點支架和滿堂式支架兩種。對于V墩斜腿施工，考慮到斜腿下的曲線線形及斜腿高度變化較大，如采用少支點支架，不僅標(biāo)高控制難度大，曲線線形調(diào)整也復(fù)雜，因此斜腿施工采用滿堂式支架進(jìn)行施工。對于斜腿上的空腹梁段施工，考慮到如采用滿堂式支架施工，其支架只能搭設(shè)在已施工完的斜腿頂面，斜腿自身已對斜腿下的支架有較大的荷載，如空腹梁上的荷載再通過斜腿傳遞到斜腿下的支架上，斜腿下的支架所承擔(dān)的荷載要進(jìn)一步增加，則會對斜腿下支架及支架基礎(chǔ)有更高的要求，因此空腹梁施工考慮采用少支點支架方法，將支點設(shè)置在斜腿外側(cè)。

3　施工方案優(yōu)化

（1）通過方案選擇對比，新溝河大橋V形墩斜腿施工采用滿堂式支架法施工，斜腿上的空腹梁采用少支點支架法施工。

（2）斜腿滿堂式支架施工，結(jié)合現(xiàn)場地形情況和斜腿下曲線線形，考慮采用搭設(shè)相對方便，高度調(diào)整相對簡單的碗扣式支架，支架下基礎(chǔ)為滿足地基承載力要求采用石灰土進(jìn)行處理壓實后，再澆筑鋼筋混凝土作為支架基礎(chǔ)。

（3）斜腿上空腹梁施工在支架設(shè)計上考慮在空腹梁底模系統(tǒng)下橫向搭設(shè)桁架支撐，桁架向兩側(cè)延伸到斜腿外側(cè)，并在斜腿外側(cè)采用鋼管樁作為桁架的支撐系統(tǒng)，鋼管樁支撐在斜腿兩側(cè)處理好的地基基礎(chǔ)上或直接打入水中。

（4）由于V形墩體積較大，施工工藝繁瑣，施工周期較長，為減少施工過程中斜腿發(fā)生變形沉降，在施工中考慮預(yù)張拉設(shè)計圖紙中布置在斜腿中的部分預(yù)應(yīng)力鋼束，以減輕支架荷載。

4　 V墩施工

4.1斜腿施工

4.1.1 斜腿支架施工

（1）支架基礎(chǔ)施工

本工程主墩V墩一個位于水中，一個位于陸地上，因此需要針對不同環(huán)境情況分別對支架下基礎(chǔ)進(jìn)行處理。

對于陸地支架基礎(chǔ)處理，在本工程中采用石灰土壓實處理后，澆筑鋼筋混凝土基礎(chǔ)墊層，對于上橫梁實體范圍下的基礎(chǔ)處理，考慮其承載力要求更高，在灰土處理的基礎(chǔ)上打入木樁，以進(jìn)一步增加此范圍的地基承載力。基礎(chǔ)處理完成后，對基礎(chǔ)承載力及變形進(jìn)行檢測。在本工程中采用水泥預(yù)制塊進(jìn)行壓載，以檢測地基承載力大小是否滿足方案設(shè)計的要求［1］。陸上基礎(chǔ)壓載如圖3所示。

圖3　陸上基礎(chǔ)壓載

對于水中支架下基礎(chǔ)，在本工程中采用在水中打入鋼管樁，鋼管樁上搭設(shè)貝雷桁架作為水中支架搭設(shè)的平臺。水中鋼管樁搭設(shè)完成后，對鋼管樁承載力進(jìn)行檢測。在本工程中采用液壓油頂橫梁反壓的方式對已打設(shè)好的鋼管樁進(jìn)行壓載試驗，以檢驗鋼管樁的實際承載力是否滿足方案設(shè)計的要求。水中鋼管樁壓載如圖4所示。

圖4　水中鋼管樁壓載

（2）支架設(shè)計及搭設(shè)

斜腿下支架布置在滿足結(jié)構(gòu)受力需要的前提下需充分考慮方便支架搭設(shè)人員進(jìn)入支架內(nèi)加固、檢查及施工完成后支架拆除等因素。在本工程施工中，通過受力計算，現(xiàn)場碗扣支架平面布置，斜腿腹板及橫梁實體部位下按照30 cm×60 cm間距布設(shè)，空箱下按照60 cm×60 cm間距布設(shè)，上下橫桿間距按照120 cm間距布設(shè)，支架加固、檢查及支架拆除時施工人員從60 cm間距方向進(jìn)入支架內(nèi)，既滿足了支架受力需要，同時也滿足人員進(jìn)入支架內(nèi)部要求［2］。V墩斜腿支架搭設(shè)縱斷面圖如圖5所示，V墩斜腿及空腹梁陸上支架搭設(shè)橫斷面圖如圖6所示，V墩斜腿及空腹梁水中支架搭設(shè)橫斷面圖如圖7所示，斜腿水中支架施工圖如圖8所示，斜腿陸上支架施工圖如圖9所示。

圖5　V墩斜腿支架搭設(shè)縱斷面圖

圖6　V墩陸上支架搭設(shè)橫斷面圖

圖7　V墩水中支架搭設(shè)橫斷面圖

圖8　斜腿水中支架施工圖

圖9　斜腿陸上支架施工圖

考慮到V墩斜腿傾斜角度較大，V墩未形成整體前對斜腿下支架的水平推力較大，支架整體必須有抵抗水平推力的能力。在本工程中從支架加固和將V墩斜腿下左右兩部分的支架對拉兩方面來考慮，以提高支架抵抗水平推力的能力。

在基礎(chǔ)或水中支架平臺完成后，按照確定的支架方案進(jìn)行支架搭設(shè)。

4.1.2 斜腿底、側(cè)模設(shè)計及施工

支架搭設(shè)完成進(jìn)行斜腿底模施工。斜腿底模系統(tǒng)采用竹膠板加槽鋼組成，在支架上設(shè)置縱橫兩層槽鋼，槽鋼上鋪設(shè)竹膠板。由于支架頂面傾斜較大，槽鋼放置在支架頂部的上托時，槽鋼只能與上托鋼板的一條邊接觸，槽鋼和支架頂托之間間隙較大，不利于支架豎向受力，為保證上托整體受力，采用鐵鍥塞在槽鋼和支架上托之間的間隙處［3］。

底模鋪設(shè)完成后進(jìn)行支架預(yù)壓，支架預(yù)壓是現(xiàn)澆混凝土施工中的一道十分重要的工序，通過壓載不僅可以檢驗支架和基礎(chǔ)承載能力，同時還能消除支架和基礎(chǔ)的非彈性變形，計算出支架和基礎(chǔ)的彈性變形，為支架最終的標(biāo)高調(diào)整提供依據(jù)。

在支架壓載過程中，模擬結(jié)構(gòu)物實際施工順序和荷載分布情況進(jìn)行布置，由于V構(gòu)斜腿傾斜角度較大，單位荷載較重，采用常規(guī)水袋或沙袋進(jìn)行壓載不僅操作十分困難，同時也很難真實模擬出斜腿荷載分布情況，因此在實際壓載時，選用密度較大的鋼材進(jìn)行壓載，既方便操作，同時也更容易模擬實際荷載分布情況。

斜腿側(cè)面模板采用平面鋼模板，兩側(cè)模板通過拉條對拉形成整體，斜腿空箱內(nèi)模采用竹膠板和方木構(gòu)造。

4.1.3 斜腿混凝土澆筑

根據(jù)設(shè)計圖紙，整個V構(gòu)分5次澆筑，其中斜腿分3次澆筑，空腹梁分2次澆筑，斜腿混凝土澆筑時，由于斜腿傾斜角度較大，因此必須控制好混凝土塌落度，在保證混凝土正常流動的前提下，盡可能減小混凝土塌落度。每次混凝土澆筑時，均必須保證斜腿左右兩側(cè)同步澆筑，避免兩側(cè)支架受力不均勻。

4.1.4 斜腿內(nèi)預(yù)應(yīng)力預(yù)張拉施工

斜腿體內(nèi)預(yù)應(yīng)力預(yù)張拉施工主要是進(jìn)一步為V墩施工質(zhì)量提供保障。由于整個V構(gòu)歷經(jīng)5次混凝土澆筑，施工周期較長，每次混凝土澆筑時，都會對支架進(jìn)行擾動，為減少對已澆筑完結(jié)構(gòu)的影響，在實際施工中，充分利用設(shè)計圖紙中布設(shè)在斜腿中的預(yù)應(yīng)力體系，在每次混凝土施工之前，對之前已澆筑好的混凝土先施加部分預(yù)應(yīng)力，根據(jù)結(jié)構(gòu)自重及支架受力情況，結(jié)合混凝土體內(nèi)應(yīng)力計大小及體內(nèi)預(yù)應(yīng)力布束情況，通過計算來確定施加預(yù)張拉力大小，以保證V墩斜腿混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力均在允許范圍內(nèi)，從而避免混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

4.2空腹梁施工

4.2.1 空腹梁支架設(shè)計及搭設(shè)

從施工方便角度考慮，空腹梁施工采用在已施工完的斜腿上搭設(shè)滿堂式支架進(jìn)行施工最為方便，但如在斜腿上搭設(shè)支架，空腹梁施工時，會對斜腿產(chǎn)生二次荷載，從而增加斜腿下的支架荷載，對斜腿下的支架和支架基礎(chǔ)要求非常高。因此為減少空腹梁施工過程中對已施工完斜腿的影響，空腹梁施工則建立獨立的支架系統(tǒng)，形成獨立的受力系統(tǒng)。

在本工程施工中，采用在空腹梁底模系統(tǒng)下設(shè)置橫向桁架支撐，桁架向兩側(cè)延伸到斜腿外側(cè)，在斜腿外側(cè)設(shè)置鋼管樁作為桁架的支撐，鋼管樁支撐在斜腿外側(cè)處理好的地基基礎(chǔ)上或直接打入水中，從而保證了V墩空腹梁的施工中不對斜腿產(chǎn)生影響。由于底模下桁架需要橫跨整個斜腿，同時空腹梁荷載較大，必須根據(jù)桁架跨度、荷載大小及桁架間距等確定桁架所需要滿足的強度和剛度，進(jìn)而確定桁架尺寸及結(jié)構(gòu)。在本工程中，采用雙拼貝雷組成的桁架組?？崭沽褐Ъ艽钤O(shè)縱斷面圖如圖10所示，V構(gòu)支架現(xiàn)場搭設(shè)圖如圖11所示。

圖10　空腹梁支架搭設(shè)縱斷面圖

圖11　V構(gòu)支架現(xiàn)場搭設(shè)圖

4.2.2 空腹梁底、側(cè)模施工

在支架搭設(shè)完成后，在桁架上設(shè)置縱、橫兩層型鋼，頂層型鋼上鋪設(shè)竹膠板作為空腹梁底模，空腹梁側(cè)模采用定型加工的鋼模，模板直接支撐在空腹梁下的桁架支架上。

空腹梁施工與常規(guī)橋梁現(xiàn)澆施工相同，在空腹梁底、側(cè)模安裝完成后，對支架進(jìn)行壓載，壓載穩(wěn)定后調(diào)整底、側(cè)模到設(shè)計標(biāo)高，開始進(jìn)行鋼筋綁扎施工。

4.2.3 空腹梁混凝土澆筑

根據(jù)設(shè)計圖紙，空腹梁混凝土分兩次進(jìn)行澆筑，先澆筑中間30 m段落，然后再同時澆筑兩端2.25 m空腹梁合龍段部分。中間段落混凝土澆筑與常規(guī)現(xiàn)澆橋梁施工相同，合龍段澆筑時兩側(cè)必須同步進(jìn)行，混凝土采用微膨脹混凝土澆筑，選擇一天中溫度最低時進(jìn)行混凝土澆筑［4］。

5　監(jiān)控量測

V墩施工監(jiān)控量測工作貫穿整個V墩施工期間，對指導(dǎo)V墩施工具有十分重要的作用，監(jiān)測主要從支架和基礎(chǔ)沉降變形及混凝土內(nèi)部應(yīng)力變化兩個方面進(jìn)行。

支架和基礎(chǔ)沉降變形監(jiān)測的主要目的是掌握支架和基礎(chǔ)的實際沉降變形情況，預(yù)壓階段主要通過觀測支架沉降變形情況計算出支架彈性變形量，為支架預(yù)拱度設(shè)定提供依據(jù)。施工過程中主要是觀測支架穩(wěn)定情況。現(xiàn)場監(jiān)測主要利用水準(zhǔn)儀定期觀測設(shè)置在基礎(chǔ)和支架上的觀測點變化情況來掌握支架情況。

混凝土內(nèi)部監(jiān)測主要是監(jiān)測V墩混凝土內(nèi)部應(yīng)力情況和變形情況，防止混凝土內(nèi)部出現(xiàn)超出允許的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，避免混凝土結(jié)構(gòu)開裂。監(jiān)測采用振弦式讀數(shù)儀在不同施工階段定期測量預(yù)埋在混凝土內(nèi)部的振弦式應(yīng)變計來獲取混凝土內(nèi)部應(yīng)力情況。選取部分斜腿和空腹梁測量結(jié)果如表1和表2所示。壓應(yīng)力為負(fù)值，拉應(yīng)力為正值。

通過實測值與理論值對比可發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)在施工過程及成橋階段表現(xiàn)出的應(yīng)力狀態(tài)與理論計算基本一致，且均滿足設(shè)計和規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)最終實測受力狀態(tài)在一般預(yù)應(yīng)力混凝土橋的容許范圍之內(nèi)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)控表現(xiàn)良好。

表1　左幅斜腿內(nèi)部不同階段應(yīng)力數(shù)據(jù) MPa

表2　左幅空腹梁跨中不同階段截面應(yīng)力數(shù)據(jù) MPa

6　結(jié)論

本文通過對江陰新溝河大橋主橋V構(gòu)梁施工過程的介紹，分析了此類型大型V墩施工方法的選擇，詳細(xì)介紹了施工中基礎(chǔ)處理、支架選擇和搭設(shè)及監(jiān)控量測等關(guān)鍵工序的控制要點，為類似大型V形墩施工提供借鑒。

［1］JGJ99—2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JGJ166—2008建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］周劍萍.大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計施工中應(yīng)注意的幾個問題［J］.公路交通技術(shù)，2014（1）：71-74.

［4］JTJ/TF50—2011公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范［S］.

Construction Technology of V-shaped Girder of Main Bridge of Xingou River Bridge

Zhang Zhengwei， Yuan Junying， Ji Lei
（Jiang Provincial Transportation Engineering Group Co.， LTD.， Zhenjiang 212016， China）

The main V girder structure of Jiangyin Xingou river bridge combines the advantages of V-shaped pier and prestressed girder， which extends to a prestressed box-empty structure of large V pier based on V-shaped pier. This paper introduced construction technology for V-shaped girder of the main bridge. The decision of construction bracket for this kind of V-shaped girder had been mainly stated， and key points of construction technology had been analyzed and summarized for this kind of girder. It could be taken as reference for construction of the same type of V-shaped girder.

prestressed V-shaped girder； bracket； construction technique

U445.4

B

1672-9889（2015）06-0049-05

張正偉（1982-），男，江蘇徐州人，工程師，主要從事路橋施工工作。

（2015-04-07）