橋梁施工安全高邊坡防護(hù)技術(shù)探究

李 舵

(長沙市公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410000)

1 工程項(xiàng)目簡介

某橋梁的跨橋組合為8×30 m+10×20 m，橋全長約為445.7 m，在該項(xiàng)目的上部結(jié)構(gòu)施工中采用了預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁模式。該橋梁位于丘陵區(qū)域，周邊兩側(cè)的地勢起伏較大，其中6#～10#橋墩位于自然斜陡坡上，最大的自然坡角度約為38.2°。

在該項(xiàng)目早期的地質(zhì)勘探中，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)主要結(jié)構(gòu)包括全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層與中風(fēng)化層等，其中強(qiáng)風(fēng)化層的厚度最多，最高處約為33.8 m。之后按照本地區(qū)的地質(zhì)調(diào)繪資料，在該橋梁的施工范圍內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)構(gòu)造形跡，地區(qū)的整體結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，節(jié)理裂隙的發(fā)育情況良好。

2 項(xiàng)目邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

為了能夠充分了解高邊坡所引發(fā)的安全事件，在本次項(xiàng)目中通過邊坡穩(wěn)定性計(jì)算的方法，通過極限平衡計(jì)算方法與工程地質(zhì)類比法等對邊坡進(jìn)行評價(jià)，并通過簡化的bisshop算法做驗(yàn)算。

2.1 安全系數(shù)的評估

在本次項(xiàng)目的邊坡穩(wěn)定性評價(jià)中，選擇具有代表性的橋墩為研究對象，在采集邊坡土層的相關(guān)參數(shù)(見表1)之后，對其安全系數(shù)進(jìn)行評價(jià)。

表1 地層參數(shù)資料表

之后結(jié)合之前開挖的斷面的數(shù)據(jù)，計(jì)算出本次工程項(xiàng)目中最不利的邊坡狀態(tài)為：滑面剪出口位于自然邊坡坡腳處，滑面后緣距離自然坡腳水平距離79.4 m處，主滑面位于強(qiáng)風(fēng)化粉砂層與中風(fēng)化粉砂層之間的交界位置，之后將相關(guān)數(shù)據(jù)代入后，計(jì)算本次項(xiàng)目中的滑面滑動的安全系數(shù)達(dá)到了1.1。

2.2 邊坡下滑力計(jì)算

在本次項(xiàng)目中結(jié)合路基設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容，考慮橋梁工程項(xiàng)目邊坡的安全系數(shù)是1.1，而根據(jù)滑面開挖后的模擬效果，發(fā)現(xiàn)開挖加固前的剩余下滑力超過700 KN/m，則根據(jù)bisshop算法與BIM模擬結(jié)果后，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過一系列加固措施后，整個(gè)邊坡的加固安全系數(shù)達(dá)到了1.36，滿足邊坡穩(wěn)定性要求。

3 邊坡加固技術(shù)措施

3.1 控制坡形坡率

在橋下防護(hù)邊坡設(shè)計(jì)中，坡形坡率的設(shè)計(jì)需要考慮邊坡所處的地質(zhì)條件以及地形地貌特征，因此在本次項(xiàng)目中，考慮到每級邊坡的特殊性以及結(jié)構(gòu)面穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，盡量減少土方開挖，不僅要保證邊坡原生植被的完整性，還應(yīng)該兼顧樁基平臺的設(shè)計(jì)要求，所以結(jié)合本次工程項(xiàng)目的特殊性，考慮到橋墩施工中采用了鉆孔樁施工工藝，對施工平臺提出了一定的要求，所以在施工中保證樁基平臺與邊坡平臺設(shè)計(jì)良好結(jié)合，并調(diào)整樁頂標(biāo)高，通過多種措施的結(jié)合來確保邊坡穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，本次工程中將邊坡坡率分為四個(gè)等級，其中最大等級的坡高度達(dá)到了40.5 m，按照橋墩分布情況，所采用的劃分方法為：(1)一級邊坡的坡率小于等于1∶0.25，坡高小于等于8 m；(2)二級邊坡的坡率1∶0.75，不大于11 m，二級平臺標(biāo)高60 m；(3)三級坡高不大于10 m；(4)四級坡高不大于13 m，二至三級平臺寬度2 m。非橋墩施工段盡量減少開挖，針對橋墩局部地形凹陷區(qū)處用填土填平。

3.2 路基骨架護(hù)坡施工工藝

本次項(xiàng)目中為了能夠強(qiáng)化邊坡的安全防護(hù)效果，在防護(hù)技術(shù)應(yīng)用中采用了綜合防護(hù)技術(shù)，其中的關(guān)鍵內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)。

(1)邊坡墻施工

本次項(xiàng)目中的邊坡墻施工中采用了M7.5的漿砌片石，根據(jù)坡率的分布情況放樣坡腳線之后，設(shè)置腳墻高度為1.5 m，埋深0.8 m；腳墻的寬度為70 cm，頂部平面的寬度為40 cm；腳墻在離地面10 cm位置做一泄水孔，泄水孔的規(guī)格為10 cm，每3 m設(shè)置一個(gè)。

(2)路堤護(hù)坡

本次項(xiàng)目中路堤邊坡施工嚴(yán)格參照了整個(gè)工程項(xiàng)目的具體條件，并在了解不同施工環(huán)境的基礎(chǔ)上細(xì)化了施工細(xì)節(jié)，其中的關(guān)鍵內(nèi)容包括：(1)針對工程中坡長超過5 m的位置，在護(hù)坡的設(shè)計(jì)上采用拱形骨架護(hù)坡，并在骨架內(nèi)均勻?yàn)M草籽或者種植灌木等；針對小于3 m的情況可以采用空心磚護(hù)坡模式，在內(nèi)部撒草籽。(2)該項(xiàng)目中所設(shè)計(jì)的拱形骨架厚度為0.6～0.7 m，在骨架的頂部與底部均設(shè)置0.5 m的鑲邊，其中頂部的鑲邊厚度為30 cm。底部的接腳墻基礎(chǔ)(即腳墻護(hù)腳)鑲邊、基礎(chǔ)及骨架均采用M7.5漿砌片石砌筑。(3)考慮到后期養(yǎng)護(hù)施工等方面的要求，在涵洞八字墻、錐坡等位置設(shè)置了階梯形踏步。

(3)混凝土空心磚護(hù)坡方案

本次項(xiàng)目中，針對坡高小于3 m的位置，全部采用混凝土空心磚護(hù)坡的方法，在空心磚內(nèi)部培土種植植被。因此在施工之前，先清理坡面附圖，并填補(bǔ)表面的凹坑，使整個(gè)平面平整。同時(shí)在空心磚的鋪設(shè)中，采用自上而下的鋪設(shè)方法，并在鋪設(shè)期間通過橡皮錘擊打，保證貼合效果良好。

3.3 路塹段漿砌片石護(hù)坡

在本階段施工中，針對路塹邊坡低于3 m的位置，采用綜合防護(hù)技術(shù)，直接種植灌木或者草籽護(hù)坡；而高于3 m的情況，用漿砌片構(gòu)建石拱性截水骨架，骨架內(nèi)做好植被防護(hù)；針對工程項(xiàng)目中的地下水源豐富的位置，設(shè)置排水溝，寬度為1.3 m。為了保障質(zhì)量，在路塹段漿砌片石拱性骨架所構(gòu)筑的結(jié)構(gòu)規(guī)格為：厚度40 cm，頂口的鑲邊寬度為40 cm，將護(hù)坡嵌入地面之后，確保頂口與原地面平齊，并根據(jù)邊坡的坡度適當(dāng)設(shè)置橫坡，確保積水能夠順利的從結(jié)構(gòu)中排出。

漿砌片石護(hù)坡滿砌也是本次項(xiàng)目的關(guān)鍵施工技術(shù)，該技術(shù)適用于路塹段、錐坡等特殊位置的施工要求。本次項(xiàng)目中所設(shè)計(jì)的護(hù)坡厚度為30 cm，且部分位置還根據(jù)不同工況適當(dāng)增加厚度，最大不超過40 cm。本次項(xiàng)目中，按照上文所介紹的平臺劃分情況，在一級至三級的平臺上，平臺漿砌片直接嵌入邊坡內(nèi)0.2 m位置；而地第四級平臺，漿砌片嵌入邊坡0.4 m位置，通過這種方法能夠有效避免地表水深入，保證了邊坡整體結(jié)構(gòu)的問題。而為了強(qiáng)化效果，在護(hù)坡每隔4～5 m的位置增加一個(gè)泄水孔，孔的周圍設(shè)置一個(gè)規(guī)格為0.5×0.5的礫石反濾層，進(jìn)一步控制地表水滲入。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化施工的細(xì)節(jié)，主要內(nèi)容包括：(1)針對工程項(xiàng)目中的勾縫采用了凹縫模式，縫寬15 mm，深度為8 mm；施工期間預(yù)留2 cm空縫，針對深度不達(dá)標(biāo)應(yīng)該剔除，確保勾縫的整體指標(biāo)滿意；在勾縫的設(shè)計(jì)上應(yīng)該沿著石縫從上至下布置，所使用的砂漿強(qiáng)度高于砌體所用的砂漿。(2)在勾縫完畢之后充分清掃墻面，并確保在砂漿初凝前充分覆蓋，并灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為2周；本次項(xiàng)目中針對灑水養(yǎng)護(hù)也提出了詳細(xì)的要求，例如氣溫低于5 ℃的情況下不能灑水養(yǎng)護(hù)。(3)漿砌片石護(hù)坡及腳墻沿線路方向每隔10～20 m設(shè)伸縮縫一道，縫寬2 cm，縫內(nèi)填塞瀝青麻筋，深度不小于20 cm。

3.4 橋臺錐坡的防水處理

(1)排水設(shè)施的設(shè)計(jì)

為了能夠強(qiáng)化防滲排水設(shè)施的性能，本次項(xiàng)目中在椎體的外表毗舍防水材料(如土工布等)，并通過合理布設(shè)反濾層，減少水滲入。

(2)壓實(shí)方案

壓實(shí)施工效果影響最終效果，很多工程項(xiàng)目都采用人工夯實(shí)的方法，或者通過蛙式打夯機(jī)、石夯、機(jī)械夯實(shí)等方法處理，多數(shù)工程項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)證明，傳統(tǒng)的夯實(shí)方法難以取得預(yù)期效果，即使在表面采取了各種防水措施，在建成之后也有可能出現(xiàn)多種破壞情況。所以針對這種情況，本次工程項(xiàng)目對壓實(shí)方案做進(jìn)一步創(chuàng)新，采用了兩種新的壓實(shí)工藝：①加入填筑材料。這種壓實(shí)施工方法，是在分層填筑錐坡被壓實(shí)之前，直接向填土中添加植物秸稈，并加入少量的水搗壓，再加填料和植物秸稈搗壓，之后再采用逐層夯實(shí)施工的方法，將每層的厚度控制在20～30 cm左右，在地面成形之后，在表面設(shè)置防護(hù)設(shè)施就可以達(dá)到防水的作用。從效果來看，這種夯實(shí)方案可以發(fā)揮秸稈的物理性質(zhì)，保證錐坡表面具有良好的整體性，即使少量雨水滲入到地面下也不會影響整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。②切挖成型法。該方法需要先在橋臺錐坡地面放樣位置，并嚴(yán)格填筑路基的方向逐漸向橋梁中心方向延長一定的記錄，并同步進(jìn)行路基壓實(shí)；采用分層填筑的方法，給予一定的自然沉降時(shí)間，每層厚度最高不能高于50 cm。這種方法的優(yōu)勢就是可以利用大型設(shè)備施工，施工效率高。

本次項(xiàng)目中，施工方靈活運(yùn)用兩種施工壓實(shí)施工工藝，顯著提高了整體施工質(zhì)量。

4 結(jié)束語

本文采用案例分析法，詳細(xì)介紹了路基骨架護(hù)坡施工工藝的應(yīng)用路徑，總體而言，該案例中所使用的施工工藝具有可行性，能夠保證邊坡的穩(wěn)定性，整個(gè)工程項(xiàng)目在按照上述方法施工之后未發(fā)生嚴(yán)重的護(hù)坡問題，取得了預(yù)期的施工目的，因此值得推廣。