倒悬体高边坡脚手架搭设技术研究

倒悬体高边坡脚手架搭设技术研究

郭彬

大唐迪庆香格里拉电力开发有限公司

1工程概况

四川硕曲河去学水电站坝址区属深切割的高山峡谷地形，河谷狭窄，断面呈"V"字型，两岸地形陡峻，基岩裸露，可见数百米陡壁，且两岸岩体卸荷裂隙发育。坝址区右岸边坡岩体受地质构造作用影响强烈，岩体内断层、层间挤压错动带、节理裂隙发育。

2010年旅游环北线临时路在坝址区右岸进行大爆破开挖，对坝顶高程以上自然边坡造成较大扰动，边坡完整性严重破坏，边坡山体岩石完整性较差，结构松散，倒悬体严重，倒悬范围广、高差大，且地质条件复杂，倒悬体高度可达百余米，外悬十余米，边坡裂隙发育，随时有滑移、崩塌的可能。

为保证电站施工期和运行期间的边坡稳定，对该处边坡采取支护措施。但边坡支护地形条件较差，且上部倒悬体突出。为满足现场施工，需搭设百米级的超高排架，脚手架的垂直高差较大，且基础可利用平台有限，下部需预留施工通道等。

1、脚手架设计方案

依据投标阶段设计蓝图，坝址区右岸边坡和泄水通道的进口边坡以开挖为主，采取梯段开挖、边坡浅层支护的形式对边坡进行处理。但因边坡开挖对下部基坑施工影响较大，且倒悬体边坡开挖安全隐患突出，随时存在垮塌的风险。为此，经优化，采取强支护的形式保证边坡稳定，边坡支护的主要施工项目为浅层的锚喷支护和深层的锚索施工。

优化后，为保证施工期安全，倒悬体边坡采用主动防护网防护，防止施工期因爆破振动等滚石掉块。坝上0+135.0～坝上0+165.0段脚手架最大搭设高度71米，坝上0+195.0～坝上0+285.0段脚手架最大搭设高度48米，坝上0+285.0～坝上0+440.0段脚手架最大搭设高度120米。因部分地段因边坡垮塌，无法形成脚手架基础平台，需采取一定的措施人工搭建基础平台，且本工程搭设的脚手架排数减少，高度较大，为保证高排架的整体稳定，需搭设卸荷平台。同时因边坡支护范围较大，下部需预留施工通道，保证材料的正常运输。

2、脚手架搭设程序

脚手架作业程序：坡面清理→主动防护网施工→脚手架基础放样→基础平台处理→脚手架搭设→设置连墙杆→设置剪刀撑、抛撑、卸荷支撑→铺设作业跳板→马道搭设→设置脚手架安全防护设施（安全护栏、安全网）→脚手架拆除。

3、主动防护网施工

因原有边坡被破坏，致使边坡山体岩石完整性较差，结构松散，随时有滑移、崩塌的可能，倒悬突出。为保证施工期间的边坡稳定，在永久支护施工前，采用主动防护网对边坡进行临时支护。

在倒悬体顶部修建施工便道，主动防护网从上至下逐步铺设完成，施工材料采用高空悬索系统运输。

4、基础平台处理

因右岸边坡处理施工底部仅有一条环北旅游线临时道路，该道路较窄，且局部垮塌，不满足脚手架搭设基础要求，需对基础进行处理。特别是溢洪道进口边坡的高排架搭设，该部位倒悬体外悬突出，外悬十余米，脚手架基础位于斜面边坡上，需对该处的脚手架基础进行特别处理。

根据现场地形、地质状况，采用工字钢骨架搭设脚手架基础平台，采用钻机钻孔预埋工字钢至基岩内。施工前需清理坡面危石、堆渣，由于该部位堆渣较厚无法清理到基岩面，清理堆渣形成一个3m宽的作业平台以便钻机施工。为保证钻孔成型质量，采用100B潜孔钻，套管跟进法钻孔。

在脚手架搭设边线上布置垂直方向I12工字钢支撑，间距2m×2m，采用套管跟进法钻孔，保证工字钢入岩4m，并在孔内灌注水泥砂浆。在基础平台顶部布置I18工字钢，横向入岩4m，并在孔内灌注水泥砂浆与垂直方向工字钢连接，不同排间工字钢横向用I18工字钢连接间距2m，形成间排距2m×2m的工字钢骨架基础承载平台。斜坡面上布置3排Φ28锚杆斜拉工字钢平台，入岩3m，增加工字钢基础承载平台的荷载。预留施工通道区域，采用I18工字钢搭设，门洞宽度为3m，高度3m。工字钢间距为2m，入岩4m。详见下图。

5、脚手架搭设

根据现场布置，脚手架最大搭设高度约为120m，脚手架搭设过程中相关设计参数做如下规定：

（1）立杆设计参数

立杆主要承担喷浆、锚杆、人员及设备等的重力，属于主受力杆，设计间、排距为100×150cm。

（2）大横杆设计参数

固定步高1.5m，排距1.5m，单杆传力。

（3）小横杆设计参数

固定步高1.5m，排距1.0m，单杆传力。

（4）连墙锚杆和拉筋的施工

根据现场实际情况，在脚手架搭设过程中，由于下部基础空间狭窄，搭设的脚手架窄而长，为了保证脚手架搭设的整体稳定性，需要设置连墙锚杆和拉筋；

连墙锚杆在岩面上的梅花形布置形式为：两步三跨，梅花形布置，锚杆为Ф25的螺纹钢，孔深1.5m，入岩1.0m，手风钻进行造孔，钻孔方向与岩面垂直，采用人工注浆。

拉筋为斜拉筋，采用Ф16的圆钢，斜拉钢筋在平面上呈45度夹角，一端与锚杆焊接，另一端与最外面的一排立杆和横杆的交叉处进行环向焊接（在焊接之前要将钢筋绕成圆圈将立杆和横杆联接在一起后进行焊接），所有的焊接均要求按照钢筋安装的规范要求进行质量控制。

（5）横向剪刀撑设计参数

横向剪刀撑主要增加排架的横向刚度并承担部分荷载，根据受力计算，横向剪刀撑设计要求如下：

横向剪刀撑排距按5.0m布置。要求能落地的尽量落地，如与其它架管挤占空间，则以其它架管为主，剪刀撑的位置作相应调整，并就近搭设。

（6）纵向剪刀撑设计参数

纵向剪刀撑主要增加排架的纵向刚度，纵向剪刀撑与水平面的夹角为45°，彼此平行，间距8.0m。

（7）卸荷平台

为了提高高排架的承载力和受力稳定，每间隔30m搭设一层减荷平台。减荷平台采用I16工字钢搭设，间距2.0m，长度9m，入岩3m，外露6.0m。工字钢角度为上倾45度，横向I16工字钢拉杆。

6、材料及行人通道的设计

右岸边坡施工时由于坡度陡、上下高差大，人员的上下比较困难，材料的水平运输也比较困难，因此在施工时须设置施工通道。

（1）针对人员的上下问题在排架搭设过程中随排架上升设置"之"字形马道作为人员及零星材料的运输通道。本着经济、合理、实用的原则，"之"字形马道设计参数：宽1.50m，坡度45°左右。斜道外围均设置栏杆及挡脚板，栏杆高度为1.2m，两侧挡脚板高度为30cm。

（2）针对在同一层施工时的人员行走以及施工机具、材料的水平运输问题，设置横向水平通道。通道设计参数：宽2.0m，用5cm厚木板铺装形成，外设置栏杆及挡脚板，栏杆高度为1.2m，两侧挡板高度为50cm。通道位置脚手架搭设需加强。

（3）休息平台的设置

在"之"字形马道和横向通道的交叉处设置休息平台，四周设置栏杆及挡脚板，栏杆高度为1.2m，两侧挡板高度为30cm。

（4）为保证施工安全，脚手架外侧满铺密目防护安全网，顶层设置不低于1.2m高的防护栏杆。

7、总结

扣件式钢管脚手架使用灵活，周转方便，性能稳定，所以，在边坡施工中被广泛应用。本文对扣件式钢管脚手架在倒悬体高边坡中的应用进行了总结，从结构设计到现场施工的应用全过程进行了总结，特别是对倒悬体边坡脚手架基础平台的搭设进行了详细说明，以期为扣件式钢管脚手架的设计、施工提供相关经验、方法。

参考文献：

[1]北京土木建筑学会.建筑施工脚手架构造与计算手册[M].北京：中国电力出版社,2009.

[2]郭俊辉．高边坡支护扣件式钢管脚手架的设计与施工应用[J]．科技与创新，2014,14:64-67．