桥梁V型桥墩施工技术研究

□文/宗东进 卢国国

1 工程概况

某桥梁全长811 m，桥宽42 m，桥墩全部采用空间多曲面V型墩。V型墩跨径有25、20 m两种，中心高分别为10、8 m，斜腿间夹角均为102.7°。顺桥向，V墩两斜腿顶部通过系杆（系杆内布置8束φj15.2mm预应力钢绞线）连接成整体，系杆截面为高度1.2 m，上口宽1.5 m，下口宽2 m的梯形截面。大小V墩标准段斜腿纵桥向厚度分别为2、1.6 m，中心长度分别为16.0、12.8 m，外缘由圆曲线接直线段组成。横桥向V墩由3片斜腿组成，两斜腿通过墩顶横系梁连接成整体。每片斜腿横桥向为3～4.6 m变宽，外缘由圆曲线接直线段组成。

2 施工难点

1）V形墩体积大，尤其是墩身侧壁混凝土最厚达2 m，混凝土侧压力大，同时由于墩身的倾斜，在自重影响下会产生较大的水平分力，对支架要求高。

2）V形墩内部结构复杂，箍筋、预应力管道交错，钢筋安装、预应力管道定位和混凝土浇筑困难。

3）V形墩外缘由圆曲线接直线段组成，截面外形多变，模板制作难度大。底模需在系杆预应力张拉完成后方能拆除，周转速度慢。

3 施工总体方案

V型墩采用碗扣式钢管满堂支架法施工；墩身模板采用组合木模板，现场拼装；为适应V墩外形，箍筋尺寸渐变加工，规格多样；为保证线形的圆润，混凝土一次性浇筑。

4 V型墩支架设计及施工

V型墩支架立杆承受各项竖向荷载，支架斜撑用以抵抗V型墩两斜腿施工时的水平推力。

1）经受力计算，支架步距选为1.2m，纵距设为0.6m，除横系梁及其左右位置的横距为0.3 m外，其余位置的横距均设为0.6 m。

2）V墩底部为曲面，每根立杆的高度都不一样，事先根据支架基础面层标高及组合模板结构尺寸算出具有代表性的3排立杆上每根立杆顶高程。搭设前，在垫层上弹设这3排立杆定位线、V型墩混凝土边线、V型墩中心线、外边线，以这些控制线指导支架搭设。搭设到顶后，根据a、b和c线上支架的标高，横桥向依次调出每个顶托的标高，见图1。

图1 支架平面定位

3）斜撑安装。根据结构特点，V型墩内夹角为102.7°，斜腿自重产生较大的水平分力，斜撑是支架中承担水平力的主要受力杆件，为了协调立杆受力，斜撑按60 cm×60 cm间距布置在立杆侧面。

5 V型墩模板设计及施工

V型墩结构形式复杂，施工周期较长，数量较多，综合考虑，V型墩模板系统采用组合木模板。组合模板现场拼装，用槽钢背楞、对拉螺杆加固。对拉螺杆尽量设在墩身截面外侧，少设或不设对穿，见图2。

图2 V型墩模板断面

5.1 底模

碗扣式钢管支架顶托上安放大方木横梁，在横梁上按设计间距叠放小方木纵梁并安装底模面板，安装纵横梁时应错开接头，相邻两根纵梁、横梁接头不得在同一跨内。斜撑处横梁改用2根扣件式支架钢管齐放来实现支撑。底模板铺设完毕后，进行平面放样，全面测量底模板纵横向标高，根据测量结果将底模板调整到设计标高。

5.2 侧模

直线段、曲线段部分的内木楞均采用小方木竖向设置，间距15 cm，外钢楞采用扣件式支架钢管，间距45 cm，现场加固槽钢背楞采用20#和16#，间距80～90 cm，通过φ20mm、φ16mm对拉螺栓固定，V型墩截面中间不设置对拉螺栓。考虑到单根螺栓上受力较大，对拉螺栓端部采用直螺纹接头连接套筒作为螺母。侧模、底模结合处采用底模包侧模方式，确保拼缝严密。

5.3 顶模

V型墩混凝土一次性浇筑到位，因钢筋密集、V腿倾斜，为确保混凝土浇筑质量，顶模随混凝土的浇筑随浇随支，根据V型墩斜腿倾角、振捣棒作用半径，顶模分块尺寸选为80 cm。

5.4 模板拆除

V型墩侧模在混凝土强度达到4 MPa并能保证其表面及棱角不因拆模而损伤时，方可拆除。V型墩底模应在系杆预应力筋张拉完成、孔道压浆并待浆体强度达到90%以上后方可拆除。

6 钢筋施工

6.1 钢筋加工

为适应V型墩外形，多数箍筋加工尺寸需渐变，规格多样。小V型墩最重要的箍筋从马鞍段到斜腿顶端共计120排，每排7个箍圈，分成8个区进行加工和安装，图3中标示出8个分区终点截面尺寸和箍筋尺寸，分区内的箍筋尺寸按不超过3 cm的要求分组渐变加工，按区安装，这样就可以适应V型墩斜腿线形的变化。

图3 V型墩某箍筋下料及安装分区

6.2 钢筋安装

1）V型墩钢筋安装时，下部直线段部分先绑扎，V型墩马鞍部分及斜腿钢筋一次性绑扎完成，最后安装横系梁钢筋、支座垫石和抗震挡块预留筋。

2）钢筋保护层采用定型塑料垫块，间距50 cm，网格状布置，用钉子直接钉在底模面板上，塑料垫块上设置双向钢筋网片，可以将V型墩斜腿钢筋骨架的重量均匀分摊到垫块上，还可起到防裂加固的作用。塑料垫块的高度要符合设计要求。需注意的是，底模上如果采用混凝土垫块，很难固定，扰动下容易移位，效果较差。

3）斜腿部分钢筋安装时，应先支设侧模，顺着模板的线形进行钢筋安装，每安装完一个分区的箍筋，就对钢筋骨架进行固定，以防钢筋骨架倾斜偏移顶触模板。

尺寸较多的箍筋安装时，应按分区图的位置精确定位，若安放的位置偏差较大，将无法适应线形要求，造成钢筋的混凝土保护层过大过小。当普通钢筋与预应力钢筋定位有相互干扰时，适当调整普通钢筋的间距以利让预应力钢筋通过。

4）因模板采用组合木模板，钢筋焊接前，应对模板进行消防防护并在施焊现场配备灭火装置，以应对突发情况。

7 混凝土施工

隐蔽施工前，对支架、模板和钢筋工程进行全面验收，重点注意支架是否支设到位、钢筋的混凝土保护层厚度是否合适、系杆预留筋和预应力孔道的安装位置是否到位等问题，合格后方可浇筑混凝土。

7.1 施工部署

全部采用商品混凝土，汽车泵直接输送到作业面上，由V型墩两侧并从一端向另一端对称分层连续浇筑，使支架均衡对称受力。一次性浇筑马鞍部分、斜腿部分和横系梁，最后单独施工系杆。

混凝土浇注前应用高压水枪及大功率吸尘器彻底冲洗底板、清理杂物。

7.2 V型墩混凝土浇筑

现场配备专业振捣手，混凝土振捣采用插入式振捣棒。在混凝土浇筑过程中安排专人跟踪检查支架和模板的情况。为保证锚下混凝土的浇筑质量，锚下混凝土应精心振捣，确保到位。

7.3 注意事项

施工中必须注意防止钢筋位移及混凝土浇筑不到位而造成的蜂窝。钢筋密集处振捣时，采用小直径振捣棒，按序插振，防止漏插。对于死角部位可以采用板外振与人工插钎相结合。

8 V型墩系杆

V型墩系杆是保证结构整体稳定的重要构件，其施工中的难点为系杆位于V型墩两斜腿顶部，下部支架平均高度在10 m以上，属于高支模施工。系杆支架主要受力杆件需支设在V型墩斜腿之上，立杆高度不一，搭设困难，立杆底端与斜腿混凝土接触面有限，受力不利。

8.1 系杆支架和模板

根据V型墩结构形式以及现场施工具体条件，V型墩马鞍部分、两侧斜腿及横系梁施工时，预埋系杆钢筋和波纹管，随后单独进行系杆的施工。

因支架底部需支设在斜腿上，高度不一，支架采用扣件式钢管满堂搭设，见图4。

图4 V型墩系杆支架搭设

根据受力计算，支架纵横距均采用0.6 m，步距1.5 m。根据构造要求，支架设置纵横向扫地杆、剪刀撑。系杆底模、侧模均采用组合木模板系统。

侧模在预应力张拉前需提前拆除，底模及支架在预应力张拉完成、孔道灌浆完成后方能拆除。

8.2 预应力施工

钢束张拉时各个横剖面上应对称张拉，即同一组的3片V墩同时张拉，具体一片V墩，张拉顺序为先张拉上层钢束、后张拉下层钢束，对称张拉。

9 结语

大型V型墩施工，采用碗扣式钢管支架和扣件式钢管支架、组合木模板系统等既有材料施工方案，将V型墩这种异形桥墩结构的施工转化为常规形式的重复施工，简化了施工难度，便于操作，容易为作业人员认识和接受。该施工技术取材方便，拼装简单，回收率高，节省材料，经济效益明显。与采用钢材加工定型支架和定型模板相比，本工程采用碗扣式、扣件式钢管支架和组合木模板系统施工，保证了V型墩施工受力要求，经检验各项指标均满足设计要求，节约费用，缩短工期，带来了显著的经济和社会效益。

[1]JTG/TF 50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[2]JGJ 166—2008，建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范[S].

[3]JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技术规范[S].