贝雷梁在白洞天坑垂直观光电梯人员通道施工中的应用

贺 康

（中建五局第三建设有限公司，湖南 长沙 410000）

0 引言

贝雷梁是一种机动性强、安拆方便、安全可靠且易于周转的工具式拼装桁梁，在高空大跨度结构、悬挑结构等超常规结构支模体系中经常使用。

贝雷梁在非常规结构支模体系中的应用，很多学者也进行了相关研究：杨丹［1］以厦门商业银行中心屋顶停机坪工程为实例，介绍了利用贝雷梁悬挑反挂支撑平台的支撑体系进行高空悬挑构件的施工技术；段永利［2］以厦门银行中心大厦屋顶停机坪为例，对采用贝雷架悬挑梁吊挂模架进行超高层建筑屋面大悬挑钢筋混凝土结构施工的工艺顺序、工艺优点进行了分析，并总结了施工方法。对于深坑施工过程中的垂直运输问题，谢高华等［3］通过对上海世贸深坑酒店施工升降机配置与安装方案的研究及优化，最后提出了附着于塔吊标准节上的施工升降机方案，成功解决了人员及材料往坑内运输的难题。本文以白洞天坑垂直观光电梯施工为背景，利用贝雷梁的高强性能作为悬挑平台进行垂直运输，介绍了贝雷梁在特殊项目中的应用。

1 工程概况

1.1 白洞天坑简介

天坑是由大型洞穴崩塌而成的塌陷漏斗。广西壮族自治区百色市的乐业天坑群（共 24 个天坑）分布在方圆 20 km2的崇山峻岭中，是世界上最大的天坑群；其中白洞天坑坑口长 220 m、宽 160 m，最深的地方达 312 m，白洞天坑底部是人迹罕至的自然之地，视线所及全是原生态的陡直绝壁和密林，如图 1 所示，故垂直观光电梯施工过程中环境保护尤为重要。

图1 白洞天坑（位于天坑底部拍摄）

1.2 结构概况

白洞天坑位于广西百色市乐业大石围景区。白洞天坑垂直观光电梯主结构采用带斜撑的钢框架体系，电梯主结构高度为 155.3 m，每隔 36 m 设置扶壁桁架与岩壁相接。电梯每隔 9 m 设置检修平台，侧面设置一部钢制楼梯，供救援和检修使用。电梯最大运行高度 147 m，运行速度 2.5 m/s，载重 1.6 t，电梯基坑深 2.5 m，结构基础面积 131.13 m2。本工程场地高程采用黄海高程基准，±0.000 相当于绝对标高 1 042 m。

2 方案确定

2.1 运输需求分析

白洞天坑四周均为悬崖，且靠项目部侧悬崖呈“倒弓形”，坑底与山顶施工场地高差达 127 m。材料及施工机械可通过塔吊进行垂直运输，但天坑处于纯天然未开发状态，无栈道、步梯等上下通道，除探险队员外，未接受过专业训练的普通人员根本无法下至坑底。受此特殊地形限制，垂直观光电梯施工首要任务就是解决人员上下问题。

2.2 天坑周围地质分析

天坑顶部外侧悬崖为 15°～30°斜坡，悬崖边缘内侧 1 m 处，主要地质情况如下：±0 ～-0.3 m 为人工回填浆砌片石步道，-0.3 m 以下为微风化灰岩，单轴抗压强度值≥ 31.9 MPa；靠近项目部已平整的施工场地内，主要为 3 m 厚的回填碎石层，其下为微风化岩层。

2.3 方案确定

按照现场实际需要，综合考虑天坑顶部四周地质、工期、成本等因素，利用通用性强、安拆简便、安全可靠的工具式拼装桁架——贝雷片，设计组装成钢桁架悬挑载人平台，再在平台前端安装施工吊篮，作为人员升降载体，让施工人员得以下至天坑底部作业。

3 方案设计

3.1 总体思路

采用两组贝雷梁搭设悬挑平台，主梁前端悬挑，后端锚固，在贝雷梁上再铺设型钢及花纹钢板作为平台。在平台前端 1.3～4.8 m 处中心预留 3 m×2 m 宽洞口作为吊篮升降通道，侧立面如图 2 所示，剖面如图 3 所示。

图2 载人平台侧立面图（单位：m）

图3 载人平台剖面图（单位：m）

3.2 主梁设计

主梁由 2 组单层双排贝雷梁组成，排距 45 cm，主梁净距 2.3 m。主梁总长度 39 m，悬挑 18 m。单组贝雷梁，每榀端头设置 45 cm 宽支撑架。贝雷梁之间每隔 2 榀采用 75 mm×6 mm 角钢焊制一道剪刀撑。为加强贝雷梁的整体稳定性，在前支点处平台外侧设置斜拉钢丝绳两道（不参与结构计算）。索塔设在前支点中心线处，采用 20# 槽钢，槽钢底部设置加强钢板，钢板厚度 2 cm。在加强钢板上预留 4 个Ф30 锚孔。通过锚杆螺栓锚固在前支点上。锚杆直径Ф25，采用植筋胶化学锚固在前支点上。拉索 6 m 长，拉结点采用卡扣锚固。

3.3 前支点设计

前支点为 3 m（高）×4 m（宽）×4 m（长）C30 混凝土支墩，支墩落于完整基岩面上。支墩上下面及侧边均按 15 cm 间距纵横向布设Ф16 钢筋。

3.4 后支点设计

后支点为 1.2 m（高）×1.5 m（宽）×6 m（长）C30 混凝土枕梁。枕梁纵向按间距 10 cm 布设Ф16 钢筋，水平采用Ф12 环向箍筋，间距 15 cm。枕梁施工时预埋直径 20 mm 螺栓，采用 U 型扣反扣贝雷梁下弦杆作为后锚。

3.5 平台通道设计

在贝雷梁顶按间距 50 cm 铺 8# 槽钢分配梁，槽钢顶满铺 3 mm 厚花纹钢板作为平台通道。在平台前端 1.3～4.8 m 处中心预留 3 m（长）×2 m（宽）开孔作为吊篮升降通道。在空口两侧铺 16a# 槽钢各 3 根，间距 54 cm，上满铺花纹钢板（与槽钢焊接）。平台周边设防护围栏，采用Ф48 钢管制作，立杆高度 1.2 m，底部与花纹钢板焊接，水平杆设置 3 道，间距 40 cm。

3.6 门架设计

门架高度 3 m，采用 16a# 槽钢焊制，共 2 个。每个门架由 2 根立柱、2 根斜撑，一根横梁组成。2 个门架顶部、底部设横撑连为整体。在门架内侧设置交叉斜撑，形成两侧对拉，增加平台横向稳定性。

3.7 升降吊篮设计

升降吊篮采用厂家生产的专用吊篮（包含卷扬机等）。吊篮型号 ZLP630，额定荷载 6.3 kN，功率 1.5 kW，启动力矩 15.2 N·m，整机自重 9 kN。

4 主要施工方法和工艺

4.1 施工方法

1）贝雷片拼接。悬挑平台贝雷梁采用 2 组 4 片，两组中心距离 3 m，单组两片贝雷梁采用 45 cm 支撑架连接，拼装长度 39 m，共 13 榀。贝雷梁采用场内吊装拼装，自前支点前端开始依次往后支点方向拼装完成后，通过手拉葫芦配合圆钢滚轴将贝雷梁前移就位，在拖移过程中在后支点设临时后锚，防止倾覆。

2）平台通道和栏杆施工。平台通道和栏杆施工分两部分安装，前支点后段可以同步施工，先铺设 8# 槽钢，槽钢间距 50 cm，然后铺设 3 mm 厚花纹钢板，钢板与槽钢点焊连接，点焊间距 20 cm。最后安装栏杆，栏杆采用Ф48.3×3.6 钢管立柱，高度 1.2 m，在平台钢板铺设后，将立柱与钢板接触面满焊连接，立柱 2 m 一根设置，水平杆采用Ф48.3×3.6 钢管，共设置 3 道，间隔 40 cm。钢管焊接完成后，栏杆内侧满挂密目网防护。平台通道前支点前段采用自后向前的逐段安装的方法施工，施工过程中围栏同步跟进。平台通道前端 6 m 铺设 16a# 槽钢横梁。

3）提升吊篮安装。提升吊篮采用专业厂家生产后，整体运输至工地现场。吊篮安装前先在预留洞口处铺设 4 根 16a# 槽钢支垫，将吊篮吊至安装位置后，定位钢丝绳的安装位置，固定钢丝绳后，启动吊篮，自动提升后，移出支垫槽钢。

4.2 负载试验

平台搭设完成并安装吊篮后，在使用前须进行试运载；试运载按荷载 756 kg 进行（取吊篮负载的 1.2 倍进行考虑）。负载试验分两步进行，第一步对平台进行观测，按照两台吊篮同时配重后，观察平台挠度及贝雷梁变形情况；第二步为动载试验，对吊篮运行情况进行观测，两部吊篮一台加载后静止，试运行另一台 3～5 次，确认安全后方可使用。

4.3 平台观测方法及应急措施

1）平台前端变形观测。平台前端变形观测主要为观测平台纵梁（贝雷梁）在使用过程中贝雷梁有无变形情况，主要观测方法为沉降观测及目视检查。沉降观测主要是在 2 组贝雷梁上弦杆下部设置沉降观测点（油漆标注）各一个，采用水准仪每 3 天观察一次，并作好记录，与上次观测数据进行比对。超出测量允许误差 2 mm 后，停止使用平台，复核测量数据确认并解决后方可继续使用。目视检查主要是观察贝雷梁外观尺寸有无变形情况，贝雷梁的销子是否松动等。

若出现贝雷梁变形情况，需按照安装拆除方法，拆除平台后更换贝雷梁片后重新安装，并进行负载试验合格后方可使用。

2）前支墩位移观测。前支墩位移观测是由于前支墩临近悬崖边，一侧与场地边缘边坡连接，另一侧临空，支墩受力后，可能会发生水平位移。在支墩内侧设置场地内观测桩，在支墩上对应标注，通过卷尺测量沉降观测桩与支墩的距离，确认支墩是否发生水平位移；位移每天观测一次。观测前支墩如发生位移，在前支墩采用浆砌片石包裹防护，浆砌片石顶端宽度不小于 1 m，坡比 1∶1。

3）后锚沉降观测。后支墩（后锚）处位于已平整的场地内，基底为已回填的碎石，在平台使用过程中进行沉降观测，即在后锚两端各设置一个沉降观测点，采用水准仪进行观测，确认有无沉降或升高。后支墩（后锚）如发生沉降，应停止使用平台，在安装临时后锚后，拆除原后锚，在贝雷梁底部采用钢板支垫找平。如发生上升情况，则说明后锚配重不足，需在平台后端采用袋装沙袋压重，增加重量按后锚重量的 0.2 倍考虑。

5 结语

白洞天坑垂直观光电梯施工人员通道的设计不仅创新性地解决了人员的上下输送问题，同时极大地降低了施工成本、最大限度减小了对环境的破坏。施工结果表明，该方案施工方便、安全可靠，充分利用了贝雷片的高强性能，为解决特殊项目施工场地有限，无法安装施工电梯等垂直运输设备的问题提供了新的思路。