“漸進式臺階半逆作法”在仰斜式重力式擋土墻施工中的應用

徐小詩

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350001）

1 仰斜式重力式擋土墻

重力式擋土墻，可根據(jù)墻背的坡度分為仰斜、俯斜、直立三種類型。其中，城鎮(zhèn)道路工程中的支擋工程多以仰斜式重力擋土墻為主。仰斜式重力式擋土墻有以下兩大特點：一是安全穩(wěn)固，按土壓力理論“仰斜式墻背的主動土壓力＜直立式墻背的主動土壓力＜俯斜式墻背的主動土壓力”，相較于直立式與俯斜式墻背，仰斜式墻背所承受的填土壓力最小，背離填土一側(cè)移動發(fā)生的概率和位移也最小。二是支撐簡易，仰斜墻背可直接借助開挖的臨時邊坡，俯斜和直立式墻背后需要回填土，因此，支擋挖方工程的邊坡，多選擇仰斜墻背。如果是填方工程，為減小土壓力，采用仰斜式墻背依然可行，但應注意墻背附近的回填土質(zhì)量。

2 擋土墻兩種施工工法分析

2.1 現(xiàn)有仰斜式重力式擋土墻施工工法

（1）測量放線、基礎開挖、地基處理、碎石墊層、混凝土墊層、擋土墻基礎、墻背回填依次施工，仰斜式重力式擋土墻傳統(tǒng)施工工藝流程見圖1。

圖1 仰斜式重力式擋土墻施工工藝流程圖

（2）長100m的仰斜式重力式擋土墻，分五個倉段施工。第一倉第一層（擋土墻基至最下一排泄水管底部，見圖2）完工后，施工班組順接進入下一倉擋土墻的第一層施工。為避免墻背回填施工損傷第一倉的第一層墻體，回填施工班組采用小型碾壓設備，從擋土墻背填土區(qū)基礎點，按每250cm分層回填黏土壓實，逐層施工至第一排泄水管底部。

圖2 現(xiàn)有擋土墻墻背第一層回填施工

（3）完成安裝最下一排泄水管、填筑反濾包后，開始第一倉擋土墻的第二層施工至第二排泄水管底部。待第一倉第二層擋土墻完工后，筑墻班組順接進入下一倉的第二層擋土墻施工。為避免損傷墻體，回填施工班組采用小型碾壓設備，及時對墻背區(qū)按每250cm分層回填透水性材料，碾壓至第二排泄水管底部。

（4）完成安裝第二排泄水管、填筑反濾包后，筑墻班組進行第一倉擋土墻的第三層施工?；靥钍┕ぐ嘟M按250cm厚回填透水性材料，碾壓至設計墻頂高程，待第一倉擋土墻完工，順接進入下一倉擋土墻施工，見圖3。

圖3 現(xiàn)有擋土墻墻背回填施工

2.2 “漸進式臺階半逆作法”改良工法

通過對仰斜式重力擋土墻的外形構(gòu)造、現(xiàn)有施工工藝特點以及實際施工經(jīng)驗成果進行分析，提出“漸進式臺階半逆作法”改良工藝，采用多倉連續(xù)流水線式施工。

（1）“漸進式”指回填施工班組每完成一倉墻背回填、碾壓，順接進入下一倉施工；筑墻班組緊接著進行墻身施工，如此層層漸進往復，上一工序始終比下一工序高出一個臺階。

（2）“臺階”指每完成一層墻背回填土碾壓后，緊跟著完成一層擋土墻施工。擋土墻墻身施工過程中，墻背回填碾壓層始終比擋土墻墻身施工層高一階，見圖4。

圖4 改良工法工序立面圖

（3）“半逆作法”指擋土墻的基礎和第一層施工，采用現(xiàn)有工法“先搭墻、后回填”的施工工藝；擋土墻第二層以上墻身施工，顛倒施工順序，采用“先回填、后搭墻”的施工工法，替代現(xiàn)有的“先搭墻、后回填”施工工法。

2.3 改良工藝流程

（1）擋土墻基礎施工：測量放線、基礎開挖、地基處理、碎石墊層、混凝土墊層、擋土墻基礎依次施工。

（2）考慮把擋土墻地基基礎集中受力進行擴散，改善基礎過于集中受力的不利情況，設計將擋土墻基礎加寬。因為擋土墻的墻背面呈俯斜式或直立式，所以地面高程以下墻背的回填、碾壓，采用現(xiàn)有工法“先搭墻、后回填”的施工順序。待第一倉擋土墻基礎完工，筑墻班組順接進入下一倉擋土墻基礎施工階段后；回填班組采用小型碾壓設備及時對墻背區(qū)按每層250cm厚黏土分層回填、碾壓至最下一排泄水管底部，后續(xù)其他倉段依此類推，見圖5。

圖5 擋土墻基礎施工示意圖

（3）墻背回填至最下一排泄水管設計高度后，安裝最下一排泄水管、填筑反濾包。由于擋土墻的墻背呈仰斜式，地面高程以上的墻背回填碾壓，采用“先回填、后搭墻”的改良工法施工。因此回填班組繼續(xù)在第一倉，采用“大型碾壓設備為主、小型碾壓設備為輔”的施工方式，用透水性材料對墻背進行分層回填、碾壓，至第二排泄水管底部高程，后續(xù)倉段依次類推。隨著墻背回填寬度增加，回填層邊緣處，大型碾壓設備無法碾壓區(qū)，采用小型碾壓設備分層夯實。

（4）待第一倉第二層擋土墻墻身完工，墻體施工隊伍順接進入下一倉擋土墻第二層墻身施工后，回填班組及碾壓設備回到第一倉，及時對墻背區(qū)進行分層回填、碾壓至設計墻頂高程，依次類推，見圖6。

圖6 擋土墻墻頂部分墻背回填土至設計高程

（5）最后，進行擋土墻墻身頂層施工。

3 “漸進式臺階半逆作法”改良工法優(yōu)勢

3.1 結(jié)構(gòu)靈活，適應性強

根據(jù)施工經(jīng)驗，仰斜式重力式擋土墻的胸坡和背坡多為1∶0.2～1∶0.3，仰斜式重力擋土墻背坡度愈緩，主動土壓力愈小，完工后墻體結(jié)構(gòu)安全性愈高，但存在施工難度增大、施工中墻體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低等問題?！皾u進式臺階半逆作法”采用“先回填、后搭墻”的施工方式可很好地解決上述困難。修建仰斜式重力擋土墻時，可適度調(diào)緩墻背開挖的坡度，可統(tǒng)籌工期要求、地質(zhì)條件、氣候條件、結(jié)構(gòu)安全性、經(jīng)濟性等一系列因素，減少了墻背回填時間，徹底解決了墻背土回填碾壓工期長、施工機具效率低，墻背暴露時間長造成墻身后傾、偏位、滑移等一系列問題。若需是填方工程，在考慮土壓力的前提下，適當調(diào)陡墻背坡度，有利于加強墻背附近的回填土質(zhì)量，經(jīng)濟效益隨之提升。

3.2 “先回填、后搭墻”工藝

（1）黏土回填不僅避免了水從擋土墻墻背滲入地基，而且起到固定地下部分墻身的作用，既保證了施工質(zhì)量，也確保了擋土墻外軸線線性順直、美觀。另外，相比傳統(tǒng)擋土墻“先搭墻、后回填”的施工方式，此道工序地下部分至最下一排泄水管區(qū)域的墻身施工省去了擋土墻墻背模板安裝工作，降低了手工作業(yè)量，加快了施工進度。

（2）透水性材料回填。透水性材料如碎石土、中粗砂等材料，不僅保證了墻背排水通暢，有效減小主動土壓力，避免擋土墻失穩(wěn)坍塌，而且保證了擋土墻外軸線線性順直。同時，只需要在面墻一側(cè)立模作業(yè)，鋼管、模板投入量是現(xiàn)有工藝的1/2。此外，墻背回填碾壓層始終比擋土墻墻身施工層高出一階，挖機以墻背回填碾壓層為平臺，操作手的施工視野好，有利于墻身施工的安全和質(zhì)量控制。

3.3 36t壓路機碾壓墻背回填土

借鑒成都天府國際機場地基處理及土石方工程（06標段）采用36t壓路機碾壓土石方作業(yè)的寶貴經(jīng)驗，可以得出當土石方含水量處于最佳含水（±2%）狀態(tài)下宜直接攤鋪碾壓，采用36t壓路機（振動頻率設置為28Hz，行走速度設置為2km/h）進行振動碾壓；松鋪厚度控制在80cm，碾壓4遍時，壓實度可達到96%以上?；靥顚舆吘壧帀郝窓C無法碾壓區(qū)域采用小型夯機按25cm分層夯實墻背土的作業(yè)方式替代。

墻背土回填采用36t壓路機碾壓，是“漸進式臺階半逆作法”改良工藝的核心組成部分，不僅有效解決了傳統(tǒng)擋土墻施工中存在的墻背土壓力增大造成擋土墻墻身前傾、變形等問題，而且效率大大超越了采用小型夯機每次只能夯實25cm墻背土的傳統(tǒng)工藝。

3.4 全部連續(xù)流水作業(yè)，工期短

“先搭墻、后回填”（舊工法），第一層擋土墻完成施工，緊隨墻背回填、碾壓，可以充分利用工作面，確保主要施工工序形成連續(xù)流水施工，但期間存在因技術(shù)間歇期以及不同工種作業(yè)效率差異導致的工期拉長。這種施工方式完成100m長、7.67m高、塢工體積1567m3的仰斜式重力式擋土墻，需要26.4個工日。

改良工藝“先回填、后搭墻”連續(xù)流水施工方式，合理地調(diào)整施工順序，先用36t壓路機回填碾壓，避開了墻體施工，提升了施工效率、壓縮了回填作業(yè)時間，確保了回填與搭墻工序之間的銜接，循環(huán)有序。科學地利用施工作業(yè)面，縮短了工期，實現(xiàn)了專業(yè)化生產(chǎn)，提高了工程質(zhì)量與勞動效率。此外，工序之間無縫銜接，每工日資源投入量較為均衡，為現(xiàn)場文明施工和科學管理創(chuàng)造了有利條件。采用改良工法完成一段100m長、7.67m高、塢工體積1567m3的仰斜式重力式擋土墻，僅需要17個工日，見表1。

表1 改良工法連續(xù)流水施工進度計劃表

4 實踐成果分析

4.1 施工實踐

由中國電建航空港有限公司承建的廣州白云國際機場北遠二期項目及B滑場道工程的地基處理工程，根據(jù)工程地勢設計方案，場區(qū)內(nèi)存在挖方邊坡，邊坡高度0～5.5m。對邊坡陡于1∶1.5的區(qū)域，采取重力式擋墻支擋措施。B滑場道內(nèi)現(xiàn)有設備停放區(qū)與本次新建土面區(qū)之間存在約0～2m高差，不具備放坡空間，采用重力式擋墻進行支擋，工藝流程同上。

4.2 施工質(zhì)量分析

“漸進式臺階半逆作法”促進了新型施工材料——建筑免拆模板的推廣使用，它是一種由薄形熱浸鍍鋼板為原材料，經(jīng)加工成為有單向U型密肋骨架和單向立體網(wǎng)絡的永久性模板，其力學性能優(yōu)良，在擋土墻基礎、地面以下墻體施工，采用現(xiàn)有工法“先搭墻、后回填”的施工方式時，采用建筑免拆模板增強了擋土墻基礎結(jié)構(gòu)及部分墻背的應力強度，無需等到混凝土強度達到設計強度的75%再進行墻背回填作業(yè)，為快速有效地實施下一道工序打下了基礎，確保施工質(zhì)量滿足設計要求。

4.3 工期分析與結(jié)構(gòu)安全性

“漸進式臺階半逆作法”有效解決了技術(shù)間歇期和不同工種作業(yè)效率差異較大兩個難題，徹底解決了重力式擋土墻施工一直存在的墻背土回填碾壓工期長、效率低，墻背暴露時間長、墻身后傾、偏位、滑移及導致的整改、返工等一系列問題，擋土墻一次成型，有效工作時間有保證，適合仰斜式重力式擋土墻這類工藝銜接緊密、工藝重復性強的線性工程。

4.4 設備投入分析

按照工藝施工要求，分析各施工施工工藝所需的設備投入。見表2。

表2 設備資源投入

現(xiàn)有工藝投入直立式振動夯這類小型機具，直接成本低，但是其性能單一、使用面窄、施工效率低、施工質(zhì)量無保障（尤其面對壓實度要求不小于95%的土方），實則增加了墻背土回填碾壓工期，另外墻身后傾、偏位、滑移等一系列問題的整改、返工也增加了間接成本。改良工藝雖然采用了36t壓路機這類大型機具，但是在施工質(zhì)量、安全、工藝緊密銜接、施工效率等方面發(fā)揮了巨大作用，實則節(jié)約成本。

4.5 成本分析

按廣州市建設工程專業(yè)工種的勞務用工日工資價格表以及廣州市建設工程施工機械臺班單價表規(guī)定，對兩者成本進行分析比對。見表3。

表3 兩種工法成本投入比較表

通過比對，“漸進式臺階半逆作法”每100m長、7.67m高、塢工體積1567m3的仰斜式重力擋土墻，節(jié)省施工成本28637元，有效地降低了成本，提高了利潤。

5 結(jié)語

“漸進式臺階半逆作法”在仰斜式重力式擋土墻中的技術(shù)應用是作者繼“漸進式臺階逆作法”在格賓擋土墻的技術(shù)應用之后對重力式擋土墻工藝改良上的又一次積極探索。相信此工法在類似支擋工程領域會有更廣闊的應用空間。