橋梁施工安全高邊坡防護技術探究

李 舵

(長沙市公路橋梁建設有限責任公司，湖南 長沙 410000)

1 工程項目簡介

某橋梁的跨橋組合為8×30 m+10×20 m，橋全長約為445.7 m，在該項目的上部結構施工中采用了預應力混凝土小箱梁模式。該橋梁位于丘陵區域，周邊兩側的地勢起伏較大，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°。

在該項目早期的地質勘探中，發現地質主要結構包括全風化層、強風化層與中風化層等，其中強風化層的厚度最多，最高處約為33.8 m。之后按照本地區的地質調繪資料，在該橋梁的施工范圍內沒有發現構造形跡，地區的整體結構相對穩定，節理裂隙的發育情況良好。

2 項目邊坡穩定性計算

為了能夠充分了解高邊坡所引發的安全事件，在本次項目中通過邊坡穩定性計算的方法，通過極限平衡計算方法與工程地質類比法等對邊坡進行評價，并通過簡化的bisshop算法做驗算。

2.1 安全系數的評估

在本次項目的邊坡穩定性評價中，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參數(見表1)之后，對其安全系數進行評價。

表1 地層參數資料表

之后結合之前開挖的斷面的數據，計算出本次工程項目中最不利的邊坡狀態為：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，主滑面位于強風化粉砂層與中風化粉砂層之間的交界位置，之后將相關數據代入后，計算本次項目中的滑面滑動的安全系數達到了1.1。

2.2 邊坡下滑力計算

在本次項目中結合路基設計規范的相關內容，考慮橋梁工程項目邊坡的安全系數是1.1，而根據滑面開挖后的模擬效果，發現開挖加固前的剩余下滑力超過700 KN/m，則根據bisshop算法與BIM模擬結果后，發現在經過一系列加固措施后，整個邊坡的加固安全系數達到了1.36，滿足邊坡穩定性要求。

3 邊坡加固技術措施

3.1 控制坡形坡率

在橋下防護邊坡設計中，坡形坡率的設計需要考慮邊坡所處的地質條件以及地形地貌特征，因此在本次項目中，考慮到每級邊坡的特殊性以及結構面穩定性的基礎上，盡量減少土方開挖，不僅要保證邊坡原生植被的完整性，還應該兼顧樁基平臺的設計要求，所以結合本次工程項目的特殊性，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計良好結合，并調整樁頂標高，通過多種措施的結合來確保邊坡穩定性。

為了實現這一目標，本次工程中將邊坡坡率分為四個等級，其中最大等級的坡高度達到了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處用填土填平。

3.2 路基骨架護坡施工工藝

本次項目中為了能夠強化邊坡的安全防護效果，在防護技術應用中采用了綜合防護技術，其中的關鍵內容包括以下幾點。

(1)邊坡墻施工

本次項目中的邊坡墻施工中采用了M7.5的漿砌片石，根據坡率的分布情況放樣坡腳線之后，設置腳墻高度為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，泄水孔的規格為10 cm，每3 m設置一個。

(2)路堤護坡

本次項目中路堤邊坡施工嚴格參照了整個工程項目的具體條件，并在了解不同施工環境的基礎上細化了施工細節，其中的關鍵內容包括：(1)針對工程中坡長超過5 m的位置，在護坡的設計上采用拱形骨架護坡，并在骨架內均勻灑滿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坡模式，在內部撒草籽。(2)該項目中所設計的拱形骨架厚度為0.6～0.7 m，在骨架的頂部與底部均設置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(即腳墻護腳)鑲邊、基礎及骨架均采用M7.5漿砌片石砌筑。(3)考慮到后期養護施工等方面的要求，在涵洞八字墻、錐坡等位置設置了階梯形踏步。

(3)混凝土空心磚護坡方案

本次項目中，針對坡高小于3 m的位置，全部采用混凝土空心磚護坡的方法，在空心磚內部培土種植植被。因此在施工之前，先清理坡面附圖，并填補表面的凹坑，使整個平面平整。同時在空心磚的鋪設中，采用自上而下的鋪設方法，并在鋪設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，采用綜合防護技術，直接種植灌木或者草籽護坡；而高于3 m的情況，用漿砌片構建石拱性截水骨架，骨架內做好植被防護；針對工程項目中的地下水源豐富的位置，設置排水溝，寬度為1.3 m。為了保障質量，在路塹段漿砌片石拱性骨架所構筑的結構規格為：厚度40 cm，頂口的鑲邊寬度為40 cm，將護坡嵌入地面之后，確保頂口與原地面平齊，并根據邊坡的坡度適當設置橫坡，確保積水能夠順利的從結構中排出。

漿砌片石護坡滿砌也是本次項目的關鍵施工技術，該技術適用于路塹段、錐坡等特殊位置的施工要求。本次項目中所設計的護坡厚度為30 cm，且部分位置還根據不同工況適當增加厚度，最大不超過40 cm。本次項目中，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，保證了邊坡整體結構的問題。而為了強化效果，在護坡每隔4～5 m的位置增加一個泄水孔，孔的周圍設置一個規格為0.5×0.5的礫石反濾層，進一步控制地表水滲入。在此基礎上進一步細化施工的細節，主要內容包括：(1)針對工程項目中的勾縫采用了凹縫模式，縫寬15 mm，深度為8 mm；施工期間預留2 cm空縫，針對深度不達標應該剔除，確保勾縫的整體指標滿意；在勾縫的設計上應該沿著石縫從上至下布置，所使用的砂漿強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，并灑水養護，養護時間為2周；本次項目中針對灑水養護也提出了詳細的要求，例如氣溫低于5 ℃的情況下不能灑水養護。(3)漿砌片石護坡及腳墻沿線路方向每隔10～20 m設伸縮縫一道，縫寬2 cm，縫內填塞瀝青麻筋，深度不小于20 cm。

3.4 橋臺錐坡的防水處理

(1)排水設施的設計

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

(2)壓實方案

壓實施工效果影響最終效果，很多工程項目都采用人工夯實的方法，或者通過蛙式打夯機、石夯、機械夯實等方法處理，多數工程項目的經驗證明，傳統的夯實方法難以取得預期效果，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多種破壞情況。所以針對這種情況，本次工程項目對壓實方案做進一步創新，采用了兩種新的壓實工藝：①加入填筑材料。這種壓實施工方法，是在分層填筑錐坡被壓實之前，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，在表面設置防護設施就可以達到防水的作用。從效果來看，這種夯實方案可以發揮秸稈的物理性質，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構的穩定性。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，并同步進行路基壓實；采用分層填筑的方法，給予一定的自然沉降時間，每層厚度最高不能高于50 cm。這種方法的優勢就是可以利用大型設備施工，施工效率高。

本次項目中，施工方靈活運用兩種施工壓實施工工藝，顯著提高了整體施工質量。

4 結束語

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