旅游景区钢栈道安全评价技术探讨.docx

旅游景区钢栈道安全评价技术探讨叶增平( 福建省建筑科学研究院，福建 福州 350025)摘 要: 以福建省周宁县九龙漈风景区内钢栈道为例，根据栈道结构特点，提出栈道安全评价技术应包括栈道沿线地质条件与依附岩体、栈道刚架与依附岩体连接支座、栈道刚架自身结构和栈道附属结构四项内容; 景区内栈道服 役环境通常是处于室外露天环境中，因此栈道所使用的材料应进行耐久性评价。关键词: 栈道; 刚架结构; 安全评价; 服役环境; 耐久性评价中图分类号: TU746文献标识码: B文章编号: 1008 1933( 2012) 04 107 04全。作者作为项目负责人参与了福建省周宁县九龙漈风景区栈道安全评价过程，结合该实例对旅游景 区栈道安全评价问题进行了分析研究，供读者学习 和参考。0引言中国古代栈道是在崇山峻岭地区难以开辟常规道路的情况下创造出来的一种特殊道路形式，使天 险绝地成为通途，方便了当时交通，促进了当时区域 间经济发展 和 社 会 进 步。中国的栈道已经有 3000 年的历史，在某些崇山峻岭地区，栈道至今仍在继续 使用。近年来，随着我国经济快速 发 展，居 民 收 入 增 加，旅游人数增长，旅游业得到空前发展，旅游景区 新修建了许 多 栈 道，供游人攀援上下、欣 赏 景 区 风 光。在现代生产力和科技条件下，旅游景区栈道使 用的主要材料已由古代的木材、石材改为现代的具 有强度高、自重轻特点的钢材; 栈道施工采用现代化 的钻机钻孔、炸药实施爆破，栈道施工质量和结构安 全性比古代有了显著的提高。但栈道结构及受力形 式复杂，结构形式主要有“平梁立柱式”、“干梁无柱 式”、“多层平梁支撑式”、“石积式”、“凹槽式”、“倚 坡塔架式”等，建造环境复杂多变，栈道多建在悬崖峭壁上，同时栈道设计、施工目前尚无国家现行规范 可遵循，主要依赖经验设计、施工，栈道安全评价尚 无统一标准。目前学术界对旅游景区栈道安全评价技术研究 甚少，研究人员公开发表的有关文献资料极少，仅郑 州大学宋建学教授等三人对旅游景区栈道安全问题 进行了理论分析研究，提出了栈道安全分析技术路 线，可从栈道依附岩体、栈道与岩体结合处、栈道自 身结构和栈 道 附 属 结 构 4 个方面评价栈道结构安 1九龙漈风景区栈道简介九龙漈风景区位于福建省东部周宁县境内七步镇，拟开发为省级风景名胜旅游观光区，景区总范围为 9. 7 km2 ，拟建设索道、听涛阁、九龙索桥、栈道等 建构筑物。栈道位于九龙漈九级瀑布两侧悬崖，起于四叠瀑下，终于九龙漈瀑布前，沿线建设有月到风 来亭、紫云茶亭等亭舍，把栈道分为十段，栈道全长 约 1. 5 km。2栈道沿线地质条件及 依 附 岩 体 安全评价景区栈道主要沿着河谷两侧而建，栈道路径较 长，栈道沿线的地质是否稳定、是否存在浮石、危石、 崩塌体等潜在地质灾害直接 关系到沿线栈道的安 全; 作为栈道刚架基础所依附的岩体是否安全，也直 接关系到栈道自身安全，所以，必须对栈道沿线的地 质灾害危险性进行评估，对栈道所依附岩体进行安 全性评价。九龙漈风景区栈道沿线主要属低山斜坡地貌， 沿线地形坡度约为 22 35，局部大于 45 以上，为 陡崖，植被发育，基岩多为裸露。栈道沿线所依附岩 体主要为中 微风化凝灰熔岩 ( 图 1 ) ，局部地段表 层覆盖有 0. 2 0. 5 m 的坡积土，岩体呈整体块状， 岩体风化裂隙不发育，多呈闭合状，节理面新鲜，节 理紧闭，节理间距大，节理面未见有充填物。根据地 质灾害评估结果，栈道沿线岩土体稳定，现状未发现 有存在危及栈道安全的大型滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。栈道所依附岩体可作为栈道坚实稳定可靠收稿日期: 2011-05-10作者简介: 叶增 平 ( 1977 ) ，男，福 建 三 明 人，高 级 工 程 师，工 学 硕士，一级注册结构工程师，主要从事建筑物可靠性与抗震鉴定、加 固设计。E mail: yzpfj sohu com108四川建筑科学研究第 38 卷的基础。现场检查钢栈道刚架大部分依附于凝灰熔岩上。支座处岩体完整，支座安全满足栈道刚架承载要求。图 1 栈道沿线依附岩体基岩裸露图 3 陡峭岩面处刚架剪切型支座3栈道刚架与依附岩体 连 接 节 点 支座安全性评价栈道工作环境主要是悬崖峭壁，地形复杂，栈道 结构与岩体连接节点支座一般采用锚杆施工，该施 工工艺难度大、施工质量较难保证，同时锚杆处岩面 坡度各异形成不同的受力支座类型，必须对栈道刚 架与依附岩体连接节点支座进行安全评价。现场检查九龙漈景区栈道刚架基础采用锚杆锚入基岩后在岩面浇筑混凝土形成刚架立柱混凝土支 座。采用地质雷达对刚架立柱下方岩体进行扫描存 在较明显金属导体反射界面，根据探测位置、探测深 度、天线宽度及锚杆嵌入的角度，锚杆锚入岩体的推 测最小深度 约 0. 35 0. 45 m。现场局部打开支座 混凝土 检 查，锚 杆 采 用 22 带 肋 钢 筋，锚 杆 与 栈 道 刚架焊接，焊缝较饱满，局部有焊瘤，焊缝长度约为150 mm，焊缝连接长度满足刚架承载要求。现场检查和统计分析表明，九龙索桥处栈道和 景区出口处栈道刚架主要支承于陡峭光滑岩面，刚 架依附岩面处混凝土支座多呈剪切受力状态，构成 剪切型支座( 图 2，3) ; 现场检查剪切型支座在岩面连接完整，未见肉眼可见滑移裂缝，支座安全满足栈道刚架承载要求。景区其余段栈道主要支承于基岩 中的岩台或岩坑处，刚架依附岩面处混凝土支座多 呈承压受力状态，构成承压型支座( 图 4，5) ; 现场检 查承压型混凝土支座与岩台或岩坑支承状态良好，图 4 承压型支座支承于岩台图 5 承压型支座支承于岩坑4栈道自身刚架结构现 场 检 测 和 安全评价栈道自身刚架结构与其它空间钢结构类似，可 以取一个单元进行内力计算。内力计算要充分考虑 栈道所用结构形式、材料、节点连接方式等因素，合 理提取栈道受力计算模型。栈道荷载包括栈道本身 结构和附属结构( 栏杆、铺板等) 自重等永久荷载和 旅游景区内游客活荷载。根据栈道刚架结构体系和 内力计算结果，可进行刚架稳定性评价和杆件强度 和稳定性验算。栈道刚架现场检测现场对景区内各段栈道刚架结构体系、构造做 法、节点连接做法进行抽样检查，栈道刚架横梁间距 多为 3 m，横梁跨度多为 1. 5 m; 刚架立柱( 斜柱) 的 竖向垂直高 度 多 数 小 于 4m; 横 梁 与 立 柱 ( 斜 柱) 间4 1图 2 光滑岩面处刚架剪切型支座叶增平: 旅游景区钢栈道安全评价技术探讨1092012 No. 4夹角多为 60 90 间。横梁和立柱 ( 斜柱) 材料 均采用尺寸为 120 mm 120 mm 4 mm 的 冷 弯 薄 壁 型热浸镀锌空心方钢管。4 2栈道刚架安全评价4 2 1 栈道刚架稳定性评价根据现场栈道刚架横梁与立柱 ( 斜柱) 的夹角， 可把栈道刚架分为单立柱式栈道刚架、双立柱式栈 道刚架、单斜柱式栈道刚架和单立柱与单斜柱混合 式栈道刚架四种刚架类型，如图 6 9 所示。双立柱 式刚架中双立柱锚入基岩中构成矩形刚架，根据横 梁和立柱节点做法，矩形刚架稳定性差; 单立柱( 斜 柱) 式刚架中横梁和单立柱( 斜柱) 可靠的锚入基岩 中构成稳定三角形结构。单立柱与单斜柱混合式栈 道刚架稳定性能介于以上两者刚架类型之间。图 8 单立柱单斜柱式栈道刚架结构及计算简化模型4 2 2栈道刚架承载力验算对以上四种刚架结构进行承载力验算。在验算中，栈道与依附岩体的支点考虑为铰接，栈道横梁与 立柱( 斜柱) 节点考虑为刚接或铰接，四种栈道刚架 计算模型简化如图 6 9 所示。图 9 单斜柱式栈道刚架结构及计算简化模型柱) 上，栈道刚架横梁的抗弯、抗 剪 强 度 和 稳 定 性、 立柱( 斜柱) 的受压强度和稳定性均满 足 栈 道 承 载 要求。4 2 3栈道刚架连接节点现状检查4 2 3 1 栈道刚架横梁与立柱节点栈道刚架横 梁 与 立 柱 ( 斜 柱) 的节点连接主要 采用三面围焊，个别采用四面围焊( 图 10) 。现场检 查该节点连接焊缝较饱满，有较多焊瘤，未见肉眼可 见明显裂纹等异常现象。图 6 双立柱式栈道刚架结构及计算简化模型图 10 栈道刚架横梁与立柱连接节点4 2 3 2 栈道刚架纵向连接节点栈道刚架端节点纵向采用 12# 镀锌槽钢焊接连 接，纵向截面尺寸为 120 mm 120 mm 方木均匀布 置于刚架横梁上，方木间采用双面铁扒钉个别单面 铁扒钉连接。现场检查纵向方木和槽钢在横梁上的支承长度明显偏短 ( 图 11，12) ，在使用 过 程 中 连 接 易出现松弛变形、滑移等损坏，对栈道面的使用构成 安全隐患。图 7 单立柱式栈道刚架结构及计算简化模型刚架承载力验算结果表明:1) 栈道刚架立柱 ( 斜 柱) 的最大长细比尚未超 出 GB500182002冷弯薄壁型钢结构 技 术 规 范 中主要受压构件容许长细比 150 的要求;2) 四种 栈道刚架结构类型中最大 弯 矩 和 剪 力 均出现在水 平 横 梁 上，最大轴力均出现在立柱 ( 斜110四川建筑科学研究第 38 卷斜杆与立柱形成护栏的侧向三角形支撑结构，斜杆与立柱和横梁空心方钢管内 的方木均采用铁钉连 接，横梁 空心方钢管内的方木采用木楔塞紧 ( 图13) 。护栏侧向三角形支撑连接方 式 不 当，构 造 不 符合现行规范要求，现场检查护栏侧向三角形支撑 结构已多处出现明显松动。图 11 纵向槽钢在横梁焊接连接图 13 护栏立柱底部节点做法6栈道所使用材料耐久性评价景区内栈道一般处于室外露天环境，栈道所使图 12 纵向方木扒钉连接用的钢材易出现锈蚀和腐蚀、木材易出现腐朽和虫蛀等现象，对栈道刚架结构安全及游客人身安全构 成隐患，所以必须对栈道所使用材料进行耐久性评 价。对于钢材，需从钢材服役的总体环境中腐蚀危 险性高低、腐蚀速率快慢、材料采用的防腐蚀工艺、 材料有色金属覆盖层厚度等多方面进行综合评价。 对于木材，应经防腐、防虫蛀处理。在日常使用中应 加强对栈道进行防腐防锈防蛀维护，及时排除隐患。5栈道附属结构的安全性评价栈道附属结构主要包括栏杆、铺板等。附 属 结构的安全与游客的人身安全直接相关，如果铺板或者栏杆出现问题，即使栈道自身结构是安全的，但是 上面的游客仍有可能出现坠崖等人身安全事故，所以有必要对附属结构进行安全评价。5 1栈道面木铺板安全性评价现场检查 栈 道 面 采 用 20 mm 厚、115 mm 宽 防7结语腐木铺板密铺于栈道刚架纵向方木和槽钢上，每块道面木铺板与纵向方木采用单颗铁钉连接，与纵向 槽钢采用单颗自攻螺丝连接，能够满足栈道面日常使用要求。5 2 栈道附属护栏安全评价现场对景区各段栈道附属护栏结构体系、构造 做法、节点连接做法进行抽样检查，栈道单侧局部两侧设有护栏，护栏各木构件间主要通过榫接方式连 接，护栏立柱底 部 约 150 mm 长部分伸入已焊接于 横梁端部的钢套管内( 图 13) ，钢套管与立柱间空隙 部分均采用水泥砂浆填实，护栏木杆件间、立柱与横梁钢套管间连接方式基本正确，构造基本符合现行设计规范的要求，现场检查尚未发现连接处榫头松 动、护栏明显晃动等异常现象; 钢套管与横梁连接处焊缝较不饱满、多处有焊瘤，但未见肉眼可见的明显 裂纹。护栏立柱与伸入横梁空心方钢管内的方木通过1) 根据栈道的结构特点，栈道安全评价技术包括栈道地质条件及依附岩体、栈道刚架与依附岩体 连接支座、栈道刚架自身结构和栈道附属结构四项 内容。2) 景区 内栈道服役环境一