分級(jí)式搭設(shè)腳手架在高陡邊坡整治工程中的應(yīng)用

盤柱

摘要：文章依托于西部陸海新通道安全能力提升地質(zhì)災(zāi)害整治工程項(xiàng)目，針對(duì)桂林地區(qū)山高坡陡腳手架難以搭設(shè)問(wèn)題，在邊坡錨桿支護(hù)加掛網(wǎng)噴混凝土施工中采用了分級(jí)式腳手架搭設(shè)方法，通過(guò)數(shù)值模擬分析方法，研究腳手架不同構(gòu)建在不同組合間距下對(duì)安全性能的影響規(guī)律，由此優(yōu)化腳手架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，探索高陡邊坡腳手架搭設(shè)新形式，為今后廣西地區(qū)高陡邊坡地質(zhì)災(zāi)害整治工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害整治；高陡邊坡；腳手架；穩(wěn)定性；數(shù)值模擬

中圖分類號(hào)：U416.1+4? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-4874（2024）04-0074-03

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，道路交通領(lǐng)域日益繁忙，呈現(xiàn)需求旺盛態(tài)勢(shì)。根據(jù)廣西2021年養(yǎng)護(hù)統(tǒng)計(jì)年報(bào)，全區(qū)公路管養(yǎng)里程>22 000 km，而廣西處于丘陵區(qū)地帶，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，自然條件差，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，地質(zhì)情況復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害時(shí)常發(fā)生而且分布面廣，影響時(shí)間長(zhǎng)，特別是崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷等災(zāi)害表現(xiàn)得更為突出，如不及時(shí)對(duì)其進(jìn)行防治，將危及過(guò)往車輛行車安全，造成人民財(cái)產(chǎn)安全與國(guó)家經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重?fù)p失［1］。

與其他邊坡加固技術(shù)相比，錨桿注漿加固技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)的鮮明特點(diǎn)，一般情況下不會(huì)受施工環(huán)境的限制，可以靈活使用，也可以綜合多種其他支護(hù)使用。也正是因?yàn)槿绱耍谶吰路雷o(hù)工程中錨桿技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，而且也有著較好的經(jīng)濟(jì)效益，但若要將其應(yīng)用于高陡邊坡防護(hù)工程，保證良好的加固效果［2-3］，需要通過(guò)在邊坡上搭設(shè)腳手架，進(jìn)而工人在腳手架上進(jìn)行防護(hù)施工。為保證施工安全，需嚴(yán)格控制所搭設(shè)腳手架施工平臺(tái)穩(wěn)定性與安全性，提升腳手架搭設(shè)質(zhì)量。

而現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，雙排腳手架安全性計(jì)算僅局限于＜50 m，對(duì)于高度>49 m的高陡邊坡而言，傳統(tǒng)雙排腳手架出現(xiàn)整體穩(wěn)定性、抗傾覆能力差的缺點(diǎn)，無(wú)法在高陡邊坡上搭設(shè)，從而導(dǎo)致高陡邊坡上防護(hù)施工極其困難，甚至無(wú)法實(shí)施等［4-6］。

針對(duì)上述問(wèn)題，為保證西部陸海新通道安全能力提升地質(zhì)災(zāi)害整治工程順利進(jìn)行，本文通過(guò)數(shù)值模擬分析方法，研究腳手架架體高度、立桿橫距、立桿縱（跨）距、水平桿步距等因素對(duì)腳手架穩(wěn)定性的影響，針對(duì)現(xiàn)有腳手架搭設(shè)方法進(jìn)行優(yōu)化，在滿足安全性前提下，保證腳手架施工設(shè)備與人員具有足夠施工空間。

1 項(xiàng)目概況

1.1 地形地貌

本文依托項(xiàng)目為桂林龍勝縣江底鄉(xiāng)江底村S301線K225+050～K225+140路段。

該路段邊坡地處構(gòu)造侵蝕-中山地貌，地形起伏較大，自然坡度約30°～45°，局部坡度較陡，公路以路塹形式通過(guò)，山坡被開(kāi)挖形成邊坡，邊坡坡度45°～80°，植被較為發(fā)育，開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定性較差。

1.2 地層巖性

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪資料，該邊坡上覆第四系殘坡積層黏土，厚度約為2.5 m，下伏基巖為奧陶系下統(tǒng)黃隘組薄～中厚層頁(yè)巖，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得巖層產(chǎn)狀為135°∠2°，巖石較破碎，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化裂隙擴(kuò)展，表層巖體易受自然應(yīng)力作用，如自然風(fēng)化、集中且持續(xù)的降雨，易發(fā)生崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，路段西側(cè)約1.3 km有走向近南北、傾向約270°、傾角約78°的逆斷層，該斷層對(duì)邊坡穩(wěn)定影響較小。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015）劃分，該區(qū)基本地震動(dòng)峰值加速度值0.05 g，對(duì)應(yīng)的地震基本烈度Ⅵ度，基本地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35 s，區(qū)域地殼基本穩(wěn)定。

1.4 地質(zhì)災(zāi)害特征

該邊坡發(fā)生了崩塌落石災(zāi)害，巖體沿結(jié)構(gòu)面剝落崩塌，崩塌巖體大部分已被清理，部分松散巖體仍殘留于坡體上。該邊坡寬約90 m，高約56 m，處于江底鎮(zhèn)過(guò)鎮(zhèn)路段，邊坡上部為約2.5 m厚黏土覆蓋層，下部為強(qiáng)-中風(fēng)化頁(yè)巖，巖體較為風(fēng)化破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，坡表巖體較為松散，邊坡局部裸露，大部分有植被覆蓋，植被較為發(fā)育，坡面可明顯看出發(fā)生滑塌及楔形體滑動(dòng)破壞或崩塌破壞的痕跡，坡表巖土體較為松散。

1.5 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該邊坡局部較陡，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得巖層產(chǎn)狀為135°∠2°，邊坡開(kāi)挖面與巖層節(jié)理面呈大角度相交，受雨季雨水沖刷及風(fēng)化影響，邊坡表層巖土體較為松散破碎，發(fā)生崩塌落石，易掉落至公路路面，威脅過(guò)往車輛及行人安全，邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性較差。

2 腳手架受力計(jì)算分析

2.1 腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)

2.1.1 荷載限制參數(shù)

施工荷載按照腳手架范圍鋪設(shè)1層腳手板，每段腳手架同時(shí)作業(yè)1層，兩跨內(nèi)最大施工荷載按照布置1臺(tái)SKD100潛孔鉆機(jī)（單重考慮運(yùn)轉(zhuǎn)最大重量200 kg），同時(shí)配置4名施工人員（每人考慮80 kg），施工面平臺(tái)腳手板采取滿鋪滿搭。則施工荷載為：（200+320）×9.8/（3×1.5）=1.132 kN/m2，該工程邊坡腳手架設(shè)計(jì)施工均布荷載≤2 kN/m2，則其他材料及配件堆放累計(jì)應(yīng)≥0.868 kN/m2。

2.1.2 架體搭設(shè)基本參數(shù)（表1）

2.1.3 荷載參數(shù)（表2）

2.1.4 試算工況

分別研究腳手架架體高度、立桿橫距、立桿縱（跨）距、水平桿步距等因素對(duì)腳手架穩(wěn)定性的影響。選取6個(gè)工況見(jiàn)表3。

2.1.5 腳手架計(jì)算立面圖與剖面圖（圖1）

2.2 腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果分析

在設(shè)定的6種工況下，腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4與下頁(yè)表5。由表4、表5可知，在工況1下，橫向水平桿強(qiáng)度、縱向水平桿強(qiáng)度、在組合風(fēng)荷載下以及不組合風(fēng)荷載下的立桿穩(wěn)定性、搭設(shè)高度以及扣件抗滑移等多項(xiàng)驗(yàn)算不符合要求，應(yīng)減小立桿的橫距與縱距，或減少縱向水平桿上橫向水平桿的根數(shù)，或降低搭設(shè)高度。

在腳手架穩(wěn)定性計(jì)算中，計(jì)劃在滿足腳手架穩(wěn)定性與安全性前提下，為使錨桿鉆孔施工空間最大化，便于現(xiàn)場(chǎng)施工操作。在工況2與工況3下，將水平桿步距由2 m降低至1.5 m，同時(shí)減小工況2立桿縱距與工況3立桿橫距，經(jīng)調(diào)整后重新計(jì)算可知，在工況2下，橫向水平桿強(qiáng)度、縱向水平桿強(qiáng)度、在組合風(fēng)荷載下以及在不組合風(fēng)荷載下的立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算不符合要求；在工況3下，橫向水平桿強(qiáng)度、縱向水平桿強(qiáng)度、在組合風(fēng)荷載下的立桿穩(wěn)定性等驗(yàn)算項(xiàng)目驗(yàn)算不符合要求。

由此可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)降低水平桿步距以及單獨(dú)減小立桿縱距或立桿橫距后，腳手架穩(wěn)定性得到較大改善，搭設(shè)高度以及扣件抗滑移等多項(xiàng)驗(yàn)算均能夠滿足要求，但依然存在不滿足要求驗(yàn)算項(xiàng)目，需再減小立桿的橫距或減小立桿的縱距，或減少縱向水平桿上橫向水平桿的根數(shù)。因此在工況4下，在工況2與工況3基礎(chǔ)上，同時(shí)減小立桿縱距與立桿橫距，均為1.5 m，經(jīng)重新計(jì)算后，所有構(gòu)件強(qiáng)度、撓度、腳手架穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果均全部合格。在保證施工安全前提下，均能夠滿足施工荷載要求。

在工況4基礎(chǔ)上繼續(xù)增加腳手架搭設(shè)高度后可發(fā)現(xiàn)立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算不符合要求，需再次減小立桿的縱、橫距，而該調(diào)整難以滿足鉆機(jī)施工空間需求，因此需采取多級(jí)搭設(shè)方法。

3 工程應(yīng)用

3.1 施工平面布置

該段地質(zhì)災(zāi)害整治項(xiàng)目邊坡高差大、陡峭，涉省道S301施工，施工占用部分道路作為施工區(qū)域，需要搭設(shè)腳手架施工，同時(shí)涉及邊坡土石方削坡，既要維護(hù)行車、行人安全通行，又要保證現(xiàn)場(chǎng)高難度、高空安全作業(yè)，還要保證施工質(zhì)量，工期緊迫，施工難度大。高邊坡腳手架專項(xiàng)施工方案涉及路段為省道S301線K225+050～K225+140路段。施工平面圖如圖2所示。

3.2 邊坡加固方案和腳手架設(shè)計(jì)

腳手架采用Q235材質(zhì)48 mm×3.2 mm的普通鋼管，支架搭設(shè)步距為1.5 m，立桿橫距1.5 m、縱距1.5 m，支架搭設(shè)高度為57 m。分級(jí)搭設(shè)，分級(jí)最高高度≤30 m，該邊坡分為2級(jí)，第一級(jí)30 m，第二級(jí)27 m，分級(jí)高度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)坡面巖層產(chǎn)狀實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，第二級(jí)腳手架立桿底部落在邊坡穩(wěn)定巖層上，立桿落底前對(duì)坡面巖層進(jìn)行清理，清除不穩(wěn)定巖石，并鑿出立桿落底平臺(tái)，鑿到新鮮巖面，鑿出鋼管的著力位置20 cm×20 cm，不穩(wěn)定巖塊要鑿除，在鑿出位置墊厚木塊（與鑿出范圍大小相同），然后再墊鋼板，沿縱向、橫向每3排立桿加一組斜撐，作業(yè)平臺(tái)上縱向、橫向橫桿進(jìn)行加密，橫桿上鋪設(shè)腳手板并與橫桿用鐵絲固定，作為施工平臺(tái)。如圖3、圖4所示。

施工用連墻件采取從下往上搭設(shè)一層腳手架后施工一層錨桿的方法，錨桿按照設(shè)計(jì)深度施工，注漿固化達(dá)到養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度，作為連墻件使用，然后采用鋼筋連接腳手架與錨桿進(jìn)行焊接剛性固定。臨時(shí)連墻件采用鉆孔植入鋼管法，能起到剛性連接作用。鉆孔植入鋼管法是采用鉆孔機(jī)在坡面上鉆孔后將短鋼管埋設(shè)于孔內(nèi)約60 cm，露出部分約40 cm，待植入完成后，用水平長(zhǎng)鋼管連接立桿與豎向短鋼管即可，如圖5所示。

分級(jí)式腳手架能滿足超高陡邊坡加固需要，現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中腳手架承受住了施工荷載和風(fēng)荷載的檢驗(yàn)，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，邊坡錨桿鉆孔施工與掛網(wǎng)噴混凝土施工順利進(jìn)行，施工平臺(tái)與鋼管腳手架分別見(jiàn)圖6與圖7。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)數(shù)值模擬分析方法，對(duì)6種工況下的腳手架穩(wěn)定性進(jìn)行了穩(wěn)定性計(jì)算與分析，結(jié)果表明，采取2 m的立桿縱距、立桿橫距以及水平桿步距難以滿足腳手架穩(wěn)

定性要求，多項(xiàng)驗(yàn)算結(jié)果不符合要求，經(jīng)調(diào)整后。采取1.5 m的立桿縱距、立桿橫距以及水平桿步距規(guī)格進(jìn)行腳手架搭設(shè)，可滿足現(xiàn)場(chǎng)施工荷載要求以及風(fēng)荷載作用下的穩(wěn)定性要求。

（2）針對(duì)腳手架最大搭設(shè)高度為50 m的限制問(wèn)題，提出了腳手架分級(jí)搭設(shè)方法，同時(shí)采取從下往上搭設(shè)一層腳手架后施工一層錨桿作為連墻件的施工方法，有效保證了腳手架穩(wěn)定性，現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中腳手架承受住了施工荷載和風(fēng)荷載的檢驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：盤 柱（1997-），碩士，助理工程師，主要從事道路工程方向的研究工作。