四渡大橋錐坡加固施工技術(shù)研究

姚建軍

（福建省高速公路集團(tuán)有限公司南平管理分公司，福建南平 354300）

0 引言

作為橋梁的重要附屬工程，橋臺錐坡的穩(wěn)定性直接影響工程安全。倘若錐坡加固不到位、施工質(zhì)量不過關(guān)，則容易發(fā)生塌陷、溜坡等病害，進(jìn)而可能造成道路、橋梁出現(xiàn)裂縫，影響其正常使用，甚至引發(fā)安全事故。對于坡度陡、高差大的工程橋梁項(xiàng)目，有效落實(shí)錐坡加固施工技術(shù)應(yīng)用至關(guān)重要。基于此，文章對該技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 錐坡加固施工技術(shù)原理和作用

1.1 錐坡加固的原理和常用方式

錐坡是橋梁的附屬結(jié)構(gòu)，當(dāng)橋梁采用埋置式橋臺、樁柱式橋臺或者橋臺的布置不能完全擋土?xí)r，需要在橋梁橋臺的兩側(cè)及臨河面修筑錐坡。錐坡的主要作用在于保護(hù)橋頭路堤的穩(wěn)定性，并防止雨水、河水等影響因素對橋梁橋臺及其基礎(chǔ)產(chǎn)生影響，進(jìn)而導(dǎo)致失穩(wěn)或滑移。錐坡加固施工技術(shù)是用以改善或增強(qiáng)錐坡的穩(wěn)定性，從而提高橋梁的安全性和壽命的一系列施工技術(shù)。一般而言，錐坡加固施工技術(shù)旨在通過改善土體的力學(xué)性質(zhì)和地基的承載能力，改善土體的應(yīng)力狀態(tài)，從而提高錐坡的穩(wěn)定性。常用的錐坡加固施工技術(shù)包括注漿法、錨固法、深層攪拌法、擋土墻或支撐結(jié)構(gòu)加固、綠化加固等[1]。常見錐坡加固施工技術(shù)對比情況如表1 所示。

表1 常見錐坡加固施工技術(shù)對比表

1.2 錐坡加固的作用

對橋梁錐坡的有效加固能夠保護(hù)橋梁橋臺及其基礎(chǔ)，避免因錐坡質(zhì)量問題產(chǎn)生病害及安全隱患，從而提高橋梁的安全性與穩(wěn)定性，延長橋梁的使用壽命。對于兩岸坡度大、谷底至橋面高差大的橋梁工程項(xiàng)目來說，其錐坡的穩(wěn)定性對橋梁的正常使用與來往車輛的安全有重要影響。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

四渡大橋位于寧武高速公路K290+148（福建南平市境內(nèi)），屬高山丘陵斜坡間山谷地貌，其武夷山橋臺沿線方向自然坡較緩，坡度大致為8～25°，下部原地表為大河。2021 年6 月初，因當(dāng)?shù)剡B降暴雨，該橋B道武夷山橋臺錐坡及部分路基于2021 年6 月18 日發(fā)生坍塌，嚴(yán)重影響了寧武高速的行車安全。

2.2 錐坡加固需求分析

在四渡大橋施工中，考慮到橋梁兩端的斜坡坡度較大、高差明顯等特征，施工方結(jié)合錐坡的穩(wěn)定性、施工安全和使用壽命等要素，以及當(dāng)?shù)乜λ固氐孛?、石灰?guī)r地質(zhì)條件，經(jīng)綜合考量，設(shè)置了具體的錐坡加固指標(biāo)，需要加固項(xiàng)目錨碇所在位置的土體，同時(shí)要為錐坡設(shè)置擋土墻等，以防止土體滑移。坡體植被狀況良好，以灌木、喬木等為主，選定石灰?guī)r層作為錨桿持力層。

3 錐坡加固施工過程

3.1 施工方案設(shè)計(jì)

參照《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21—2011）等規(guī)范性文件和相關(guān)法律法規(guī)，綜合考慮錐坡加固方案的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可操作性，比對確定具體的加固方案。建立相應(yīng)的工藝流程和評估體系，形成周密的組織調(diào)度基礎(chǔ)，并在施工前為工程參與主體落實(shí)專項(xiàng)培訓(xùn)。在統(tǒng)籌考慮項(xiàng)目所處環(huán)境實(shí)際和建模預(yù)測結(jié)果等因素的基礎(chǔ)上，最終施工方確定采取注漿法、錨桿支護(hù)法、掛網(wǎng)噴射混凝土法等相結(jié)合的方式，按照錐坡面挖填、錨桿鉆孔注漿、擋土墻與護(hù)面墻施工、坡面及平臺硬化、路基注漿加固的順序進(jìn)行錐坡加固施工。

3.2 施工前的準(zhǔn)備

根據(jù)施工現(xiàn)場條件，提前完成項(xiàng)目場地平整和雜物清理工作，對土石、植株等阻礙物組合機(jī)械和人工方式進(jìn)行初步清理，拉通工地用電用水管線，并分批次組織所需的注漿漿料、錨桿、鋼筋等施工材料和吊機(jī)、挖機(jī)等工程器械入場。以監(jiān)理和業(yè)主現(xiàn)場檢查的方式，對入場材料的質(zhì)量進(jìn)行核驗(yàn)，確保材料的性能和強(qiáng)度符合實(shí)際需求，施工人員對錐坡水平、中心線、橫截面等進(jìn)行測量，參照設(shè)計(jì)完成錨桿、擋土墻、護(hù)面墻等位置的放樣和標(biāo)記。采用工程機(jī)械移除施工位置坡面浮土、亂石等不穩(wěn)定的松散體，直至符合構(gòu)筑物的施工要求[2]。

3.3 錐坡面挖填

現(xiàn)場測量地面標(biāo)高，按照不少于50cm 的標(biāo)準(zhǔn)放出基坑底工作寬度，采用機(jī)械開挖的方式施工，途中遇到石方或堅(jiān)硬土體，則運(yùn)用手持或機(jī)載沖擊鉆等進(jìn)行破碎，自上而下開挖臺階，確保施工過程的安全性和基坑穩(wěn)定性，減少因土體塌落造成的返工或安全事故。及時(shí)運(yùn)出開挖棄土，臨時(shí)堆放于基坑附近時(shí)，同時(shí)按照基坑的深度，控制棄土堆坡腳與基坑邊線的距離。通過合理安排工程車輛，及時(shí)清理和運(yùn)離棄土堆。

按照先挖臺階、后填片石的順序施工，組合人工和小型挖機(jī)，并設(shè)置專人監(jiān)控施工過程，防止挖掘過程中出現(xiàn)土體滑移或坍塌。臨近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，不得使用機(jī)械開挖方式，采用人工方式清理基坑底部，并加以平整。填筑片石時(shí)，應(yīng)預(yù)先粗略篩選所用片石，以石塊較大、表面平整為宜，可以對現(xiàn)場加以修鑿處理，以提高結(jié)構(gòu)性能和美觀度。鋪砌按照自下而上的順序進(jìn)行，確保片石之間堆放穩(wěn)固、相互咬合、坡面平整，不得用小石塊塞墊找平。

3.4 錨桿鉆孔注漿

預(yù)應(yīng)力錨桿采用PSB1080 螺紋鋼筋，非預(yù)應(yīng)力錨桿采用32HRB400 螺紋鋼筋，所有錨桿所用鋼筋必須在施工現(xiàn)場統(tǒng)一處理，在自由段采用防腐蝕涂層、外套聚丙烯管、孔壁間注水泥漿等方式提高錨桿性能，避免其因受腐蝕而降低強(qiáng)度。

施工前，取使用錨桿數(shù)量的5%進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證其強(qiáng)度和性能。預(yù)應(yīng)力錨桿沿錨桿軸線方向每隔1.6m 設(shè)置對中器，確保錨桿保護(hù)層的厚度符合要求。錨桿鉆孔采用無水鉆進(jìn)方式，確保鉆至指定深度，并結(jié)合高壓噴氣法，將孔洞與孔壁清理干凈。鉆孔完成后，對孔徑、清潔度、深度和角度等指標(biāo)再度測量。

下放錨桿時(shí)，應(yīng)充分對齊，進(jìn)至指定位置。采用M30 水泥漿混合聚丙烯纖維進(jìn)行孔底注漿。其中預(yù)應(yīng)力錨桿錨固段、張拉段注漿壓力不小于2.5MPa，非預(yù)應(yīng)力錨桿段注漿壓力控制在0.3MPa 左右。在錨桿框架梁施工過程中，要保證框架焊接良好、嵌入坡面深度符合要求、硬質(zhì)砌石邊坡開挖誤差少于20cm、軟質(zhì)填石邊坡開挖誤差少于10cm。此外，需要使用水泥砂漿或C30 混凝土對框架基底進(jìn)行調(diào)平和補(bǔ)強(qiáng)，以確保基底面的平整度和位置符合設(shè)計(jì)要求。

進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)使用小型振搗器在錨固節(jié)點(diǎn)附近進(jìn)行多次分層振搗，以確保整體密實(shí)度達(dá)到要求。經(jīng)過至少7 天的養(yǎng)護(hù)期后，需要對框底進(jìn)行整平，并鋪設(shè)土工布，然后澆筑片石混凝土。在養(yǎng)護(hù)期達(dá)到28 天且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，可以對錨桿進(jìn)行分批次張拉，確保在施加張拉力時(shí)，錨墊板、錨具和千斤頂處于同一軸線上。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可以將張拉過程劃分為多個(gè)階段（以30%為一階段），直到完成所有張拉。在所有錨桿的張拉錨固完成后，可以進(jìn)行混凝土封錨，完成錨桿施工工作[3]。需要注意的是，不允許一次性將單個(gè)錨桿張拉到位，施加張拉力時(shí)也不應(yīng)過快。

3.5 坡腳擋土墻與臺前護(hù)面（墻）施工

基于開挖前的放樣工作，使用挖掘機(jī)進(jìn)行擋土墻基坑開挖?；娱_挖完成后，測量地基的承載力，并及時(shí)換填碎石墊層，墊層厚度不得低于70cm。在基坑內(nèi)，吊裝并放置鍍鋅鋼筋石籠，確保上下層之間緊密銜接，在接觸面鋪設(shè)土工布作為緩沖材料。整體擋土墻以10m 為單位進(jìn)行分隔，并在中間設(shè)置2cm 的沉降縫。

擋土墻模板施工完成后，灌注C25 混凝土，并使用手持振搗器進(jìn)行分層密實(shí)，在充分養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行基坑回填。回填完成后，對土體的密實(shí)度進(jìn)行測量，以確保符合設(shè)計(jì)要求?；靥詈?，地面的標(biāo)高按照擋土墻基礎(chǔ)頂面標(biāo)高加1.2m 進(jìn)行控制。

在澆筑臺前護(hù)面墻之前，在墻體上預(yù)設(shè)直徑為75mm 的泄水孔，并在背部鋪設(shè)土工布。進(jìn)行擋土墻與臺前護(hù)面墻模板施工之前，應(yīng)對模板表面進(jìn)行處理，確保模板能夠緊密結(jié)合。在擋土墻與臺前護(hù)面墻施工完成后，根據(jù)養(yǎng)護(hù)周期，檢查墻體的強(qiáng)度指標(biāo)。施工完成后，清理泄水孔道，確保其排水功能正常。巖坡上方及左右，視情況加設(shè)水泥砂漿與片石天溝，以便快速引流，避免滲水等因素對錐坡造成損害。

3.6 臺后路基注漿加固

選用M7.5 水泥砂漿與水玻璃混合物作為注漿材料，將注漿壓力控制為0.4MPa。注漿花管（采用無縫鋼管加工）按照1m 間距、梅花狀布置在臺后路基上，并標(biāo)記鉆孔位置。在鉆孔過程中，使用高壓氣體沖洗鉆孔，以確保鉆孔清潔，并達(dá)到指定深度，并在出漿段鉆出出漿孔。此外，花管應(yīng)焊接支架鋼筋，確保其下入鉆孔后位于鉆孔中心。

注漿時(shí)，將注漿管充分插入鉆孔，確保注漿管的位置準(zhǔn)確，且注漿管的開口部分應(yīng)位于錐坡的不穩(wěn)定部分，以充分加固土體。在該項(xiàng)目中，注漿位置位于注漿泵下方，以利用高低差提高注漿效果。采用次日補(bǔ)灌間歇注漿法，確保注漿充分、飽滿，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測注漿滲入土體的情況，孔口溢漿后使用止?jié){塞和濃漿封孔，以防止?jié){液流失。

3.7 土釘與掛網(wǎng)噴射混凝土

在錐坡周邊，按照1.5m 間隔梅花狀鋪設(shè)土釘，將土釘長度控制為6～8m，并使其與坡面垂直。使用高壓風(fēng)動鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度，并在孔底安裝鋼筋，將其延伸至孔外不少于15cm，與坡面掛網(wǎng)相連接。清除山坡上的植物和土石，對凹陷處進(jìn)行噴涂混凝土修平，或適當(dāng)加砌片石，移除突出部分，確保坡面基本平整。之后采用三次噴射混凝土的方式施工，混凝土中應(yīng)適量添加速凝劑。初噴厚度約為5cm，噴射完成后進(jìn)行凝固和養(yǎng)護(hù)，焊接土釘與鋼筋網(wǎng)；進(jìn)行第二次噴射，厚度約為10cm，適當(dāng)養(yǎng)護(hù)后，清理表面；進(jìn)行最后一次噴射，厚度約為1cm，以充分保證坡面強(qiáng)度。通過灌漿、錨桿、掛網(wǎng)等措施形成錐坡加固體系，使其成為一個(gè)整體，確保坡面的穩(wěn)定性[4]。

4 施工質(zhì)量控制與監(jiān)測

為保證該項(xiàng)目錐坡加固施工質(zhì)量，建立全過程管理機(jī)制，綜合應(yīng)用事前控制、事中控制和事后控制的方法，以確保工程進(jìn)展順利、施工質(zhì)量符合要求。

第一，施工方充分調(diào)研了項(xiàng)目所在位置的地理環(huán)境、氣候條件等信息，為優(yōu)化施工方案和設(shè)置質(zhì)量控制點(diǎn)提供基礎(chǔ)，并通過明確的職責(zé)分工確保質(zhì)量控制的有效性。

第二，在施工過程中，施工方采取了多種措施進(jìn)行監(jiān)控，如組織現(xiàn)場巡查，使用埋入式傳感器等設(shè)備對土體狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，確保工藝流程落實(shí)到位，避免安全事故。

第三，在錐坡加固施工的整體施工完成后，施工方再次進(jìn)行檢查核對，以排查潛在的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

5 風(fēng)險(xiǎn)評估與應(yīng)急預(yù)案

在四渡大橋錐坡加固施工過程中，主要安全風(fēng)險(xiǎn)包括人員或器械墜落、地質(zhì)條件變化導(dǎo)致的坡面蠕動和變形，以及鉆孔過程中可能發(fā)生的塌孔、掉塊和卡鉆等。為了應(yīng)對這些潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患，施工方進(jìn)行了針對性的風(fēng)險(xiǎn)評估，并制訂了應(yīng)急預(yù)案。

對于陡峭的錐坡，施工方采取了預(yù)先注漿加固的措施，并使用分段跳槽的方式逐段進(jìn)行地基開挖。同時(shí)，在鉆孔過程中，及時(shí)進(jìn)行孔壁加固和灌漿處理，以應(yīng)對可能發(fā)生的塌孔、卡鉆等情況。對于路基注漿時(shí)容易出現(xiàn)的注漿量超過設(shè)計(jì)值但壓力未達(dá)標(biāo)的問題，施工方采用加大水灰比和間歇式注漿的方法進(jìn)行應(yīng)對。通過有效處理施工過程中可能遇到的問題，施工方成功規(guī)避了安全事故風(fēng)險(xiǎn)，并提升了工程質(zhì)量[5]。

6 加固效果

通過綜合采用以上錐坡加固施工技術(shù)，施工方成功地控制了橋梁錐坡的穩(wěn)定性和安全性。在交付時(shí)，該工程各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合建設(shè)要求。施工過程中采用的錐坡加固方案，為坡體提供了剛性支撐，降低了錐坡失穩(wěn)因素對橋臺的不良影響。此外，施工過程中和通車后的持續(xù)監(jiān)測結(jié)果顯示，該工程項(xiàng)目的錐坡和橋臺沒有明顯的沉降變化，周邊土體也沒有發(fā)生明顯的滑移或坍落現(xiàn)象。這證明該項(xiàng)目采用的錐坡加固施工方案能夠有效減緩錐坡的變形并防止土體失穩(wěn)。

7 結(jié)語

四渡大橋施工過程實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)具有重要影響的施工技術(shù)突破和創(chuàng)新。因當(dāng)?shù)赝馏w和地貌等因素的影響，該項(xiàng)目的錐坡加固難度更大，通過采取注漿法、錨桿支護(hù)法、掛網(wǎng)噴射混凝土法等相結(jié)合的方式，以及加強(qiáng)對施工過程的管控，取得了良好的施工效果，可為同類工程提供參考。