弧形挡土墙模板设计与加工研究

王超

北京泽通水务建设有限公司 北京市 通州区 101100

摘要：随着水利行业的发展，弧形挡土墙模板在河道工程中应用范围不断扩大，根据环球主题公园度假区景观水系工程具体概况对挡土墙模板设计要求加以解析，针对工程特点，明确模板选型配置。通过对弧形挡土墙模板优化设计与加工，使底板导墙模板和墙体模板加工效率更高，同时应用数控弯管机加工提高弧形模板加工精度，为模板的安装与质量控制提供帮助。

关键词：弧形挡土墙；模板设计；模板加工；加工制造

绪 论

现阶段城市建设用地日益紧张，按照不同的地形地貌特征，修建风格独特的景观河道已成为行业发展趋势。景观河道施工之前，做好河道挡土墙至关重要，这类弧形挡墙的异形模板作业通常会使用定型钢或者木质模板，但劳动强度过大，工作效率较低，造价成本高，且钢模板与木模板笨重，无论是安装，还是拆除，模板施工后存在较大的安全隐患。因此，有必要做好弧形挡土墙模板的优化设计与科学加工。

一、工程应用

环球主题公园度假区景观水系工程，景观水系平面位置与现状萧太后河基本一致，东西走向，长约2.8km，水面宽度26-100m，水面面积约12.5万m2，储水量约31万m3。景观水系横断采用复式断面，20.8m高程以下为矩形断面，以上为大于1：3绿化缓坡，局部设观景平台及堆石景区。景观水系沿河交叉建筑物有3座公路、2座人行桥、1条地铁、1条综合管廊。景观水系设计常水位为20.0m，设计高水位为20.30m，水深2.0-2.5m，满足游船通航需求；两岸采用钢筋混凝土悬臂式挡土墙，岸线结合园区景观曲线化布置，水系底部防渗施工技术，膜上设600mm覆土、顶部设100mm厚生态联锁砌块防护。水系河底高程为18.0m，纵坡0.00002；两岸悬臂式挡墙墙顶高程20.8m，挡墙墙身高3.11-3.45m。

景观水系河岸主要结构挡墙为弧线线形，且弧线旋转半径有85种，总长6.42km，直线段929米，弧线最小半径8米，最大的480米，弧形支撑体系的模板定位精度和支撑稳定性直接决定了后续砼观感质量，是控制的重点。

二、弧形挡土墙模板设计研究

2.1工艺选型与工程重难点

本项目内弧形模板和加固、支撑体系的选型情况大致如下：

1. 垫层部位选用100×100mm的木方。

2. 挡土墙直线段底板基础和挡土墙弧形段底板基础选用厚度为15mm的多层板，背楞与龙骨部位尺寸为100×50mm木方，支撑体系为Φ20钢筋主龙骨，Φ16对拉螺栓，方木斜撑。

3. 挡土墙直线段墙体和挡土墙弧线段墙体选型使用厚度为15mm的多层板，主龙骨部分选用2根尺寸为48×3.5mm的钢管，纵向间距应沿着墙体方向保持500mm的间距，次龙骨使用尺寸为100×50mm的木方，间距保持在150mm，支撑体系使用扣件脚手架、钢丝绳斜拉。

本工程的施工重难点问题大致如下：

1. 项目内存在较多的挡墙结构分仓，且混凝土方量比较大，如何保证地下部分的混凝土连续施工，加强对混凝土材料的质量控制已成为工程施工的重难点问题。

2. 项目内弧形挡墙的弧度比较多，弧线最小半径8米，最大的480米，弧形支撑体系的模板定位精度和支撑稳定性直接决定了后续砼观感质量，是控制的重点。无论是平面，还是外立面的形状都比较复杂，高精度施工测量及模板加工是本工程施工的又一个重难点问题。

2.2设计方案

关于弧形挡土墙模板的设计方案，相关设计要点大致如下：

1. 垫层模板，厚度在100mm左右，使用尺寸为100×100mm的木方平铺设置方式，将钢筋打入土体完成固定，要求深度被控制在20cm以内。

图1基础垫层模板示意图

2. 底板基础模板设计，采用多层胶合板的设计方式，板材厚度15mm，次龙骨间距保持在150mm，使用木方材料，主龙骨选用2根钢筋，第一道钢筋与地面距离10cm，第二道钢筋与第一道钢筋保持30cm的间距，纵向设置2道钢筋，横向间距达到500mm。

3. 底板导墙模板设计，同样采用多层胶合模板的设计方式，板材厚度15mm，导墙模板采用φ16三段式止水对拉螺栓连接，对拉螺栓高度为距离底板200mm处，对拉螺栓横向间距500mm，次龙骨为50*100mm木方，间距15cm，主龙骨为两根Φ48*3.5的钢管。混凝土浇筑高度达到300mm即可，应用止水对拉螺栓进行连接，施工后不拆除导墙主龙骨和对拉螺栓，可以在混凝土浇筑后继续使用。

4. 挡土墙墙体模板设计，采用多层胶合板厚度15mm，次龙骨使用木方材料，间距保持在150mm，主龙骨为2根48×3.5mm钢管，螺栓采用φ16三段式止水对拉螺栓，纵向间距与主龙骨一致,横向间距500mm。为了有效保障墙体施工质量，要求施工段内螺栓孔的标高处于水平直线上。挡土墙主龙骨间距根据墙体高度分别进行设计，挡墙顶部景观棚石处350mm厚挡土墙墙体模板的次龙骨与500mm厚挡土墙墙体模板次龙骨间距一致，中间用木方拼接成一体,木方纵向间距200mm。为了避免弧形挡土墙模板在加工使用期间出现变形问题，有必要在最高处的主龙骨位置上做好钢丝绳拉锚，间距控制在3m左右，以此实现锚固处理。

三、弧形挡土墙模板加工

3.1底板底板及导墙模板

本项目的挡土墙多数使用弧形挡土墙，这对弧形挡土墙模板加工精度提出了较高的要求，如何提高模板加工精度至关重要。弧形底板基础模板采用多层板模板，多层板模板厚15mm，次龙骨采100mm×50mm木方，间距150mm，主龙骨为2根20钢筋，设置两道，第一道距地10cm，第二道与第一道间距30cm，螺栓采用对拉螺栓焊接HRB400φ12钢筋作为对拉螺栓，纵向2道，横向间距500mm。

底板导墙浇筑高度300mm，模板采用多层板模板，多层板模板厚15mm，导墙模板采用φ16三段式止水对拉螺栓连接，对拉螺栓高度为距离底板200mm处，对拉螺栓横向间距500mm，次龙骨为50*100mm木方，间距15cm，主龙骨为两根Φ48*3.5的钢管。导墙主龙骨及对拉螺栓不拆除，墙体浇筑时继续使用。如图2所示。

图2 弧形挡土墙底板模板示意图

3.2墙体模板

使用厚度为15mm的胶合板材料为本项目挡土墙模板材料，次龙骨采用100mm×50mm木方，间距150mm。模板主龙骨材料为钢管材料，由2根尺寸为48×3.5mm的钢管构成，根据不同挡土墙高程设计，为保证墙体外观质量，三个施工段的螺栓孔标高基本处于同一水平直线，三个施工段分别布置螺栓在断面内的距离。其中0+000~0+900段对拉螺栓布置6道，在断面内水平间距200+400+600+600+600+600mm，0+900~1+800段对拉螺栓布置6道，在断面内水平间距200+560+600+600+600+600mm，1+800~2+832段对拉螺栓布置7道，在断面内水平间距200+370+370+600+600+600+600mm。螺栓采用φ16止水对拉螺栓，纵向间距与主龙骨一致,横向间距500mm。景观棚石处的挡土墙模板厚度为350mm，为次龙骨，和厚度为500mm的模板保持相同的间距，中间用木方材料和模板拼接为一个整体，保持木方的纵向间距达到200mm。为了避免弧形挡土墙模板变形，在最高处主龙骨位置上使用 尺寸的钢丝绳进行拉锚处理，要求拉锚的间距控制在3m左右，具体如图3所示。（具体验算详见模板支撑体系计算书）

图3 挡土墙模架断面图

3.3数控弯管机加工模板

为了保证弧形模板的加工精度，在加工钢管的时候需要用到数控弯管机设备。采用数控弯管机具有以下几点优势：

1. 设备最大弯管程式记忆容量需要达到100组，每组最多可编程10道弯曲。输入相应参数即可进行加工。

2. 将弯管加工参数直接输入，在设备运行下支持自动执行和紧急停止，

3. 作业程式及弯管程式记忆储存时间无限，不会因停电或长期不使用而造成程式流失。

4. 数控弯管机在自动加工的同时，控制器仍可供输入或编辑程式，要求弯管程式在加工期间设置不同弧度及速度，以针对不同工作物灵活运用，提高工作效率。

5. 施工绝对原点系统，每天在固定时间对设备重新开机，电机总功率可以达到8.1KW，使用双伺服电机，生产速度在10m/min，可适用于方管、圆管以及椭圆管。

3.4挡土墙弧形段模板安装

弧形挡土墙模板的安装需要经过相应的施工顺序，具体如下：墙模安装顺序是：放墙身线及模板检查线→施工缝处理、抹找平层→支模前的检查 →安装弧墙体次龙骨及多层板形成整体模板→运输吊装 →吊装一侧弧墙模板，临时加固→穿墙止水螺栓→吊装另一侧弧墙模板→校正模板位置，安装主龙骨→ 紧固对拉止水螺栓→安装钢丝绳斜拉全面检查→调整墙体位置、平整、垂直度→加固→自检→监理验收→转入下工序。

弧形挡土墙模板在安装时应注意以下操作要点：

（1）安装墙模前，要对墙体接茬处凿毛，用空压机清除墙体内的杂物，做好测量放线工作。为防止墙体模板根部出现漏浆"烂根"现象，墙模安装前，在底板上根据放线尺寸贴海绵条，做到平整、准确、粘结牢固并注意穿墙螺栓的安装质量。

（2）弧形挡土墙模板采用15mm厚多层板；次龙骨采用100×50mm方木,间距150mm；主龙骨采用2根48×3.5mm钢管，螺栓采用φ16止水对拉螺栓，纵向间距与主龙骨一致,横向间距500mm。其中0+000~0+900段对拉螺栓布置6道，在断面内间距200+400+600+600+600+600mm，0+900~1+800段对拉螺栓布置6道，在断面内间距200+560+600+600+600+600mm，1+800~2+832段对拉螺栓布置7道，在断面内间距200+370+370+600+600+600+600mm。

（3）弧墙使用胶合板木模板支立，由于墙面为曲面,对工作面的平整度要求较高,所以在浇筑混凝土时,在墙模的位置应注意表面平整,在支模前要仔细检查,对平整度不好的部位要抹找平层。

（4）弧形钢管加工，选用φ48×3.5钢管,机械配合人工冷弯加工。加工前在现场的工作面上用架子管搭设操作架,并且在地面上按1：1比例对各种曲率墙体的曲线放大样；将钢管一端插入操作架，另一端插入翘杠人工弯制，成形后放在大样上进行检查直到符合。各种不同弧度的管要用油漆涂刷加以区分标志。由于弧管弧度直接影响墙体成形，所以在每次使用之前应对其弧度进行检查及整修。立好一侧模板后即可穿入的三段式止水对拉螺栓，再立另一侧模板就位调整，对准穿墙螺栓孔眼进行固定。

（5）支模时须对模板拼缝进行处理，在面板拼缝处用双面胶海绵条粘贴。

为确保本工程达到清水混凝土效果，在模板安装前检查其质量，凡有缺棱掉角的一律不用，以确保模板接缝不漏浆。模板外观要求模内干净、无杂物，拼缝严密，模板接缝宽度不大于1.0mm，无漏浆缝隙。保证混凝土固结后结构物的相对位置、形状、尺寸和表面修饰符合设计及规范要求，制作误差严格控制在允许范围内。

（6）模板安装过程中，必须保持足够的临时固定设施，防止模板变形走样，安装误差严格控制在允许范围内。

总结

总而言之，以实际工程案例为例，对弧形挡土墙模板体系做出大胆创新，使用厚度为15mm的胶合板材料为本项目挡土墙模板材料，对挡土墙弧形段模板安装措施加以改进，使用φ48×3.5钢管材料，同时采用人工冷弯与数控机械加工方式，使模板工程施工质量及精度得到保障。经过弧形挡土墙模板的优化设计与加工制作，该模板体系在工程施工中达到了良好的综合效果，不仅给工程带来较高的经济效益，且模板体系安全性十分理想，模板拆除之后混凝土表观质量能够达到预期要求。

参考文献

[1]陈文胜,蒋茂林,戴嘉宁.圆弧形挡土墙整体土压力计算[J].交通科学与工程,2021,37(01):69-74.

[2]刘永红.挡土墙桩柱异形模板施工技术[J].建材技术与应用,2019(06):31-32.