炳坑水庫護(hù)坡人字形骨架技術(shù)的應(yīng)用

陳超

（深圳市龍崗區(qū)水務(wù)局，廣東 深圳 518000）

0 引言

路基防護(hù)是鋪設(shè)路面必須要進(jìn)行處理的前提環(huán)節(jié)，尤其是在面對暴雨天氣時，良好的骨架防護(hù)構(gòu)造可以保護(hù)坡面免受雨水的高強度沖刷，對坡面的受水面積進(jìn)行多元分割，構(gòu)造多維度排水系統(tǒng)，進(jìn)而防止坡面上沖溝的形成，有效防止淤泥堆積。從環(huán)境角度而言，骨架內(nèi)部可以種植植被（如草皮等），從而實現(xiàn)周邊環(huán)境的優(yōu)化。炳坑水庫巡邏道的設(shè)計中廣泛應(yīng)用了人字形骨架技術(shù)，取得了較好的效果。按照架構(gòu)，骨架又可具體劃分為菱形與拱形等，而人字形骨架是目前應(yīng)用范圍最廣的骨架類型。文章以炳坑水庫為實際案例，采用案例分析的方法，結(jié)合項目實際，探討人形骨架技術(shù)的應(yīng)用方案與優(yōu)化措施，旨在為人形骨架技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供參考。

1 工程概況

此次設(shè)計炳坑水庫，規(guī)模為小（1）型，總庫容為403.65萬m3。對炳坑水庫現(xiàn)狀巡邏道加鋪水泥混凝土路面，其中樁號K0+000～K1+178.929 和K11+182.824～K11+337.242 段現(xiàn)狀為水泥混凝土路面，不做加鋪。局部補充Y 字形圍網(wǎng)，道路總長約為13.00 km，寬3.50 m，Y字形圍網(wǎng)總長約為600 m。將周邊路面廢棄的混凝土混合料作為水庫巡邏道路基建設(shè)的填充材料，將碎石土、黏土作為基底材料，按照邊坡坡率等級，進(jìn)行用料配比，一級邊坡坡率比例為1∶1.50；二級比例為1:1.75，為了保證坡面的平穩(wěn)性，使用漿砌片石進(jìn)行鋪設(shè)。

此工程開挖主要為山體開挖，土質(zhì)一般為壓實路基，其開挖一級邊坡坡率采用1∶1.25，二級邊坡坡率采用1∶1.25，坡面采用人字形骨架護(hù)坡處理。

2 骨架防護(hù)設(shè)計原則及技術(shù)參數(shù)

2.1 一般原則

在土質(zhì)、半土質(zhì)邊坡可以使用人字骨架進(jìn)行防護(hù)，頂級邊坡及單多級邊坡的整體坡度可以超過8 m，在設(shè)置人形骨架后，可在內(nèi)部種植草皮，并安裝防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)，坡率應(yīng)在1∶1.00～1∶1.25。具體構(gòu)建情況如圖1所示。

圖1 炳坑水庫巡邏道邊坡現(xiàn)場圖

2.2 人字形骨架防護(hù)優(yōu)化原則

該型骨架的優(yōu)化原則為：①依據(jù)坡度實情調(diào)整結(jié)構(gòu)防護(hù)形式；②減少圬工支檔面積；③重構(gòu)骨架內(nèi)部設(shè)計，美觀與實用兼顧；④考慮實際施工效果，注重防護(hù)穩(wěn)定性；⑤依據(jù)坡面情況對設(shè)計方式進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

2.3 技術(shù)參數(shù)

人字形骨架為C25小石子混凝土，技護(hù)工程量為28 492 m2。

骨架由凹型主骨架和L型支骨架組成，凹型主骨架豎直布置于坡面，每間隔5 m一道；L型支骨架水平布置于坡面，沿坡面斜長間距2.20 m；支骨架與主骨架成45°，按人字形鋪設(shè)。結(jié)構(gòu)布置如圖2。

沿長度方向每隔40～60 m設(shè)置一道階梯踏步并兼做急流槽。挖方邊坡需在土建完成后的坡面上進(jìn)行噴播植草灌，填方邊坡則是在土建施工完成的坡面上直接種植草灌。

3 人字形骨架防護(hù)的設(shè)計優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)場施工情況，對骨架防護(hù)的設(shè)計，從骨架的布置范圍、尺寸、間距、材料選擇，優(yōu)化骨架具體措施等全方位、多角度進(jìn)行比選和優(yōu)化。

3.1 布置范圍優(yōu)化

炳坑水庫的巡邏道在整體設(shè)計方面仍然遵守人形骨架設(shè)計的常規(guī)原則，整體構(gòu)造粗放、施工面積較大，針對該情況，骨架的鋪設(shè)應(yīng)進(jìn)行以下優(yōu)化：

對于土質(zhì)優(yōu)良無特殊石土的坡體，考慮到雨水對其最頂邊坡及單邊邊坡坡面處的沖刷程度不嚴(yán)重，可以適當(dāng)減少骨架的鋪設(shè)范圍。當(dāng)坡面高度＞10～12 cm，且寬度＞100 m時，坡面整體可被沖刷面積較大，應(yīng)酌情設(shè)置骨架防護(hù)措施。

對于兩側(cè)邊坡與次級邊坡在整體上可不鋪設(shè)骨架。而對于部分存在混合積土、泥沙等耐水性較差的邊坡，由于其受雨水的影響程度較大，因此可以適當(dāng)布置骨架進(jìn)行防護(hù)。例如：在炳坑水庫案例中，樁號K0+000-K1+178.929 和K11+182.824-K11+337.242 左側(cè)兩級邊坡，由于該部分的坡面受刷面積范圍較大，出現(xiàn)了局部構(gòu)造坍塌的局面，因此需要設(shè)置骨架進(jìn)行防護(hù)，防止側(cè)塌。

高邊坡具體是指三級邊坡或三級以上邊坡。一些土質(zhì)較為穩(wěn)定的邊坡，例如：巖質(zhì)邊坡，由于其耐水性較好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此，可適當(dāng)取消骨架防護(hù)；若積土較多，耐水性較差，則可在最底層邊坡兩側(cè)設(shè)置骨架進(jìn)行防護(hù)。

3.2 尺寸間距的選取

土質(zhì)、半土質(zhì)等積土較多的土質(zhì)邊坡由于其耐水性較差，需要對其主設(shè)人形骨架進(jìn)行防護(hù)，從而達(dá)到分割坡面受水面積的目的，防止坡面被過度沖刷形成淤泥。而坡面處骨架設(shè)置的過于密集，容易導(dǎo)致圬工浪費，整體分割效果較差。經(jīng)多個項目的實踐表明，骨架的鋪設(shè)間距應(yīng)保持為5 m 左右。此案例中，炳坑水庫的整體圬工用量合理，排水效果達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，項目主骨架成槽50 cm×40 cm，支骨架成槽40 cm×20 cm，急流槽成槽100 cm×50 cm，坡肩及坡腳成槽，具體尺寸詳見圖2。

圖2 人字骨架護(hù)坡立面圖

3.3 骨架材料的選取

此工程主要利用溝槽澆注的方法，溝槽以下不安裝模板，超出地面部分采用一根10 cm×20 cm 方木固定于溝槽兩側(cè)作為模板加高。對急流槽內(nèi)側(cè)采用2 cm 厚木板制作成臺階形式，然后在現(xiàn)場固定。

此案例中，混凝土主要為預(yù)制商品化混凝土，由混凝土罐車進(jìn)行運輸，汽車泵入倉，插入式振搗棒振搗。澆筑前應(yīng)檢查溝槽截面尺寸及木方固定是否符合要求，在達(dá)到指定要求后進(jìn)行混凝土澆筑工作。澆筑順序為自上而下，由邊至內(nèi)。在施工中斷時，應(yīng)按接縫進(jìn)行鑿毛處理。澆筑時，每一工作班或每個澆筑段應(yīng)留取1組混凝土試件。需要注意的是，在骨架擋水緣的施工流程中其澆筑過程應(yīng)與骨架基礎(chǔ)設(shè)施一致，以便進(jìn)行銜接，防止在暴雨沖刷后形成堆積坡。

3.4 優(yōu)化骨架具體措施

應(yīng)以植被防護(hù)為主，骨架防護(hù)為輔，在整體上應(yīng)減少施工量。在植被選擇方面應(yīng)選取根系發(fā)達(dá)、耐旱性強的植被，以形成可以完美隔離坡面土壤的防護(hù)層，從而盡可能地減少雨水的滲入，通過植被對土壤的吸附效應(yīng)可以更加牢固地對地表土壤進(jìn)行固定。

施工范圍內(nèi)的坡形與坡率應(yīng)依據(jù)施工情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在此案例中，由于絕大多數(shù)坡地的挖方工作已經(jīng)提前完成，保證了放緩邊坡的空間合理。所以基于此原則，可以在現(xiàn)有用地的基礎(chǔ)上，對坡率進(jìn)行保留，以整體上減少每層坡面的單獨防護(hù)面積，防止雨水過度沖刷。此案例一級坡的高坡率為1∶1.25，總體坡高為10 m，以骨架進(jìn)行防護(hù)；二級坡的高坡率為1∶1.25，坡高率為8 m，一級邊坡周圍鋪設(shè)CF網(wǎng)植草，以達(dá)到減少受坡面積與施工量的目的。

4 人字形骨架護(hù)坡技術(shù)施工工藝

4.1 護(hù)坡方案的選擇

由于該庫在進(jìn)行此次施工前有過施工歷史，其存在較多的半挖半填路段，并且整體的填方高度＞10 m。基于此，此次施工應(yīng)采取兼顧護(hù)坡效果、施工便捷、施工費用低廉的施工方法。綜合已有方案，對比各自優(yōu)缺點，因此施工最終決定采取人字形骨架結(jié)合植被保護(hù)的方式構(gòu)建巡邏道的坡面防護(hù)層。

4.2 護(hù)坡施工工藝流程

整體工藝流程為：坡面測樣—修整邊坡—放線測量—開挖路基溝槽—安裝固定模板—澆筑預(yù)制混凝土—坡面養(yǎng)護(hù)—平鋪骨架—噴播草種—覆蓋防護(hù)紗布—噴水養(yǎng)護(hù)。

4.3 關(guān)鍵工序與注意步驟

施工前：對坡面所覆蓋的土壤進(jìn)行清理，填補缺損土壤的坑洼，使坡面整體保持平整。

施工中：在進(jìn)行骨架的澆筑前應(yīng)依據(jù)設(shè)計在每個骨架鋪設(shè)點放置線樁，之后開挖溝槽，并將骨架鑲嵌于坡面，保證穩(wěn)定，在澆筑過程中，應(yīng)首先澆筑骨架銜接處，保證銜接高度相同，施工澆筑順序為由上而下，將骨架與坡面密切貼合，流水面應(yīng)與其保持平順.

施工后：進(jìn)行坡面檢查，對于邊坡存在地下水露頭的情況，應(yīng)適當(dāng)引入排水系統(tǒng)，以防止淤泥堵塞。

4.4 人字形骨架與植被結(jié)合護(hù)坡治理效果

在此次施工過程中，炳坑水庫巡邏道的設(shè)計主要通過人字形骨架防護(hù)結(jié)合植被保護(hù)的方式進(jìn)行，加長了防護(hù)間距。將路基按照層級劃分，收坡一級、支護(hù)一級，在路基的每一級填筑后，將人字形骨架進(jìn)行及時安裝并噴灑草種，達(dá)到邊建設(shè)邊美化的效果。在鋪設(shè)后，將紗布覆蓋于坡面表層，以達(dá)到對植被保護(hù)的目的。在植被逐漸生長，漸入土層達(dá)到對土壤的穩(wěn)定效果后，人形骨架也被再次加固，形成坡面防護(hù)網(wǎng)；長出的植株在每個防護(hù)網(wǎng)中通過根系相互連接，提升了坡面防護(hù)效果與穩(wěn)定性，在雨季，可減緩雨水對坡面表層的沖刷，改善水土流失，存儲地表水分，防止坡面過于干燥而發(fā)生揚塵現(xiàn)象。整體上，形成骨架防護(hù)植被、植被加固土壤、土壤存儲水分、骨架與植被共同防護(hù)坡道的坡面生態(tài)系統(tǒng)，達(dá)到同時兼顧生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益的目的。

5 結(jié)語

通過對炳坑水庫巡邏道邊坡的設(shè)計與施工過程為案例分析對象，依據(jù)施工實情，對該次人形骨架鋪設(shè)方式的選擇、鋪設(shè)尺寸、鋪設(shè)間距等方面進(jìn)行系統(tǒng)性的對比與改良，達(dá)到了兼顧經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的目的。經(jīng)過改良后的人形骨架鋪設(shè)方式，可以在坡面處達(dá)到構(gòu)建穩(wěn)定防護(hù)層的目的，符合該庫的防護(hù)需要，效果較好，值得借鑒與推廣。