某公園人工瀑布塑石假山安全評(píng)價(jià)及技術(shù)探討

林 偉 光

(福建省建筑科學(xué)研究院,福建 福州 350025)

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·園林·綠化·

某公園人工瀑布塑石假山安全評(píng)價(jià)及技術(shù)探討

林 偉 光

(福建省建筑科學(xué)研究院,福建 福州 350025)

以某公園人工瀑布塑石假山為例，從塑石假山框架結(jié)構(gòu)、鋼骨架鋼網(wǎng)塑結(jié)構(gòu)、所處地質(zhì)條件等方面，對(duì)塑石假山進(jìn)行了安全性評(píng)價(jià)，可為類似工程的安全評(píng)價(jià)提供借鑒參考。

塑石假山,框架結(jié)構(gòu)，人工瀑布，安全評(píng)價(jià)

0 引言

隨著園林景觀的蓬勃發(fā)展，人工瀑布與塑石假山的結(jié)合已經(jīng)成為到處可見(jiàn)的水景景觀形式。塑石假山與天然不同，它具有隨意性，不受環(huán)境地形等因素的限制，深受廣大設(shè)計(jì)師的青睞，也符合現(xiàn)代園林景觀發(fā)展的迫切需求。塑石假山具有取材方便、質(zhì)地輕、造價(jià)低廉、地域廣泛、可塑性大、造型變化多等特點(diǎn),其表現(xiàn)力更強(qiáng),更能塑造出大自然山體的磅礴氣勢(shì)。目前人工塑石假山常采用混凝土骨架、鋼骨架結(jié)構(gòu)、磚骨架。公園游樂(lè)區(qū)屬于人流密集區(qū)，人工瀑布假山的安全與否直接或間接關(guān)系到游客的生命安全，然而現(xiàn)階段人工瀑布假山設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中往往缺乏質(zhì)量控制，目前國(guó)內(nèi)無(wú)現(xiàn)行設(shè)計(jì)及施工規(guī)范參照，人工塑石假山的安全評(píng)價(jià)也暫無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本文對(duì)某公園人工瀑布塑石假山為工程實(shí)例進(jìn)行技術(shù)探討，望能給類似工程的安全評(píng)價(jià)提供借鑒參考。

1 人工瀑布塑石假山簡(jiǎn)介

某公園人工瀑布塑石假山依山而建，建于20世紀(jì)90年代初，鑒定過(guò)程中委托方未提供該工程場(chǎng)地地質(zhì)勘查報(bào)告、假山相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙及施工內(nèi)業(yè)資料等。瀑布左右兩邊由6座不同形狀的假山點(diǎn)綴，假山騎建于邊坡上。6座假山均采用鋼骨架鋼網(wǎng)塑工藝，假山內(nèi)均為框架結(jié)構(gòu)，其中2號(hào)假山、3號(hào)假山內(nèi)部為2層框架結(jié)構(gòu)，1號(hào)假山、4號(hào)假山、5號(hào)假山、6號(hào)假山內(nèi)部分別為3層、6層、4層、5層框架結(jié)構(gòu)。1號(hào)～6號(hào)假山相對(duì)高程為5.8 m～28.0 m，整體外觀及6座假山立面分布見(jiàn)圖1。該公園6座塑石假山結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工工藝均相似，本文主要對(duì)該公園人工瀑布4號(hào)假山進(jìn)行安全評(píng)價(jià)及技術(shù)探討。

4號(hào)假山采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，柱網(wǎng)主要開(kāi)間尺寸為3.6 m×3.5 m，3.6 m×3.5 m，屬平面較不規(guī)則建筑，1層層高為2.8 m，2層～6層層高均為3.3 m，僅4層設(shè)置混凝土樓板，其余各層未設(shè)樓板，部分框架梁構(gòu)件直接嵌固在巖石邊坡中，外皮采用鋼骨架鋼網(wǎng)塑工藝。假山內(nèi)框架結(jié)構(gòu)平面見(jiàn)圖2。

2 塑石假山框架結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)

假山框架結(jié)構(gòu)作為塑石假山的主體結(jié)構(gòu)部分，作為維持塑石假山整體性、穩(wěn)定性和安全性的系統(tǒng)體系，其自身結(jié)構(gòu)的安全性至關(guān)重要。根據(jù)相關(guān)鑒定標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)框架結(jié)構(gòu)的承載能力項(xiàng)目、構(gòu)造及連接項(xiàng)目、裂縫及缺陷項(xiàng)目進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。

2.1 塑石假山內(nèi)框架結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算

對(duì)4號(hào)假山框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載力驗(yàn)算。在驗(yàn)算中，柱、梁構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)C25強(qiáng)度等級(jí)取用，截面尺寸按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值取用；樓面恒荷載根據(jù)實(shí)際板厚取值，樓面活荷載按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》取值；抗震設(shè)防烈度為7度，基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，地面粗糙度為B類，基本風(fēng)壓值為0.7 kN/m2，梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)取為0.85；其余計(jì)算參數(shù)均按現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行取值。承載力驗(yàn)算結(jié)果表明混凝土柱、梁構(gòu)件承載能力均滿足結(jié)構(gòu)安全性要求。

2.2 塑石假山內(nèi)框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造及連接項(xiàng)目

該公園所處的地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，抗震等級(jí)為三級(jí)，對(duì)于有抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)，為提高框架構(gòu)件的承載力和結(jié)構(gòu)的抗震能力必須配置箍筋加密區(qū)。檢查發(fā)現(xiàn)該框架結(jié)構(gòu)柱、梁構(gòu)件均未設(shè)置箍筋加密區(qū)，且箍筋直徑為6 mm，不滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》框架的基本抗震構(gòu)造措施要求，可采取在混凝土柱梁構(gòu)件表面粘碳纖維布的方法進(jìn)行加固處理。二至屋面層部分梁構(gòu)件直接錨固于巖石邊坡中，連接處未采取有效可靠的錨固措施，連接方式不當(dāng)，構(gòu)造有明顯缺陷，存在明顯的安全隱患。

2.3 塑石假山內(nèi)框架結(jié)構(gòu)裂縫及缺陷項(xiàng)目

該假山內(nèi)部為裸框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)層外均未做粉刷抹灰處理，所檢部分混凝土柱、梁、板構(gòu)件的主筋及箍筋產(chǎn)生明顯銹蝕現(xiàn)象，個(gè)別梁、板構(gòu)件的鋼筋產(chǎn)生嚴(yán)重銹蝕，導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開(kāi)裂，起鼓及脫落。鋼筋銹蝕，導(dǎo)致截面積減少，從而使鋼筋的力學(xué)性能下降，且與混凝土之間的結(jié)合強(qiáng)度下降，不能夠把鋼筋所受的拉伸強(qiáng)度有效的傳遞給混凝土，已明顯影響結(jié)構(gòu)的受力。梁板構(gòu)件鋼筋銹蝕狀況見(jiàn)圖3，圖4。對(duì)框架結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕程度較輕的混凝土構(gòu)件采取加入鋼筋阻銹劑的水泥砂漿或混凝土進(jìn)行修復(fù)，對(duì)鋼筋銹蝕程度嚴(yán)重的混凝土構(gòu)件采取擴(kuò)大截面法或粘鋼方法進(jìn)行加固，對(duì)僅有箍筋銹蝕的混凝土構(gòu)件可結(jié)合未設(shè)置箍筋加密區(qū)的加固處理方法，一并采用粘碳纖維布方法進(jìn)行處理。

3 塑石假山鋼骨架結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)

4號(hào)假山采用鋼骨架鋼網(wǎng)塑工藝，該工藝對(duì)設(shè)計(jì)者和施工者的水平要求較高，不僅要考慮假山鋼骨架鋼網(wǎng)塑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、抗老化及耐水性，更要綜合考慮山的整體布局和環(huán)境的關(guān)系以及綠化與瀑布的配合，使景觀更富有表現(xiàn)力。該塑石假山鋼骨架采用8號(hào)槽鋼為主骨架，并配以5號(hào)角鋼作副材，內(nèi)部型式采用井字或米字形框架，再配以10號(hào)螺紋鋼作為固定鋼絲網(wǎng)片的牽拉筋。角鋼與框架柱、梁構(gòu)件預(yù)埋件普通焊接連接，造型鋼筋與角鋼普通焊接連接，鋼絲網(wǎng)與造型鋼筋貼緊扎牢，鋼絲網(wǎng)外層施工工藝分別為面層批塑、表面修飾。面層批塑主要為打底，即在鋼筋網(wǎng)上抹灰兩遍；表面修飾主要為塑石假山著色，并采用成品砂漿摻和建筑用膠進(jìn)行固定，表面進(jìn)行分割模擬巖石竭力裂隙效果，保持完成后效果融入周邊環(huán)境，達(dá)到渾然天成的效果。鋼骨架是塑山結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵，目的是連接主體結(jié)構(gòu)與塑山面層，屬傳遞相互間荷載的中心紐帶；造型鋼筋和鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)是塑山效果的關(guān)鍵，目的是為了造型和掛泥之用，現(xiàn)場(chǎng)需對(duì)該部分鋼構(gòu)件及其連接部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

所檢4號(hào)假山部分焊接節(jié)點(diǎn)存在焊瘤、氣孔、夾渣和焊縫不飽滿現(xiàn)象，焊縫存在明顯的施工質(zhì)量缺陷；部分角鋼、造型鋼筋、鋼絲網(wǎng)及連接的焊接點(diǎn)產(chǎn)生明顯銹蝕，部分鋼絲網(wǎng)已出現(xiàn)銹蝕網(wǎng)破現(xiàn)象，個(gè)別角鋼、造型鋼筋截面積存在嚴(yán)重減少或斷裂現(xiàn)象，鋼結(jié)構(gòu)銹蝕狀況具體如圖5,圖6所示?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)塑石假山面層進(jìn)行檢查，水泥砂漿層、外表層粉飾均未見(jiàn)明顯裂縫，但面層內(nèi)局部鋼絲網(wǎng)因銹蝕網(wǎng)破而引起的應(yīng)力集中作用，附著在鋼絲網(wǎng)上水泥砂漿層容易在該位置產(chǎn)生破壞，從而影響假山的正常使用。焊縫的質(zhì)量缺陷及鋼構(gòu)件的銹蝕已影響塑石假山鋼骨架結(jié)構(gòu)的受力，應(yīng)對(duì)其采取相應(yīng)處理措施。對(duì)有質(zhì)量缺陷的焊縫可采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊對(duì)其重新全方位焊接，該工藝適合室內(nèi)作業(yè)，成本低，焊縫抗裂性能高且焊后變形較小；對(duì)于銹蝕較輕的鋼構(gòu)件，可外表除銹并涂抹防銹漆(如紅丹防銹漆等)；對(duì)于銹蝕嚴(yán)重的鋼構(gòu)件，可采用置換鋼構(gòu)件重新焊接方法處理并做好防腐措施。

4 場(chǎng)地工程地質(zhì)、地基及邊坡安全評(píng)價(jià)

該公園所處地段為沿海的山間盆地，構(gòu)造格局由不同方向的區(qū)域性大斷裂構(gòu)成，斷裂構(gòu)造多表現(xiàn)為壓扭性及脈巖帶。基底以花崗巖風(fēng)化殘積土為主，化學(xué)成分以富含SiO2為特征，呈硬塑～可塑狀態(tài)，地層壓縮性低，具有較好的力學(xué)性能，可作為良好的天然地基。本工程采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，對(duì)框架主體結(jié)構(gòu)傾斜度觀測(cè)結(jié)果表明現(xiàn)階段尚未產(chǎn)生明顯的整體傾斜，也未發(fā)現(xiàn)明顯由于基礎(chǔ)不均勻沉降引起的開(kāi)裂、變形、風(fēng)化或腐蝕等損傷現(xiàn)象。

該公園人工瀑布假山依山而建，2號(hào),3號(hào),4號(hào),5號(hào),6號(hào)瀑布假山均騎建于邊坡上，邊坡最高點(diǎn)約28 m。該邊坡由自然巖體形成，由于未對(duì)該邊坡巖體進(jìn)行有效治理和治理措施不到位，受巖石風(fēng)化、瀑布水霧等影響，邊坡面局部巖石破碎，每座假山里面可見(jiàn)邊坡巖體有碎石滑落現(xiàn)象，局部巖體底部臨空，節(jié)理裂隙發(fā)育，如圖7，圖8所示。建筑場(chǎng)地屬于抗震不利地段，其該建筑形體較不規(guī)則，在地震時(shí)容易破壞。這些不利的因素，對(duì)邊坡的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響，對(duì)依靠在邊坡旁的人工瀑布假山形成破壞和威脅，也對(duì)公園游人安全構(gòu)成威脅。邊坡安全隱患問(wèn)題已成為本工程的最急需解決的問(wèn)題，應(yīng)對(duì)邊坡巖體采取防護(hù)處理措施，處理方法需考慮該工程邊坡巖體的實(shí)際情況及周邊的地理環(huán)境，由于塑石假山主體框架結(jié)構(gòu)依靠在邊坡上，部分框架梁支承在邊坡中，受框架柱梁板構(gòu)件的影響，防護(hù)邊坡的作業(yè)面受到制約，可采用的加固方法受到限制。該邊坡可采用掛噴錨網(wǎng)方法進(jìn)行加固及防護(hù)，該方法是一種較先進(jìn)的巖土支護(hù)加固技術(shù)，其基本原理是錨桿穿過(guò)土體滑動(dòng)面深固于土體內(nèi)部，形成錨桿、鋼筋網(wǎng)和混凝土層的共同作用機(jī)理，通過(guò)這三者的共同工作來(lái)提高巖土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗變形剛度，減小巖體的側(cè)向變形和坡面沖刷，增強(qiáng)邊坡的整體穩(wěn)定性，適用于雖為堅(jiān)硬巖層，但風(fēng)化嚴(yán)重、節(jié)理發(fā)育、易受自然力影響、導(dǎo)致巖石碎落的邊坡[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

人工瀑布塑石假山在該公園的應(yīng)用，增加公園的觀賞性，創(chuàng)造良好的環(huán)境氣氛，通過(guò)本文對(duì)人工瀑布塑石假山安全評(píng)價(jià)，使我們認(rèn)知該公園塑石假山存在的質(zhì)量問(wèn)題及邊坡安全隱患問(wèn)題，應(yīng)采取有效的處理措施，延長(zhǎng)其使用壽命，為類似工程的設(shè)計(jì)、施工提供參考及借鑒。同時(shí)塑石假山的材料畢竟不是自然山石，使用期限較短，需要定期進(jìn)行檢查及保養(yǎng)，建立日常維護(hù)巡檢制度。

[1] 皮桂林.小議園林人工塑石工程有關(guān)問(wèn)題[J].江西建材,2011(7)：26.

[2] GB 50292—2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB 50292—2015,民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] GB 50011—2015,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] 張學(xué)利,方自偉.噴錨網(wǎng)技術(shù)在高陡邊坡防護(hù)中的應(yīng)用[J].建筑安全,2011(8)：56.

Discussion on safety evaluation of artificial stone waterfall rockery in a park

Lin Weiguang

(FujianAcademyofBuildingResearch,Fuzhou350025,China)

Taking the artificial stone waterfall rockery of the park as an engineering example, the safety of the frame structure, meshwork built-up steel structure of the plastic stone rockery and the geological condition are respectively evaluated. To provide reference for the safety evaluation of similar projects.

rockery, frame structure, waterfall, safety evaluation

1009-6825(2017)13-0212-03

2017-02-28

林偉光(1985- )，男，工程師

TU986

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