分级式搭设脚手架在高陡边坡整治工程中的应用

盘柱

摘要：文章依托于西部陆海新通道安全能力提升地质灾害整治工程项目，针对桂林地区山高坡陡脚手架难以搭设问题，在边坡锚杆支护加挂网喷混凝土施工中采用了分级式脚手架搭设方法，通过数值模拟分析方法，研究脚手架不同构建在不同组合间距下对安全性能的影响规律，由此优化脚手架结构设计，探索高陡边坡脚手架搭设新形式，为今后广西地区高陡边坡地质灾害整治工程施工提供参考。

关键词：地质灾害整治；高陡边坡；脚手架；稳定性；数值模拟

中图分类号：U416.1+4   文献标识码：A

文章编号：1673-4874（2024）04-0074-03

0 引言

随着经济的快速发展，道路交通领域日益繁忙，呈现需求旺盛态势。根据广西2021年养护统计年报，全区公路管养里程>22 000 km，而广西处于丘陵区地带，属亚热带季风气候，自然条件差，地质构造较为复杂，地质情况复杂，地质灾害时常发生而且分布面广，影响时间长，特别是崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等灾害表现得更为突出，如不及时对其进行防治，将危及过往车辆行车安全，造成人民财产安全与国家经济严重损失［1］。

与其他边坡加固技术相比，锚杆注浆加固技术具有适应性强的鲜明特点，一般情况下不会受施工环境的限制，可以灵活使用，也可以综合多种其他支护使用。也正是因为如此，在边坡防护工程中锚杆技术应用较为广泛，而且也有着较好的经济效益，但若要将其应用于高陡边坡防护工程，保证良好的加固效果［2-3］，需要通过在边坡上搭设脚手架，进而工人在脚手架上进行防护施工。为保证施工安全，需严格控制所搭设脚手架施工平台稳定性与安全性，提升脚手架搭设质量。

而现有技术中，根据相关规范要求，双排脚手架安全性计算仅局限于＜50 m，对于高度>49 m的高陡边坡而言，传统双排脚手架出现整体稳定性、抗倾覆能力差的缺点，无法在高陡边坡上搭设，从而导致高陡边坡上防护施工极其困难，甚至无法实施等［4-6］。

针对上述问题，为保证西部陆海新通道安全能力提升地质灾害整治工程顺利进行，本文通过数值模拟分析方法，研究脚手架架体高度、立杆横距、立杆纵（跨）距、水平杆步距等因素对脚手架稳定性的影响，针对现有脚手架搭设方法进行优化，在满足安全性前提下，保证脚手架施工设备与人员具有足够施工空间。

1 项目概况

1.1 地形地貌

本文依托项目为桂林龙胜县江底乡江底村S301线K225+050～K225+140路段。

该路段边坡地处构造侵蚀-中山地貌，地形起伏较大，自然坡度约30°～45°，局部坡度较陡，公路以路堑形式通过，山坡被开挖形成边坡，边坡坡度45°～80°，植被较为发育，开挖边坡稳定性较差。

1.2 地层岩性

根据工程地质调绘资料，该边坡上覆第四系残坡积层黏土，厚度约为2.5 m，下伏基岩为奥陶系下统黄隘组薄～中厚层页岩，现场测得岩层产状为135°∠2°，岩石较破碎，岩体节理裂隙发育，风化裂隙扩展，表层岩体易受自然应力作用，如自然风化、集中且持续的降雨，易发生崩塌等地质灾害。

1.3 地质构造

根据区域地质资料，路段西侧约1.3 km有走向近南北、倾向约270°、倾角约78°的逆断层，该断层对边坡稳定影响较小。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）划分，该区基本地震动峰值加速度值0.05 g，对应的地震基本烈度Ⅵ度，基本地震动反应谱特征周期为0.35 s，区域地壳基本稳定。

1.4 地质灾害特征

该边坡发生了崩塌落石灾害，岩体沿结构面剥落崩塌，崩塌岩体大部分已被清理，部分松散岩体仍残留于坡体上。该边坡宽约90 m，高约56 m，处于江底镇过镇路段，边坡上部为约2.5 m厚黏土覆盖层，下部为强-中风化页岩，岩体较为风化破碎，节理裂隙发育，坡表岩体较为松散，边坡局部裸露，大部分有植被覆盖，植被较为发育，坡面可明显看出发生滑塌及楔形体滑动破坏或崩塌破坏的痕迹，坡表岩土体较为松散。

1.5 稳定性评价

根据现场调查，该边坡局部较陡，现场测得岩层产状为135°∠2°，边坡开挖面与岩层节理面呈大角度相交，受雨季雨水冲刷及风化影响，边坡表层岩土体较为松散破碎，发生崩塌落石，易掉落至公路路面，威胁过往车辆及行人安全，边坡现状稳定性较差。

2 脚手架受力计算分析

2.1 脚手架设计计算参数

2.1.1 荷载限制参数

施工荷载按照脚手架范围铺设1层脚手板，每段脚手架同时作业1层，两跨内最大施工荷载按照布置1台SKD100潜孔钻机（单重考虑运转最大重量200 kg），同时配置4名施工人员（每人考虑80 kg），施工面平台脚手板采取满铺满搭。则施工荷载为：（200+320）×9.8/（3×1.5）=1.132 kN/m2，该工程边坡脚手架设计施工均布荷载≤2 kN/m2，则其他材料及配件堆放累计应≥0.868 kN/m2。

2.1.2 架体搭设基本参数（表1）

2.1.3 荷载参数（表2）

2.1.4 试算工况

分别研究脚手架架体高度、立杆横距、立杆纵（跨）距、水平杆步距等因素对脚手架稳定性的影响。选取6个工况见表3。

2.1.5 脚手架计算立面图与剖面图（图1）

2.2 脚手架设计计算结果分析

在设定的6种工况下，脚手架设计计算结果见表4与下页表5。由表4、表5可知，在工况1下，横向水平杆强度、纵向水平杆强度、在组合风荷载下以及不组合风荷载下的立杆稳定性、搭设高度以及扣件抗滑移等多项验算不符合要求，应减小立杆的横距与纵距，或减少纵向水平杆上横向水平杆的根数，或降低搭设高度。

在脚手架稳定性计算中，计划在满足脚手架稳定性与安全性前提下，为使锚杆钻孔施工空间最大化，便于现场施工操作。在工况2与工况3下，将水平杆步距由2 m降低至1.5 m，同时减小工况2立杆纵距与工况3立杆横距，经调整后重新计算可知，在工况2下，横向水平杆强度、纵向水平杆强度、在组合风荷载下以及在不组合风荷载下的立杆稳定性验算不符合要求；在工况3下，横向水平杆强度、纵向水平杆强度、在组合风荷载下的立杆稳定性等验算项目验算不符合要求。

由此可见，经过降低水平杆步距以及单独减小立杆纵距或立杆横距后，脚手架稳定性得到较大改善，搭设高度以及扣件抗滑移等多项验算均能够满足要求，但依然存在不满足要求验算项目，需再减小立杆的横距或减小立杆的纵距，或减少纵向水平杆上横向水平杆的根数。因此在工况4下，在工况2与工况3基础上，同时减小立杆纵距与立杆横距，均为1.5 m，经重新计算后，所有构件强度、挠度、脚手架稳定性验算结果均全部合格。在保证施工安全前提下，均能够满足施工荷载要求。

在工况4基础上继续增加脚手架搭设高度后可发现立杆稳定性验算不符合要求，需再次减小立杆的纵、横距，而该调整难以满足钻机施工空间需求，因此需采取多级搭设方法。

3 工程应用

3.1 施工平面布置

该段地质灾害整治项目边坡高差大、陡峭，涉省道S301施工，施工占用部分道路作为施工区域，需要搭设脚手架施工，同时涉及边坡土石方削坡，既要维护行车、行人安全通行，又要保证现场高难度、高空安全作业，还要保证施工质量，工期紧迫，施工难度大。高边坡脚手架专项施工方案涉及路段为省道S301线K225+050～K225+140路段。施工平面图如图2所示。

3.2 边坡加固方案和脚手架设计

脚手架采用Q235材质48 mm×3.2 mm的普通钢管，支架搭设步距为1.5 m，立杆横距1.5 m、纵距1.5 m，支架搭设高度为57 m。分级搭设，分级最高高度≤30 m，该边坡分为2级，第一级30 m，第二级27 m，分级高度根据现场坡面岩层产状实际情况进行动态调整，第二级脚手架立杆底部落在边坡稳定岩层上，立杆落底前对坡面岩层进行清理，清除不稳定岩石，并凿出立杆落底平台，凿到新鲜岩面，凿出钢管的着力位置20 cm×20 cm，不稳定岩块要凿除，在凿出位置垫厚木块（与凿出范围大小相同），然后再垫钢板，沿纵向、横向每3排立杆加一组斜撑，作业平台上纵向、横向横杆进行加密，横杆上铺设脚手板并与横杆用铁丝固定，作为施工平台。如图3、图4所示。

施工用连墙件采取从下往上搭设一层脚手架后施工一层锚杆的方法，锚杆按照设计深度施工，注浆固化达到养护强度，作为连墙件使用，然后采用钢筋连接脚手架与锚杆进行焊接刚性固定。临时连墙件采用钻孔植入钢管法，能起到刚性连接作用。钻孔植入钢管法是采用钻孔机在坡面上钻孔后将短钢管埋设于孔内约60 cm，露出部分约40 cm，待植入完成后，用水平长钢管连接立杆与竖向短钢管即可，如图5所示。

分级式脚手架能满足超高陡边坡加固需要，现场施工过程中脚手架承受住了施工荷载和风荷载的检验，结构安全稳定，边坡锚杆钻孔施工与挂网喷混凝土施工顺利进行，施工平台与钢管脚手架分别见图6与图7。

4 结语

（1）通过数值模拟分析方法，对6种工况下的脚手架稳定性进行了稳定性计算与分析，结果表明，采取2 m的立杆纵距、立杆横距以及水平杆步距难以满足脚手架稳

定性要求，多项验算结果不符合要求，经调整后。采取1.5 m的立杆纵距、立杆横距以及水平杆步距规格进行脚手架搭设，可满足现场施工荷载要求以及风荷载作用下的稳定性要求。

（2）针对脚手架最大搭设高度为50 m的限制问题，提出了脚手架分级搭设方法，同时采取从下往上搭设一层脚手架后施工一层锚杆作为连墙件的施工方法，有效保证了脚手架稳定性，现场施工过程中脚手架承受住了施工荷载和风荷载的检验。

参考文献

［1］刘志红.公路边坡锚杆支护组合方式分析［J］.交通世界，2023（22）：80-82.

［2］程章银.边坡锚杆支护施工技术探析［J］.江西建材，2023（11）：244-246.

［3］王大伟，沈 鹏.高速公路改扩建工程路堑高边坡支护机理与效果［J］.长安大学学报（自然科学版），2017，37（3）：39-46.

［4］刘宝奎，张治平，夏志雄，等.超高陡边坡加固用钢管脚手架的设计与应用［J］.铁道建筑，2021，61（8）： 48-52.

［5］ 李安良.丹达河水电站坝肩高边坡施工脚手架的设计与搭设［J］.广西水利水电，2013（3）： 49-51，55.

［6］蔡荣兴.隧道洞口78 m高边坡钢管脚手架的设计和计算［J］.施工技术，2019，48（S1）：628-633.

作者简介：盘 柱（1997-），硕士，助理工程师，主要从事道路工程方向的研究工作。