預(yù)制裝配式擋土墻施工關(guān)鍵技術(shù)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(shù)應(yīng)用服務(wù)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(yù)制化、裝配化是現(xiàn)代工程建設(shè)的發(fā)展方向，是提升工程施工質(zhì)量、提高施工效率、降低現(xiàn)場施工人員勞動強(qiáng)度的重要途徑。2016年2月，國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》明確提出：大力推廣裝配式建筑，建設(shè)國家級裝配式建筑生產(chǎn)基地。預(yù)制裝配式擋土墻正是在此背景下應(yīng)運(yùn)而生。相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆擋土墻施工，預(yù)制裝配式擋土墻具有以下優(yōu)點(diǎn)：工廠化預(yù)制，施工質(zhì)量易于控制；材料利用充分，消耗量少；現(xiàn)場勞動強(qiáng)度低，施工簡單；施工不受季節(jié)氣候影響，工作效率高等[1]。

目前國內(nèi)外諸多專家與學(xué)者對預(yù)制裝配式擋土墻在設(shè)計與施工過程中都進(jìn)行了相應(yīng)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(yù)制裝配式鋼筋混凝土擋土墻作為路基支擋結(jié)構(gòu)，縮短了擋土墻施工中立模、現(xiàn)澆、養(yǎng)護(hù)等施工工序所需的時間[2]。吳康圣等人將預(yù)制裝配式擋土墻應(yīng)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(diǎn)，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(jié)構(gòu)設(shè)計與施工工藝，得出新型裝配式擋土墻環(huán)保美觀、施工速度快、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、工藝完善、技術(shù)可行等具有推廣價值的結(jié)論[4]。以上研究都很好地促進(jìn)了預(yù)制裝配式擋土墻在實際工程中的應(yīng)用。本文以西安市快速路西三環(huán)-阿房一路立交工程為例，討論了預(yù)制裝配式混凝土擋土墻的實際應(yīng)用，對擋土墻在設(shè)計與施工中的關(guān)鍵問題進(jìn)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(huán)-阿房一路立交工程位于西安市西三環(huán)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(cè)北輔道跨皂河橋、東側(cè)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(jié)構(gòu)為鋼箱梁和現(xiàn)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(jié)構(gòu)全部采用預(yù)制裝配式擋土墻，施工全長共1 252m。

2 擋土墻設(shè)計與施工方案選擇

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)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(xiàn)澆底板厚度亦隨墻高由0.9m變化至1.2m。設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示。

圖1 擋土墻剖面圖

2.2 施工方案選擇

結(jié)合工程現(xiàn)場情況，將擋土墻分為現(xiàn)澆底板、預(yù)制面板及肋板、現(xiàn)澆帽石三部分。預(yù)制肋板預(yù)留連接鋼板，基礎(chǔ)分兩次現(xiàn)澆完成，在頂部預(yù)埋鋼板，用于同面板上的預(yù)留鋼板焊接。待第一次澆筑部分強(qiáng)度達(dá)到要求后，吊裝并采用電焊將面板上與底板上的預(yù)留鋼板焊接在一起，然后對底板進(jìn)行二次澆筑完成擋土墻施工?；A(chǔ)及帽石采用現(xiàn)場澆筑完成，擋土墻面板與肋板采用工廠預(yù)制加工完成，拖車運(yùn)輸至現(xiàn)場拼裝成型[5]。連接方式如

圖2 擋土墻與基礎(chǔ)的連接

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

3 裝配式擋土墻施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 擋土墻預(yù)制過程中的質(zhì)量控制

3.1.1 預(yù)制擋土墻澆筑方法

在預(yù)制澆筑過程中，為了確保預(yù)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(zhǔn)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(zhǔn)確后，在面板面（底）模取消保護(hù)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(hù)層厚度符合規(guī)范要求，進(jìn)而大大提升面板外觀質(zhì)量。

3.1.2 模具的選擇

在預(yù)制作業(yè)時，面板水平放置，表面向下，一聯(lián)預(yù)制面板的寬度（1 980mm）作為模板寬度，預(yù)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(cè)模（每段2.75m，高度250mm）采用頂絲固定，肋板側(cè)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(cè)模、9套肋板模板可以合理循環(huán)使用，提高模板的利用率。

3.2 吊裝時的關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)工程應(yīng)用中的實際經(jīng)驗總結(jié)，該工程預(yù)制擋土墻吊裝未采用頂端預(yù)埋吊環(huán)作為起吊點(diǎn)，原因如下：

（1）墻頂部側(cè)模難支設(shè)、難拆卸。

（2）由于預(yù)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(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90%時，養(yǎng)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(shè)吊孔的起吊方式。在肋板上設(shè)置兩個吊裝孔，主吊裝孔（點(diǎn)）為A，副吊裝孔（點(diǎn)）為B，兩孔均采用內(nèi)徑為 ?56 mm、長度為55 cm的普通鋼管預(yù)埋。其中，A孔經(jīng)過擋土墻重心計算，確保其設(shè)置位置與擋土墻重心點(diǎn)連線平行于面板面，位于重心點(diǎn)之上相應(yīng)位置。當(dāng)A孔單點(diǎn)起吊時，擋土墻面板可保持垂直狀態(tài)。B孔專為擋土墻拆模、裝運(yùn)時翻轉(zhuǎn)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(diǎn)如圖3所示。這樣保證了澆筑后蒸汽養(yǎng)生24 h即可快速吊離臺座，吊裝過程構(gòu)件平穩(wěn)安全，同時也可節(jié)約頂端吊環(huán)鋼筋。

3.3 安裝要點(diǎn)

擋土墻吊裝完畢時，待澆筑的基礎(chǔ)下部混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75%后，安裝預(yù)制擋土墻板。安裝前測量人員放出安裝控制線。當(dāng)墻面板與肋板同時坐入基礎(chǔ)上，且位置及垂直度經(jīng)檢測符合設(shè)計及規(guī)范要求后，將肋板預(yù)留鋼板與基礎(chǔ)預(yù)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(chǔ)連接牢固。

圖3 預(yù)制擋土墻吊裝點(diǎn)位置

預(yù)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(jìn)行限位、縫寬及垂直度的調(diào)整。這樣既可提高安裝速度，同時又降低了人工、機(jī)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(zhǔn)備，墻身下底基礎(chǔ)面積預(yù)埋鋼板頂面下降2 cm，墻身下底與預(yù)埋鋼板之間混凝土面下降5 cm，避免吊放墻身不穩(wěn)，如圖4所示。

圖4 基礎(chǔ)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(shè)2 cm砂漿調(diào)平，吊放墻體，如圖6所示。

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

圖6 砂漿調(diào)平

圖7 千斤頂水平頂進(jìn)

第五步：20 t千斤頂垂直調(diào)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(jìn)

3.4 檢查與驗收

依據(jù)《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》（CJJ 1—2008）對施工的預(yù)制裝配式擋土墻進(jìn)行檢查驗收，其混凝土配合比符合試驗規(guī)定，強(qiáng)度可達(dá)設(shè)計要求；混凝土表面平整、密實，無蜂窩麻面現(xiàn)象。具體對比見表1。

4 預(yù)制裝配式擋土墻效益評價

該工程應(yīng)用預(yù)制混凝土裝配式擋土墻，一次成型外觀質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)效益明顯，可從模板選型、鋼筋制作、吊點(diǎn)優(yōu)化等方面節(jié)約成本。經(jīng)過實際測算，該工程預(yù)制裝配式擋土墻成本較現(xiàn)澆施工成本節(jié)約29元/m3，吊裝共節(jié)約吊環(huán)鋼筋11 t，采用

表1 混凝土預(yù)制擋土墻施工質(zhì)量與現(xiàn)澆擋土墻施工質(zhì)量對比

鋼筋胎模法制作鋼筋，降低了工人勞動強(qiáng)度，節(jié)省制作時間，鋼筋加工人工費(fèi)降低55元/t。工程采取廠區(qū)遠(yuǎn)離人群預(yù)制，減少了噪聲擾民，節(jié)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(xiàn)場交通擁堵情況。

5 結(jié) 語

本文以西安市快速路西三環(huán)-阿房一路立交工程為例，對預(yù)制裝配式擋土墻在施工過程中的難點(diǎn)、要點(diǎn)和施工工藝進(jìn)行了探討。該工程采用預(yù)制裝配式擋土墻有效實現(xiàn)了預(yù)制化、裝配化、快速化施工，降低了成本，節(jié)約了工期，保證了質(zhì)量。在應(yīng)用過程中，擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計符合設(shè)計要求，施工方法得當(dāng)。預(yù)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(yōu)化了頂端預(yù)埋吊環(huán)起吊，采用肋板上設(shè)吊孔的起吊方式，保證了澆筑后蒸汽養(yǎng)生24 h即可快速吊離，且吊裝過程構(gòu)件平穩(wěn)安全，節(jié)約了吊環(huán)鋼筋。施工優(yōu)化了安裝步驟，降低了人工、機(jī)械消耗量，節(jié)約了成本。預(yù)制裝配式擋土墻在西安市西三環(huán)-阿房一路立交工程中成功應(yīng)用，可為其他類似工程提供技術(shù)參考。