樂山大佛天洞－麻洞危巖加固懸挑腳手架施工技術(shù)

張生虎　柳楊

摘要：樂山大佛是世界文化與自然雙重遺產(chǎn)峨眉山一樂山大佛的組成部分，針對大佛周邊危巖病害采用錨固技術(shù)治理，而懸挑腳手架作為錨固施工平臺在病害治理過程中要保證其安全性、經(jīng)濟性、合理性。臨江超高崖面采用三階段搭設(shè)，為了合理計算異型懸腳手架結(jié)構(gòu)受力，客觀反映腳手架立桿應(yīng)力分布，對規(guī)范中要求檢算的內(nèi)容依據(jù)規(guī)范要求進行檢算，采用有限元對每階段變截面處立桿檢算，同時有限元計算中考慮纜拉鋼絲繩受力，型鋼懸挑基礎(chǔ)受力計算，檢算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，符合實際受力狀態(tài)，確保了本次危巖治理工程順利地實施。

關(guān)鍵詞：危巖體加固;懸挑腳手架;有限元;錨固技術(shù)

中圖分類號：TU731.2

文獻標(biāo)識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.10.057

1 工程概況

樂山大佛左側(cè)（天洞一麻洞）危巖分布于觀佛臺南面與后棧道以北之間區(qū)域、浮玉亭西側(cè)與岷江東岸岸坡區(qū)，平面積約640 m²，如圖1所示。危巖體下部寬約38m，上部寬約23m，整體平均高約60m，發(fā)育厚度9-22m，總體積約21 500 m³，整體崩塌方向290°。

危巖體加固主要采用錨固技術(shù)加固，腳手架工程是本次危巖治理的重要前提。腳手架搭設(shè)區(qū)位于岷江東岸，坡前岷江河道，采用懸挑架搭設(shè)，搭設(shè)總高度60m，寬度40m。

2 腳手架搭設(shè)技術(shù)方案

2.1 施工部署

本懸挑腳手架采用型鋼懸挑基礎(chǔ)，崖面嵌入式錨筋輔助纜拉，降低懸挑型鋼端部撓度;崖頂?shù)劐^+鋼絲繩輔助纜拉，避免架體整體滑移;連墻件類型：利用設(shè)計錨桿孔位加設(shè)0.5 m鋼管外露0.2 m雙扣件連接。同時確保崖面文物安全，合理布置懸挑型鋼位置，確保后期危巖加固措施有針對性地實施。

2.2 施工工序

危巖加固懸挑腳手架分三個階段搭設(shè)，每段搭設(shè)高度不大于20 m。第一、二段高度19.2 m，第三段高度為19.6 m。

第一階段：懸挑腳手架采用14#型鋼懸挑基礎(chǔ)，嵌入巖體深度Sm，懸挑段3m，型鋼端部焊接吊環(huán)，外接纜拉鋼絲繩與崖壁連接。立桿底部與工字鋼套焊，以防排架滑移。佛龕區(qū)域設(shè)置文物安全防護，底層采用軟泡沫材料作墊層（厚度30 cm）封閉佛龕本體，中層竹編塊覆蓋，外層安全防護板，龕頂標(biāo)高層上部滿鋪竹膠板防護。

第二階段：懸挑基礎(chǔ)與一階段相同，佛龕區(qū)不設(shè)置懸挑型鋼支撐，對一、二段連接區(qū)域，水平桿加密布設(shè)，加密水平桿標(biāo)高與二層型鋼基礎(chǔ)掃地桿高度一致。對加密水平桿主節(jié)點采用鋼絲繩上部纜拉防護。

第三階段：懸挑基礎(chǔ)與一階段相同，崖面為緩坡段，搭設(shè)兩層后立桿支點可作用于崖體，依次爬坡架搭設(shè)，爬坡架階段為防止架體滑移，上部纜拉鋼絲繩與崖頂?shù)劐^連接輔助攬拉。

3 相關(guān)參數(shù)

3.1 基本構(gòu)造參數(shù)

天洞一麻洞危巖區(qū)腳手架高度Hs： 58 m。

立桿縱距La1.4 m。

立桿橫距Lb1.4m。

橫桿步距h：1.6m。

腳手板鋪設(shè)層數(shù)n1：1。

連墻件類型：利用設(shè)計錨桿孔位加設(shè)鋼管外露0.2 m雙扣件連接，取扣件抗滑承載力系數(shù)為0.80。

連墻件長度b1： 2.0m。

腳手架連墻件采用兩步三跨。

連墻件水平間距l(xiāng)w：4.5 m。

連墻件垂直間距hw：3m。

3.2 荷載參數(shù)

按規(guī)范要求腳手架材料為φ48壁厚3.6 mm鋼管，實際焊管材料標(biāo)準(zhǔn)差異性大，偏安全采用壁厚3.0 mm焊管進行本方案設(shè)計，截面積4.24x 102 rrrm;底部型鋼基礎(chǔ)采用14#工字鋼。

腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值q1：0.3 kN/m2;

每米腳手架鋼管自重標(biāo)準(zhǔn)值：0.033 kN/m;

欄桿、擋腳板自重qd： 0.15 kN/m;

施工作業(yè)均布荷載：2 kN/m2;

同時作業(yè)層數(shù)n1：1;

腳手架狀況：敞開;

樂山市地區(qū)基本風(fēng)壓wo： 0.3 kN/m2。

3.3 設(shè)計參數(shù)

鋼材設(shè)計參數(shù)：抗拉、抗彎h為205 N/mm²;抗壓fe為205 N/mm²;彈性模量2.06x lO⁵N/mm2。

4 結(jié)構(gòu)計算

腳手架施工荷載由橫向傳遞至縱向水平桿，再傳遞至立桿及型鋼基礎(chǔ)。分別對小橫桿、大橫桿、立桿以及懸挑型鋼強度、剛度校核。同時采用有限元對立桿穩(wěn)定性進行分析，對結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性及纜拉防護進行模擬計算，確保架體安全穩(wěn)定[1]。

4.1 采用規(guī)范計算

有限元模型計算，模擬架體整體穩(wěn)定，確定最不利荷載位置，對變截面（腳手架立桿排數(shù)變化處），支座處分別確定立桿穩(wěn)定性。計算結(jié)果如表1所示。

基礎(chǔ)部分檢算部分，在最不利荷載組合下，腳手架底部支座反力有限元計算結(jié)果為14.6 kN。中部型鋼支撐，連墻件及三階段爬坡架對底部懸挑型鋼有減荷作用。

鋼絲繩選用14 mm鋼絲繩，鋼絲繩纜拉高度6m，夾角43°，最大屈服荷載80 kN。

內(nèi)錨型鋼懸挑基礎(chǔ)，錨固段位于砂巖層，崖面淺表層風(fēng)化嚴(yán)重，避免型鋼端部撓度過大，錨固段受拉造成基礎(chǔ)破壞，從而引起垮塌。對型鋼錨固力進行檢算[5]，最小安全系數(shù)K

計算得最小錨固長度0.14 m，端部假定沉降10 mm（規(guī)范最大限值），最小錨固長度l.l m。內(nèi)錨型鋼錨固段5m，滿足抗拔要求。

5 結(jié)論

懸挑腳手架依據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（ JGJ1302011）進行設(shè)計，同時結(jié)合危巖體加固超高腳手架的特殊性，對異型懸挑架進行檢算，得出以下結(jié)論：①經(jīng)計算驗證懸挑架滿足規(guī)范要求，應(yīng)力均滿足鋼材設(shè)計參數(shù)（ 205 MPa）;扣件滑移力要求（6.4 kN，對規(guī)范值進行折減計算）;纜拉鋼絲繩、型鋼錨固力均能滿足要求。②有限元計算中扣件連接按剛節(jié)點計算，考慮扣件連接的“半剛性原則”，檢算結(jié)果安全。有限元計算值與規(guī)范鉸接計算值存在誤差，兩種假設(shè)計算結(jié)果的最大差值為16%。③內(nèi)錨型鋼采用嵌巖部分采用剛性域處理，型鋼滿足彎剪受力，同時，假定懸挑端部發(fā)生沉降（最大規(guī)范限值）時型鋼能夠滿足抗拔要求。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ 130-2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.2011.

[2]江正榮.建筑施工計算手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.2018.

[3]中華人民共和國住房城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50009-2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[4]葛俊穎.橋梁工程軟件midas CML使用指南[M].北京：人民交通出版社，2013.

[5]中冶集團建筑研究總院.巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程CECS22： 2005[S].北京：中國計劃出版社，2005.