炳坑水庫護坡人字形骨架技術的應用

陳超

（深圳市龍崗區水務局，廣東 深圳 518000）

0 引言

路基防護是鋪設路面必須要進行處理的前提環節，尤其是在面對暴雨天氣時，良好的骨架防護構造可以保護坡面免受雨水的高強度沖刷，對坡面的受水面積進行多元分割，構造多維度排水系統，進而防止坡面上沖溝的形成，有效防止淤泥堆積。從環境角度而言，骨架內部可以種植植被（如草皮等），從而實現周邊環境的優化。炳坑水庫巡邏道的設計中廣泛應用了人字形骨架技術，取得了較好的效果。按照架構，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，結合項目實際，探討人形骨架技術的應用方案與優化措施，旨在為人形骨架技術的廣泛應用提供參考。

1 工程概況

此次設計炳坑水庫，規模為小（1）型，總庫容為403.65萬m3。對炳坑水庫現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 段現狀為水泥混凝土路面，不做加鋪。局部補充Y 字形圍網，道路總長約為13.00 km，寬3.50 m，Y字形圍網總長約為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性，使用漿砌片石進行鋪設。

此工程開挖主要為山體開挖，土質一般為壓實路基，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坡處理。

2 骨架防護設計原則及技術參數

2.1 一般原則

在土質、半土質邊坡可以使用人字骨架進行防護，頂級邊坡及單多級邊坡的整體坡度可以超過8 m，在設置人形骨架后，可在內部種植草皮，并安裝防護網進行防護，坡率應在1∶1.00～1∶1.25。具體構建情況如圖1所示。

圖1 炳坑水庫巡邏道邊坡現場圖

2.2 人字形骨架防護優化原則

該型骨架的優化原則為：①依據坡度實情調整結構防護形式；②減少圬工支檔面積；③重構骨架內部設計，美觀與實用兼顧；④考慮實際施工效果，注重防護穩定性；⑤依據坡面情況對設計方式進行動態調整。

2.3 技術參數

人字形骨架為C25小石子混凝土，技護工程量為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。結構布置如圖2。

沿長度方向每隔40～60 m設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 人字形骨架防護的設計優化

根據現場施工情況，對骨架防護的設計，從骨架的布置范圍、尺寸、間距、材料選擇，優化骨架具體措施等全方位、多角度進行比選和優化。

3.1 布置范圍優化

炳坑水庫的巡邏道在整體設計方面仍然遵守人形骨架設計的常規原則，整體構造粗放、施工面積較大，針對該情況，骨架的鋪設應進行以下優化：

對于土質優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重，可以適當減少骨架的鋪設范圍。當坡面高度＞10～12 cm，且寬度＞100 m時，坡面整體可被沖刷面積較大，應酌情設置骨架防護措施。

對于兩側邊坡與次級邊坡在整體上可不鋪設骨架。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，因此可以適當布置骨架進行防護。例如：在炳坑水庫案例中，樁號K0+000-K1+178.929 和K11+182.824-K11+337.242 左側兩級邊坡，由于該部分的坡面受刷面積范圍較大，出現了局部構造坍塌的局面，因此需要設置骨架進行防護，防止側塌。

高邊坡具體是指三級邊坡或三級以上邊坡。一些土質較為穩定的邊坡，例如：巖質邊坡，由于其耐水性較好，結構穩定，因此，可適當取消骨架防護；若積土較多，耐水性較差，則可在最底層邊坡兩側設置骨架進行防護。

3.2 尺寸間距的選取

土質、半土質等積土較多的土質邊坡由于其耐水性較差，需要對其主設人形骨架進行防護，從而達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。而坡面處骨架設置的過于密集，容易導致圬工浪費，整體分割效果較差。經多個項目的實踐表明，骨架的鋪設間距應保持為5 m 左右。此案例中，炳坑水庫的整體圬工用量合理，排水效果達到規定標準，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作為模板加高。對急流槽內側采用2 cm 厚木板制作成臺階形式，然后在現場固定。

此案例中，混凝土主要為預制商品化混凝土，由混凝土罐車進行運輸，汽車泵入倉，插入式振搗棒振搗。澆筑前應檢查溝槽截面尺寸及木方固定是否符合要求，在達到指定要求后進行混凝土澆筑工作。澆筑順序為自上而下，由邊至內。在施工中斷時，應按接縫進行鑿毛處理。澆筑時，每一工作班或每個澆筑段應留取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與骨架基礎設施一致，以便進行銜接，防止在暴雨沖刷后形成堆積坡。

3.4 優化骨架具體措施

應以植被防護為主，骨架防護為輔，在整體上應減少施工量。在植被選擇方面應選取根系發達、耐旱性強的植被，以形成可以完美隔離坡面土壤的防護層，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可以更加牢固地對地表土壤進行固定。

施工范圍內的坡形與坡率應依據施工情況進行適當調整。在此案例中，由于絕大多數坡地的挖方工作已經提前完成，保證了放緩邊坡的空間合理。所以基于此原則，可以在現有用地的基礎上，對坡率進行保留，以整體上減少每層坡面的單獨防護面積，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，以骨架進行防護；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CF網植草，以達到減少受坡面積與施工量的目的。

4 人字形骨架護坡技術施工工藝

4.1 護坡方案的選擇

由于該庫在進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，此次施工應采取兼顧護坡效果、施工便捷、施工費用低廉的施工方法。綜合已有方案，對比各自優缺點，因此施工最終決定采取人字形骨架結合植被保護的方式構建巡邏道的坡面防護層。

4.2 護坡施工工藝流程

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—澆筑預制混凝土—坡面養護—平鋪骨架—噴播草種—覆蓋防護紗布—噴水養護。

4.3 關鍵工序與注意步驟

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

施工中：在進行骨架的澆筑前應依據設計在每個骨架鋪設點放置線樁，之后開挖溝槽，并將骨架鑲嵌于坡面，保證穩定，在澆筑過程中，應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，流水面應與其保持平順.

施工后：進行坡面檢查，對于邊坡存在地下水露頭的情況，應適當引入排水系統，以防止淤泥堵塞。

4.4 人字形骨架與植被結合護坡治理效果

在此次施工過程中，炳坑水庫巡邏道的設計主要通過人字形骨架防護結合植被保護的方式進行，加長了防護間距。將路基按照層級劃分，收坡一級、支護一級，在路基的每一級填筑后，將人字形骨架進行及時安裝并噴灑草種，達到邊建設邊美化的效果。在鋪設后，將紗布覆蓋于坡面表層，以達到對植被保護的目的。在植被逐漸生長，漸入土層達到對土壤的穩定效果后，人形骨架也被再次加固，形成坡面防護網；長出的植株在每個防護網中通過根系相互連接，提升了坡面防護效果與穩定性，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生揚塵現象。整體上，形成骨架防護植被、植被加固土壤、土壤存儲水分、骨架與植被共同防護坡道的坡面生態系統，達到同時兼顧生態與經濟效益的目的。

5 結語

通過對炳坑水庫巡邏道邊坡的設計與施工過程為案例分析對象，依據施工實情，對該次人形骨架鋪設方式的選擇、鋪設尺寸、鋪設間距等方面進行系統性的對比與改良，達到了兼顧經濟與環境的目的。經過改良后的人形骨架鋪設方式，可以在坡面處達到構建穩定防護層的目的，符合該庫的防護需要，效果較好，值得借鑒與推廣。