分級式搭設腳手架在高陡邊坡整治工程中的應用

盤柱

摘要：文章依托于西部陸海新通道安全能力提升地質災害整治工程項目，針對桂林地區山高坡陡腳手架難以搭設問題，在邊坡錨桿支護加掛網噴混凝土施工中采用了分級式腳手架搭設方法，通過數值模擬分析方法，研究腳手架不同構建在不同組合間距下對安全性能的影響規律，由此優化腳手架結構設計，探索高陡邊坡腳手架搭設新形式，為今后廣西地區高陡邊坡地質災害整治工程施工提供參考。

關鍵詞：地質災害整治；高陡邊坡；腳手架；穩定性；數值模擬

中圖分類號：U416.1+4? ?文獻標識碼：A

文章編號：1673-4874（2024）04-0074-03

0 引言

隨著經濟的快速發展，道路交通領域日益繁忙，呈現需求旺盛態勢。根據廣西2021年養護統計年報，全區公路管養里程>22 000 km，而廣西處于丘陵區地帶，屬亞熱帶季風氣候，自然條件差，地質構造較為復雜，地質情況復雜，地質災害時常發生而且分布面廣，影響時間長，特別是崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷等災害表現得更為突出，如不及時對其進行防治，將危及過往車輛行車安全，造成人民財產安全與國家經濟嚴重損失［1］。

與其他邊坡加固技術相比，錨桿注漿加固技術具有適應性強的鮮明特點，一般情況下不會受施工環境的限制，可以靈活使用，也可以綜合多種其他支護使用。也正是因為如此，在邊坡防護工程中錨桿技術應用較為廣泛，而且也有著較好的經濟效益，但若要將其應用于高陡邊坡防護工程，保證良好的加固效果［2-3］，需要通過在邊坡上搭設腳手架，進而工人在腳手架上進行防護施工。為保證施工安全，需嚴格控制所搭設腳手架施工平臺穩定性與安全性，提升腳手架搭設質量。

而現有技術中，根據相關規范要求，雙排腳手架安全性計算僅局限于＜50 m，對于高度>49 m的高陡邊坡而言，傳統雙排腳手架出現整體穩定性、抗傾覆能力差的缺點，無法在高陡邊坡上搭設，從而導致高陡邊坡上防護施工極其困難，甚至無法實施等［4-6］。

針對上述問題，為保證西部陸海新通道安全能力提升地質災害整治工程順利進行，本文通過數值模擬分析方法，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腳手架穩定性的影響，針對現有腳手架搭設方法進行優化，在滿足安全性前提下，保證腳手架施工設備與人員具有足夠施工空間。

1 項目概況

1.1 地形地貌

本文依托項目為桂林龍勝縣江底鄉江底村S301線K225+050～K225+140路段。

該路段邊坡地處構造侵蝕-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，山坡被開挖形成邊坡，邊坡坡度45°～80°，植被較為發育，開挖邊坡穩定性較差。

1.2 地層巖性

根據工程地質調繪資料，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黃隘組薄～中厚層頁巖，現場測得巖層產狀為135°∠2°，巖石較破碎，巖體節理裂隙發育，風化裂隙擴展，表層巖體易受自然應力作用，如自然風化、集中且持續的降雨，易發生崩塌等地質災害。

1.3 地質構造

根據區域地質資料，路段西側約1.3 km有走向近南北、傾向約270°、傾角約78°的逆斷層，該斷層對邊坡穩定影響較小。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015）劃分，該區基本地震動峰值加速度值0.05 g，對應的地震基本烈度Ⅵ度，基本地震動反應譜特征周期為0.35 s，區域地殼基本穩定。

1.4 地質災害特征

該邊坡發生了崩塌落石災害，巖體沿結構面剝落崩塌，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，處于江底鎮過鎮路段，邊坡上部為約2.5 m厚黏土覆蓋層，下部為強-中風化頁巖，巖體較為風化破碎，節理裂隙發育，坡表巖體較為松散，邊坡局部裸露，大部分有植被覆蓋，植被較為發育，坡面可明顯看出發生滑塌及楔形體滑動破壞或崩塌破壞的痕跡，坡表巖土體較為松散。

1.5 穩定性評價

根據現場調查，該邊坡局部較陡，現場測得巖層產狀為135°∠2°，邊坡開挖面與巖層節理面呈大角度相交，受雨季雨水沖刷及風化影響，邊坡表層巖土體較為松散破碎，發生崩塌落石，易掉落至公路路面，威脅過往車輛及行人安全，邊坡現狀穩定性較差。

2 腳手架受力計算分析

2.1 腳手架設計計算參數

2.1.1 荷載限制參數

施工荷載按照腳手架范圍鋪設1層腳手板，每段腳手架同時作業1層，兩跨內最大施工荷載按照布置1臺SKD100潛孔鉆機（單重考慮運轉最大重量200 kg），同時配置4名施工人員（每人考慮80 kg），施工面平臺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計施工均布荷載≤2 kN/m2，則其他材料及配件堆放累計應≥0.868 kN/m2。

2.1.2 架體搭設基本參數（表1）

2.1.3 荷載參數（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腳手架穩定性的影響。選取6個工況見表3。

2.1.5 腳手架計算立面圖與剖面圖（圖1）

2.2 腳手架設計計算結果分析

在設定的6種工況下，腳手架設計計算結果見表4與下頁表5。由表4、表5可知，在工況1下，橫向水平桿強度、縱向水平桿強度、在組合風荷載下以及不組合風荷載下的立桿穩定性、搭設高度以及扣件抗滑移等多項驗算不符合要求，應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，或降低搭設高度。

在腳手架穩定性計算中，計劃在滿足腳手架穩定性與安全性前提下，為使錨桿鉆孔施工空間最大化，便于現場施工操作。在工況2與工況3下，將水平桿步距由2 m降低至1.5 m，同時減小工況2立桿縱距與工況3立桿橫距，經調整后重新計算可知，在工況2下，橫向水平桿強度、縱向水平桿強度、在組合風荷載下以及在不組合風荷載下的立桿穩定性驗算不符合要求；在工況3下，橫向水平桿強度、縱向水平桿強度、在組合風荷載下的立桿穩定性等驗算項目驗算不符合要求。

由此可見，經過降低水平桿步距以及單獨減小立桿縱距或立桿橫距后，腳手架穩定性得到較大改善，搭設高度以及扣件抗滑移等多項驗算均能夠滿足要求，但依然存在不滿足要求驗算項目，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。因此在工況4下，在工況2與工況3基礎上，同時減小立桿縱距與立桿橫距，均為1.5 m，經重新計算后，所有構件強度、撓度、腳手架穩定性驗算結果均全部合格。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基礎上繼續增加腳手架搭設高度后可發現立桿穩定性驗算不符合要求，需再次減小立桿的縱、橫距，而該調整難以滿足鉆機施工空間需求，因此需采取多級搭設方法。

3 工程應用

3.1 施工平面布置

該段地質災害整治項目邊坡高差大、陡峭，涉省道S301施工，施工占用部分道路作為施工區域，需要搭設腳手架施工，同時涉及邊坡土石方削坡，既要維護行車、行人安全通行，又要保證現場高難度、高空安全作業，還要保證施工質量，工期緊迫，施工難度大。高邊坡腳手架專項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計

腳手架采用Q235材質48 mm×3.2 mm的普通鋼管，支架搭設步距為1.5 m，立桿橫距1.5 m、縱距1.5 m，支架搭設高度為57 m。分級搭設，分級最高高度≤30 m，該邊坡分為2級，第一級30 m，第二級27 m，分級高度根據現場坡面巖層產狀實際情況進行動態調整，第二級腳手架立桿底部落在邊坡穩定巖層上，立桿落底前對坡面巖層進行清理，清除不穩定巖石，并鑿出立桿落底平臺，鑿到新鮮巖面，鑿出鋼管的著力位置20 cm×20 cm，不穩定巖塊要鑿除，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，作業平臺上縱向、橫向橫桿進行加密，橫桿上鋪設腳手板并與橫桿用鐵絲固定，作為施工平臺。如圖3、圖4所示。

施工用連墻件采取從下往上搭設一層腳手架后施工一層錨桿的方法，錨桿按照設計深度施工，注漿固化達到養護強度，作為連墻件使用，然后采用鋼筋連接腳手架與錨桿進行焊接剛性固定。臨時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在坡面上鉆孔后將短鋼管埋設于孔內約60 cm，露出部分約40 cm，待植入完成后，用水平長鋼管連接立桿與豎向短鋼管即可，如圖5所示。

分級式腳手架能滿足超高陡邊坡加固需要，現場施工過程中腳手架承受住了施工荷載和風荷載的檢驗，結構安全穩定，邊坡錨桿鉆孔施工與掛網噴混凝土施工順利進行，施工平臺與鋼管腳手架分別見圖6與圖7。

4 結語

（1）通過數值模擬分析方法，對6種工況下的腳手架穩定性進行了穩定性計算與分析，結果表明，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

定性要求，多項驗算結果不符合要求，經調整后。采取1.5 m的立桿縱距、立桿橫距以及水平桿步距規格進行腳手架搭設，可滿足現場施工荷載要求以及風荷載作用下的穩定性要求。

（2）針對腳手架最大搭設高度為50 m的限制問題，提出了腳手架分級搭設方法，同時采取從下往上搭設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定性，現場施工過程中腳手架承受住了施工荷載和風荷載的檢驗。

參考文獻

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［6］蔡榮興.隧道洞口78 m高邊坡鋼管腳手架的設計和計算［J］.施工技術，2019，48（S1）：628-633.

作者簡介：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。