挡土墙桩柱异形模板施工技术应用

摘要：挡土墙桩柱异形模板的施工方法结合了BIM的协同建模和数控处理技术，成功地为复杂地形提供了精确的支撑，增强了生态景观的渗透能力，并促进了城市的集约化建设。在山区公路、临河生态墙和地下管廊的应用场景中，这项技术成功地将模板的组装周期缩减了30%～50%，同时也减少了土壤压力集中的风险，进一步推动了挡土墙工程朝着高精度、低干扰和可持续的方向发展。

关键词：挡土墙；桩柱异形；模板施工

引言

传统的挡土墙桩柱建设方法在面对复杂结构需求的工程环境时显得力不从心，因此异型模板技术的出现变得至关重要。该技术利用三维数字建模和柔性材料方法，成功地解决了模板与异形桩柱之间曲面贴合度低和施工变形控制困难的核心难题。这项技术结合了模块化的可调节支撑系统、自密实混凝土的生产工艺和完整的数据监控流程，从而提高了异形结构的成型品质，并满足了生态功能的扩展和集约化建设的需求。至今，该技术已在边坡加固和城市防洪等多个领域取得了显著的技术进步，为现代土木工程向智能化方向转型提供了关键支持。

1.异形断面挡土墙模板特点

1.1结构设计复杂化

异型断面挡土墙的模板最突出的特性是其轮廓线的不规则性，这通常涉及曲面、折线或是多边形的组合，因此需要根据工程的实际需求进行定制。与传统的直线型模板相比，这种方法在加工时需要严格匹配结构的曲率和倾斜角度等关键参数，从而对测量的准确性和制造工艺提出了更高的标准。在模板的分块拼接过程中，必须重视几何连接的密封和稳定性。通常，会选择将单元模板进行分段预制，这样在拼装完成后，可以形成连续的异型结构，从而确保混凝土的成型质量能够满足设计的预期曲线。

1.2材料与工艺要求高

由于断面的几何形态具有多样性，因此模板通常选择使用柔性钢模或高强度的复合材料，以实现抗变形能力和曲面贴合性的双重考虑。在加工过程中，需要利用数控机床或热弯技术，对模具的成型精度有严格的要求，对于一些复杂的曲面，需要采用冷轧或3D分段浇注技术。此外，模板在设计时需要增强其局部的抗压能力，以适应浇筑时混凝土的侧向压力分布不均，如有需要，可以增加内部的桁架支撑或外部的锚固系统，以避免出现膨胀或错位的情况。

1.3施工定位与控制难度大

异型模板的安装过程需要依赖于高精度的定位系统，并需要借助全站仪或BIM模型来辅助放样和匹配空间坐标，施工误差将直接影响挡土墙的力学性能和外观质量。对于基础的平整度和支撑系统的稳定性都非常敏感，因此经常需要进行分层浇筑并动态地调整模板的姿态。另外，需要根据地形的高低和障碍物的存在，灵活地调整模板的组装策略，如采用可调节的背楞或模块化的卡扣设计，以确保在复杂的地质环境中能够迅速适应施工。

2.挡土墙桩柱异形模板施工工艺流程及操作要点

2.1前期测量与模板定制

在开始施工之前，必须根据BIM模型或相关图纸进行精确地放样，并利用全站仪来确定桩柱的轴线和异形断面的控制点，并对地形的高程偏差进行核实。异形模板的设计需要基于分段三维建模进行定制，优先选择高强度的复合模板或柔性钢模，并根据桩柱的曲面特性进行数控切割加工，以确保接缝误差不超过3mm。在模板进场之前，需要进行预先的拼装检查，并对对接的顺序进行标记和编码，以防止现场出现错位现象。

2.2支撑体系与模板拼装

构建了一个可调节的支撑架并对地基进行了硬化处理，然后按照坐标系统逐级安装模板，并从底部的弧形区域开始，逐层向上进行拼接。通过使用可调节的螺栓或液压千斤顶来微调模板的弧度，并利用内衬止水条以及嵌缝胶来密封接缝。在转角和折线的位置，增加了角钢的背楞和斜撑，从而构建了一个连续的刚性结构。在进行浇筑之前，需要对模板的垂直度和线形进行复核，并利用三维激光扫描技术来校正其整体的曲率。

2.3混凝土浇筑与动态监测

选择了分层浇筑的方法，确保每一层的厚度不超过50cm，并采用对称的下料方式以防止偏压。在异形弯曲段中，采用了小粒径的自密实混凝土，并配合高频振捣棒进行均匀振捣，以实时监控模板的位移和压力数据，从而避免因应力集中导致的模具胀模现象。在浇筑完成后，选择了薄膜作为覆盖材料，并确保降温速度不超过2℃/h，以减少裂缝收缩的风险。同时，还使用传感器来监测模板的变形，并在必要情况下暂停施工并进行调整。

2.4拆模与养护标准化

挡土墙桩柱异形模板的拆模和养护工艺是基于混凝土性能的动态调整，严格按照“强度达标、分步解构”的原则进行。当混凝土的强度曲线（基于成熟度的监测数据）达到预定的75%强度时，应优先考虑移除非承重的侧模，以减轻模板对不规则断面的限制；支撑结构是通过逐步调整槽钢卡扣来松解荷载传递链的，并利用应力监测数据来实时检查结构的自承载能力。为了解决异形曲面拆模的难题，采用了真空吸盘机械臂来吸附模板背面的整体同步脱离，这样可以避免因锤击、撬棍等暴力拆解方式导致的菱角崩裂或曲面微裂纹。在复杂的转折处，还配备了热熔型脱模剂，从而提高了分离效率。

在养护过程中，采纳了“基体密封+立体调控”的方法：外部使用高保水土工布进行全面覆盖，并配备自动喷雾系统以确保湿度保持在90%以上。在阴角区域，设置了毛细渗透管以实现湿度的补偿，并结合红外温度测量来动态调整养护周期（3～7天）。当气温突然变化时，会启用电伴热平衡温差梯度。为了解决局部蜂窝和错台等问题，首先采用高压水枪对基面进行冲磨，然后注入触变型环氧砂浆进行填充，并植入碳纤维网进行增强。工程完成后，通过三维激光扫描与BIM模型进行对比，确保了桩柱断面的线性偏差不超过5mm，平整度误差不超过3mm/2m，从而构建了一个“过程防损-精细节修-智能校核”的全链条质量控制系统。

3.挡土墙桩柱异形模板施工技术应用

3.1复杂地形支护工程中的应用

在山区公路和临河高边坡等具有复杂地形的挡土墙工程项目中，桩柱异形模板技术得到了广泛的应用。例如，在地质断裂带或受限的空间中，异形桩柱可以被设计成逐渐分散或放射状的布局。通过BIM的协同建模，可以优化桩位的分布和配筋策略，并使用数控机床制造与地形曲率相匹配的弧形模板，确保支撑结构与山体的轮廓能够高效地结合。在施工过程中，结合了无人机的地形扫描技术和三维放样方法，实时调整模板的安装高度和弧度的偏差。

3.2生态景观与抗灾工程的综合应用

在如城市河流、湿地公园这样的生态敏感区，异形桩柱模板技术采用仿生曲线或格栅化的设计方法，以实现功能和环境的和谐共存。例如，在使用波纹状或树杈形桩柱结构时，定制模板需要配合3D打印或热弯工艺预制异形单元，浇筑后形成多孔透水断面，这不仅能提高挡土墙的抗冲刷能力，还能为植物根系的生长预留空间。在洪水防护工程中，使用双曲率模板制造的Y形桩柱能够产生连续的咬合效果。

3.3集约化城市基建中的创新应用

在如地铁隧道入口和地下综合管廊这样的高密度空间环境中，异形模板技术利用空间可折叠的桩柱设计来降低土地占用和冲突。举例来说，在使用螺旋渐扩断面桩柱的情况下，通过多向可调支撑系统来匹配模板的动态变形，并通过自密实混凝土的灌注来解决异型构件在振捣过程中的盲区问题。在施工过程中，采用了预制拼装技术，将桩柱拆分为工厂化生产的L形或扇形模块，并在现场通过高强度螺栓和榫卯结构迅速组装，从而减少了现场支模时间超过50%。当这种技术被用于相邻建筑的地下挡土墙时，可以通过参数化的设计方法生成非对称的配筋模板，从而精确地平衡侧向土压力的差异，确保变形量维持在5mm以内，避免对邻近结构造成不必要的干扰。

4.结语

异型模板技术在挡土墙桩柱工程中的运用，不仅改变了传统支护结构的线性模式，还通过跨学科的融合，实现了工程功能与自然环境之间的有机融合。在未来，需要进一步加强异形模板材料的强度和智能反馈系统的研究，并利用3D打印技术来提高复杂曲面的浇筑效率。作为绿色建筑的核心技术，它在降低资源使用、增强结构的持久性等领域所展现出的巨大潜能，将为在复杂环境下的基础设施走向生态友好和高质量发展注入持续的活力。

参考文献

[1]王晓栋.复杂地形下基坑支护与挡土墙结合的设计与施工技术[J].石材，2023，（11）：44-46.

[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.

[3]叶剑卫，王娜丽.桩板式挡土墙施工技术探讨[J].技术与市场，2011，18（10）：74.

[4]陈周扬，陈阳坤.密排钻孔灌注桩柱列式新型挡土墙结构在水运工程中的应用[J].广东建材，2007，（06）：108-109.