預制裝配式擋土墻施工關鍵技術研究

劉景濤，王 亮，丁 平，李森林，楊智謀

（1.西安市市政公用技術應用服務中心，陜西 西安 710016；2.西安市第二市政工程公司，陜西 西安 710054）

0 引 言

預制化、裝配化是現代工程建設的發展方向，是提升工程施工質量、提高施工效率、降低現場施工人員勞動強度的重要途徑。2016年2月，國務院發布的《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》明確提出：大力推廣裝配式建筑，建設國家級裝配式建筑生產基地。預制裝配式擋土墻正是在此背景下應運而生。相比傳統現澆擋土墻施工，預制裝配式擋土墻具有以下優點：工廠化預制，施工質量易于控制；材料利用充分，消耗量少；現場勞動強度低，施工簡單；施工不受季節氣候影響，工作效率高等[1]。

目前國內外諸多專家與學者對預制裝配式擋土墻在設計與施工過程中都進行了相應研究。在北京市城市軌道交通（西直門—東直門）工程中，曾向榮采用了預制裝配式鋼筋混凝土擋土墻作為路基支擋結構，縮短了擋土墻施工中立模、現澆、養護等施工工序所需的時間[2]。吳康圣等人將預制裝配式擋土墻應用于河道整治工程中，其不僅滿足了河道整治工期緊張的特點，還緩解了用地緊張的問題[3]。葉興成等人研究了新型裝配扶壁式擋土墻結構設計與施工工藝，得出新型裝配式擋土墻環保美觀、施工速度快、結構設計合理、工藝完善、技術可行等具有推廣價值的結論[4]。以上研究都很好地促進了預制裝配式擋土墻在實際工程中的應用。本文以西安市快速路西三環-阿房一路立交工程為例，討論了預制裝配式混凝土擋土墻的實際應用，對擋土墻在設計與施工中的關鍵問題進行了分析，可為類似工程提供參考。

1 工程概況

西安市快速路西三環-阿房一路立交工程位于西安市西三環與阿房一路交匯處，為4層全互通式立交，總占地23.78 h m2。橋梁工程由東西主線橋、E S匝道橋、S W匝道橋、N E匝道橋、WN匝道橋、東側北輔道跨皂河橋、東側南輔道跨皂河橋、人行天橋及跨灃惠渠箱涵共9個部分組成。上部結構為鋼箱梁和現澆混凝土箱梁，立交橋梁總面積為34 995.2m2，下部為花瓶式橋墩，樁基為鉆孔灌注樁。立交南北方向長度2 789.43m，東西方向總長度為784.209m。該工程的主線橋及4個匝道橋的12段擋土結構全部采用預制裝配式擋土墻，施工全長共1 252m。

2 擋土墻設計與施工方案選擇

2.1 結構設計

該工程主線橋及4個匝道橋的12段擋土墻全部采用肋板式擋土墻，施工長度共1 252m。擋土墻墻厚0.25m，墻高2～6.5m；每塊肋板厚0.55m，上寬恒定為0.35 m，下寬隨著墻高變化而增加，由0.563m到1.65m；現澆底板厚度亦隨墻高由0.9m變化至1.2m。設計結構尺寸如圖1所示。

圖1 擋土墻剖面圖

2.2 施工方案選擇

結合工程現場情況，將擋土墻分為現澆底板、預制面板及肋板、現澆帽石三部分。預制肋板預留連接鋼板，基礎分兩次現澆完成，在頂部預埋鋼板，用于同面板上的預留鋼板焊接。待第一次澆筑部分強度達到要求后，吊裝并采用電焊將面板上與底板上的預留鋼板焊接在一起，然后對底板進行二次澆筑完成擋土墻施工。基礎及帽石采用現場澆筑完成，擋土墻面板與肋板采用工廠預制加工完成，拖車運輸至現場拼裝成型[5]。連接方式如

圖2 擋土墻與基礎的連接

具體施工工藝流程如下：測量放線→基礎土方開挖→基槽驗收→基礎鋼筋綁扎→基礎模板支立→基礎混凝土澆筑→墻身預制及運輸→擋土墻板安裝（連接）→基礎鋼筋二次綁扎→基礎混凝土二次澆筑→板縫間灌注細石混凝土→擋土墻頂混凝土澆筑。

3 裝配式擋土墻施工關鍵技術

3.1 擋土墻預制過程中的質量控制

3.1.1 預制擋土墻澆筑方法

在預制澆筑過程中，為了確保預制擋土墻外觀美觀，平整度、密實度、幾何尺寸等滿足要求且精準精確，采用先澆筑面板，待面板即將初凝之際澆筑肋板，以消除施工縫。待鋼筋籠就位準確后，在面板面（底）模取消保護層墊塊，代之以鋼管支架抬架方式整體抬升鋼筋籠，確保保護層厚度符合規范要求，進而大大提升面板外觀質量。

3.1.2 模具的選擇

在預制作業時，面板水平放置，表面向下，一聯預制面板的寬度（1 980mm）作為模板寬度，預制擋土墻面板高度作為模板面板長度。模板面板兩兩采用公母扣連接，總長度定為99（5.5×18）m，面板側模（每段2.75m，高度250mm）采用頂絲固定，肋板側模（每段長1m，最高段為1 900mm，最低段為820 mm，每套6 m）采用拉桿固定，9套側模、9套肋板模板可以合理循環使用，提高模板的利用率。

3.2 吊裝時的關鍵技術

根據工程應用中的實際經驗總結，該工程預制擋土墻吊裝未采用頂端預埋吊環作為起吊點，原因如下：

（1）墻頂部側模難支設、難拆卸。

（2）由于預制墻背后有肋板中心偏移，起吊時難以保證墻體面板自然垂直。

（3）混凝土強度未達到設計強度的90%時，養生時間10 d以上，長時間占用底膜，降低模板利用率。

工程施工采用肋板上設吊孔的起吊方式。在肋板上設置兩個吊裝孔，主吊裝孔（點）為A，副吊裝孔（點）為B，兩孔均采用內徑為 ?56 mm、長度為55 cm的普通鋼管預埋。其中，A孔經過擋土墻重心計算，確保其設置位置與擋土墻重心點連線平行于面板面，位于重心點之上相應位置。當A孔單點起吊時，擋土墻面板可保持垂直狀態。B孔專為擋土墻拆模、裝運時翻轉擋土墻所用，位置為在肋板底端距離底面20 cm，距離斜面20 cm。具體吊點如圖3所示。這樣保證了澆筑后蒸汽養生24 h即可快速吊離臺座，吊裝過程構件平穩安全，同時也可節約頂端吊環鋼筋。

3.3 安裝要點

擋土墻吊裝完畢時，待澆筑的基礎下部混凝土強度達到設計強度的75%后，安裝預制擋土墻板。安裝前測量人員放出安裝控制線。當墻面板與肋板同時坐入基礎上，且位置及垂直度經檢測符合設計及規范要求后，將肋板預留鋼板與基礎預留鋼板用鋼筋焊接，并用三角形鋼板加固焊接，使板體與基礎連接牢固。

圖3 預制擋土墻吊裝點位置

預制擋土墻安裝前，在控制線位位置增加限位鋼板，通過手搖千斤頂進行限位、縫寬及垂直度的調整。這樣既可提高安裝速度，同時又降低了人工、機械消耗量，有效降低了成本。具體安裝工藝流程如下：

第一步：施工準備，墻身下底基礎面積預埋鋼板頂面下降2 cm，墻身下底與預埋鋼板之間混凝土面下降5 cm，避免吊放墻身不穩，如圖4所示。

圖4 基礎面下降

第二步：安裝限位角鋼，如圖5所示。

圖5 安裝限位角鋼

第三步：鋪設2 cm砂漿調平，吊放墻體，如圖6所示。

第四步：20 t千斤頂順路向頂進滿足縫寬要求，水平頂進移位至限位角鋼處，滿足設計限位要求，如圖7所示。

圖6 砂漿調平

圖7 千斤頂水平頂進

第五步：20 t千斤頂垂直調平，檢查橋面平整度，焊接連接鋼板，如圖8所示。

圖8 千斤頂垂直頂進

3.4 檢查與驗收

依據《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》（CJJ 1—2008）對施工的預制裝配式擋土墻進行檢查驗收，其混凝土配合比符合試驗規定，強度可達設計要求；混凝土表面平整、密實，無蜂窩麻面現象。具體對比見表1。

4 預制裝配式擋土墻效益評價

該工程應用預制混凝土裝配式擋土墻，一次成型外觀質量好，經濟效益明顯，可從模板選型、鋼筋制作、吊點優化等方面節約成本。經過實際測算，該工程預制裝配式擋土墻成本較現澆施工成本節約29元/m3，吊裝共節約吊環鋼筋11 t，采用

表1 混凝土預制擋土墻施工質量與現澆擋土墻施工質量對比

鋼筋胎模法制作鋼筋，降低了工人勞動強度，節省制作時間，鋼筋加工人工費降低55元/t。工程采取廠區遠離人群預制，減少了噪聲擾民，節約了施工時間，保證了各匝道擋土墻按期完工，緩解了施工現場交通擁堵情況。

5 結 語

本文以西安市快速路西三環-阿房一路立交工程為例，對預制裝配式擋土墻在施工過程中的難點、要點和施工工藝進行了探討。該工程采用預制裝配式擋土墻有效實現了預制化、裝配化、快速化施工，降低了成本，節約了工期，保證了質量。在應用過程中，擋土墻結構設計符合設計要求，施工方法得當。預制時采用先澆筑面板，待面板初凝后再澆筑肋板，消除了施工縫。施工優化了頂端預埋吊環起吊，采用肋板上設吊孔的起吊方式，保證了澆筑后蒸汽養生24 h即可快速吊離，且吊裝過程構件平穩安全，節約了吊環鋼筋。施工優化了安裝步驟，降低了人工、機械消耗量，節約了成本。預制裝配式擋土墻在西安市西三環-阿房一路立交工程中成功應用，可為其他類似工程提供技術參考。