预制装配式挡土墙施工关键技术研究

刘景涛，王 亮，丁 平，李森林，杨智谋

（1.西安市市政公用技术应用服务中心，陕西 西安 710016；2.西安市第二市政工程公司，陕西 西安 710054）

0 引 言

预制化、装配化是现代工程建设的发展方向，是提升工程施工质量、提高施工效率、降低现场施工人员劳动强度的重要途径。2016年2月，国务院发布的《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》明确提出：大力推广装配式建筑，建设国家级装配式建筑生产基地。预制装配式挡土墙正是在此背景下应运而生。相比传统现浇挡土墙施工，预制装配式挡土墙具有以下优点：工厂化预制，施工质量易于控制；材料利用充分，消耗量少；现场劳动强度低，施工简单；施工不受季节气候影响，工作效率高等[1]。

目前国内外诸多专家与学者对预制装配式挡土墙在设计与施工过程中都进行了相应研究。在北京市城市轨道交通（西直门—东直门）工程中，曾向荣采用了预制装配式钢筋混凝土挡土墙作为路基支挡结构，缩短了挡土墙施工中立模、现浇、养护等施工工序所需的时间[2]。吴康圣等人将预制装配式挡土墙应用于河道整治工程中，其不仅满足了河道整治工期紧张的特点，还缓解了用地紧张的问题[3]。叶兴成等人研究了新型装配扶壁式挡土墙结构设计与施工工艺，得出新型装配式挡土墙环保美观、施工速度快、结构设计合理、工艺完善、技术可行等具有推广价值的结论[4]。以上研究都很好地促进了预制装配式挡土墙在实际工程中的应用。本文以西安市快速路西三环-阿房一路立交工程为例，讨论了预制装配式混凝土挡土墙的实际应用，对挡土墙在设计与施工中的关键问题进行了分析，可为类似工程提供参考。

1 工程概况

西安市快速路西三环-阿房一路立交工程位于西安市西三环与阿房一路交汇处，为4层全互通式立交，总占地23.78 h m2。桥梁工程由东西主线桥、E S匝道桥、S W匝道桥、N E匝道桥、WN匝道桥、东侧北辅道跨皂河桥、东侧南辅道跨皂河桥、人行天桥及跨沣惠渠箱涵共9个部分组成。上部结构为钢箱梁和现浇混凝土箱梁，立交桥梁总面积为34 995.2m2，下部为花瓶式桥墩，桩基为钻孔灌注桩。立交南北方向长度2 789.43m，东西方向总长度为784.209m。该工程的主线桥及4个匝道桥的12段挡土结构全部采用预制装配式挡土墙，施工全长共1 252m。

2 挡土墙设计与施工方案选择

2.1 结构设计

该工程主线桥及4个匝道桥的12段挡土墙全部采用肋板式挡土墙，施工长度共1 252m。挡土墙墙厚0.25m，墙高2～6.5m；每块肋板厚0.55m，上宽恒定为0.35 m，下宽随着墙高变化而增加，由0.563m到1.65m；现浇底板厚度亦随墙高由0.9m变化至1.2m。设计结构尺寸如图1所示。

图1 挡土墙剖面图

2.2 施工方案选择

结合工程现场情况，将挡土墙分为现浇底板、预制面板及肋板、现浇帽石三部分。预制肋板预留连接钢板，基础分两次现浇完成，在顶部预埋钢板，用于同面板上的预留钢板焊接。待第一次浇筑部分强度达到要求后，吊装并采用电焊将面板上与底板上的预留钢板焊接在一起，然后对底板进行二次浇筑完成挡土墙施工。基础及帽石采用现场浇筑完成，挡土墙面板与肋板采用工厂预制加工完成，拖车运输至现场拼装成型[5]。连接方式如

图2 挡土墙与基础的连接

具体施工工艺流程如下：测量放线→基础土方开挖→基槽验收→基础钢筋绑扎→基础模板支立→基础混凝土浇筑→墙身预制及运输→挡土墙板安装（连接）→基础钢筋二次绑扎→基础混凝土二次浇筑→板缝间灌注细石混凝土→挡土墙顶混凝土浇筑。

3 装配式挡土墙施工关键技术

3.1 挡土墙预制过程中的质量控制

3.1.1 预制挡土墙浇筑方法

在预制浇筑过程中，为了确保预制挡土墙外观美观，平整度、密实度、几何尺寸等满足要求且精准精确，采用先浇筑面板，待面板即将初凝之际浇筑肋板，以消除施工缝。待钢筋笼就位准确后，在面板面（底）模取消保护层垫块，代之以钢管支架抬架方式整体抬升钢筋笼，确保保护层厚度符合规范要求，进而大大提升面板外观质量。

3.1.2 模具的选择

在预制作业时，面板水平放置，表面向下，一联预制面板的宽度（1 980mm）作为模板宽度，预制挡土墙面板高度作为模板面板长度。模板面板两两采用公母扣连接，总长度定为99（5.5×18）m，面板侧模（每段2.75m，高度250mm）采用顶丝固定，肋板侧模（每段长1m，最高段为1 900mm，最低段为820 mm，每套6 m）采用拉杆固定，9套侧模、9套肋板模板可以合理循环使用，提高模板的利用率。

3.2 吊装时的关键技术

根据工程应用中的实际经验总结，该工程预制挡土墙吊装未采用顶端预埋吊环作为起吊点，原因如下：

（1）墙顶部侧模难支设、难拆卸。

（2）由于预制墙背后有肋板中心偏移，起吊时难以保证墙体面板自然垂直。

（3）混凝土强度未达到设计强度的90%时，养生时间10 d以上，长时间占用底膜，降低模板利用率。

工程施工采用肋板上设吊孔的起吊方式。在肋板上设置两个吊装孔，主吊装孔（点）为A，副吊装孔（点）为B，两孔均采用内径为 ø56 mm、长度为55 cm的普通钢管预埋。其中，A孔经过挡土墙重心计算，确保其设置位置与挡土墙重心点连线平行于面板面，位于重心点之上相应位置。当A孔单点起吊时，挡土墙面板可保持垂直状态。B孔专为挡土墙拆模、装运时翻转挡土墙所用，位置为在肋板底端距离底面20 cm，距离斜面20 cm。具体吊点如图3所示。这样保证了浇筑后蒸汽养生24 h即可快速吊离台座，吊装过程构件平稳安全，同时也可节约顶端吊环钢筋。

3.3 安装要点

挡土墙吊装完毕时，待浇筑的基础下部混凝土强度达到设计强度的75%后，安装预制挡土墙板。安装前测量人员放出安装控制线。当墙面板与肋板同时坐入基础上，且位置及垂直度经检测符合设计及规范要求后，将肋板预留钢板与基础预留钢板用钢筋焊接，并用三角形钢板加固焊接，使板体与基础连接牢固。

图3 预制挡土墙吊装点位置

预制挡土墙安装前，在控制线位位置增加限位钢板，通过手摇千斤顶进行限位、缝宽及垂直度的调整。这样既可提高安装速度，同时又降低了人工、机械消耗量，有效降低了成本。具体安装工艺流程如下：

第一步：施工准备，墙身下底基础面积预埋钢板顶面下降2 cm，墙身下底与预埋钢板之间混凝土面下降5 cm，避免吊放墙身不稳，如图4所示。

图4 基础面下降

第二步：安装限位角钢，如图5所示。

图5 安装限位角钢

第三步：铺设2 cm砂浆调平，吊放墙体，如图6所示。

第四步：20 t千斤顶顺路向顶进满足缝宽要求，水平顶进移位至限位角钢处，满足设计限位要求，如图7所示。

图6 砂浆调平

图7 千斤顶水平顶进

第五步：20 t千斤顶垂直调平，检查桥面平整度，焊接连接钢板，如图8所示。

图8 千斤顶垂直顶进

3.4 检查与验收

依据《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ 1—2008）对施工的预制装配式挡土墙进行检查验收，其混凝土配合比符合试验规定，强度可达设计要求；混凝土表面平整、密实，无蜂窝麻面现象。具体对比见表1。

4 预制装配式挡土墙效益评价

该工程应用预制混凝土装配式挡土墙，一次成型外观质量好，经济效益明显，可从模板选型、钢筋制作、吊点优化等方面节约成本。经过实际测算，该工程预制装配式挡土墙成本较现浇施工成本节约29元/m3，吊装共节约吊环钢筋11 t，采用

表1 混凝土预制挡土墙施工质量与现浇挡土墙施工质量对比

钢筋胎模法制作钢筋，降低了工人劳动强度，节省制作时间，钢筋加工人工费降低55元/t。工程采取厂区远离人群预制，减少了噪声扰民，节约了施工时间，保证了各匝道挡土墙按期完工，缓解了施工现场交通拥堵情况。

5 结 语

本文以西安市快速路西三环-阿房一路立交工程为例，对预制装配式挡土墙在施工过程中的难点、要点和施工工艺进行了探讨。该工程采用预制装配式挡土墙有效实现了预制化、装配化、快速化施工，降低了成本，节约了工期，保证了质量。在应用过程中，挡土墙结构设计符合设计要求，施工方法得当。预制时采用先浇筑面板，待面板初凝后再浇筑肋板，消除了施工缝。施工优化了顶端预埋吊环起吊，采用肋板上设吊孔的起吊方式，保证了浇筑后蒸汽养生24 h即可快速吊离，且吊装过程构件平稳安全，节约了吊环钢筋。施工优化了安装步骤，降低了人工、机械消耗量，节约了成本。预制装配式挡土墙在西安市西三环-阿房一路立交工程中成功应用，可为其他类似工程提供技术参考。