SNS柔性主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)在危巖和崩坍落石整治中的應(yīng)用

賈睿

摘 要：隨著SNS柔性防護(hù)系統(tǒng)的出現(xiàn)、發(fā)展，這種技術(shù)已在一些危巖和崩坍落石地質(zhì)災(zāi)害整治中得到成功應(yīng)用，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、水利水電等工程中，文章介紹了SNS邊坡柔性主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的機(jī)理、分類、構(gòu)件及設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：分類 構(gòu)件 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U213 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（a）-0098-02

SNS邊坡柔性防護(hù)系統(tǒng)是以鋼絲繩網(wǎng)為主要特征構(gòu)件，以覆蓋和攔截兩種基本形勢(shì)來防護(hù)斜坡上危巖和崩坍落石地質(zhì)災(zāi)害的柔性安全防護(hù)系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品。其設(shè)計(jì)使用壽命約30年，近年來在鐵路、公路邊坡防護(hù)工程中應(yīng)用較廣。SNS系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)形式、防護(hù)功能和作用方式的不同分為主動(dòng)和被動(dòng)系統(tǒng)，本文主要介紹主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)。

1 SNS主動(dòng)系統(tǒng)分類

SNS主動(dòng)系統(tǒng)主要由鋼絲繩錨桿、支撐繩和鋼絲繩網(wǎng)等構(gòu)成的坡面覆蓋系統(tǒng)。按其作用方式分為坡面加固系統(tǒng)和坡面圍護(hù)系統(tǒng)。（1）坡面加固系統(tǒng)是通過錨桿的安裝方式和對(duì)系統(tǒng)的預(yù)張拉，使柔性網(wǎng)系統(tǒng)盡可能緊貼地面并以一定的法向力作用到坡面上，對(duì)坡面起一定的加固作用，從而盡可能地阻止坡面崩坍落石、風(fēng)化剝落以及淺層溜坍、塌落的發(fā)生，因此亦稱為SNS主動(dòng)加固網(wǎng)。（2）坡面圍護(hù)系統(tǒng)通過邊沿錨固方式自然覆蓋于坡面的柔性網(wǎng)系統(tǒng)，與坡面間形成一個(gè)封閉的空間，從而限制坡面塌落巖土體的運(yùn)動(dòng)范圍，因此亦可稱為SNS圍護(hù)網(wǎng)。各類主動(dòng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成和防護(hù)功能如表1所示。

2 SNS主動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)件

SNS系統(tǒng)由鋼絲繩錨桿、鋼絲繩網(wǎng)、支撐線、縫合繩、柵格組成。

鋼絲繩錨桿：將單根鋼絲繩從中點(diǎn)處彎折，在彎折處嵌入雞心環(huán)并用繩卡固定的SNS系統(tǒng)專用柔性錨桿，宜選擇雙股ф16鋼絲繩制作。

鋼絲繩網(wǎng)：用鋼絲繩編制并在交叉結(jié)點(diǎn)處用專用“十”字卡扣固定的成品網(wǎng)，為SNS系統(tǒng)的主要特征構(gòu)件。“十”字卡扣為鋼質(zhì)，其厚度不小于2 mm，并經(jīng)電鍍鋅處理，鍍鋅厚度不小于8 μm。鋼絲繩頭采用鋁質(zhì)接頭套管連接，接頭套管長(zhǎng)度不小于5 cm，外徑不大于3 cm，壁厚不小于3 mm。鋼絲繩網(wǎng)的編制應(yīng)滿足：（1）編制成網(wǎng)的鋼絲繩不得有斷絲、脫絲現(xiàn)象；（2）交叉結(jié)點(diǎn)處均用“十”字卡扣固定，接頭處均用鋁質(zhì)接頭套管閉合壓接，不得遺漏；（3）編網(wǎng)時(shí)“十”字卡扣和接頭套管均由機(jī)械壓接，表面不得有破裂和明顯損傷；（4）網(wǎng)的形狀平整，網(wǎng)繩不得有打結(jié)和明顯扭曲現(xiàn)象；（5）鋼絲繩交叉結(jié)點(diǎn)處的抗錯(cuò)動(dòng)強(qiáng)度不得不小6.5 kN；（6）鋼絲繩交叉結(jié)點(diǎn)處的抗脫落強(qiáng)度不得小于14.5 kN。鋼絲繩網(wǎng)的規(guī)格型號(hào)為圖1所示。

圖1

網(wǎng)塊規(guī)格以邊長(zhǎng)表示有2×2 m、4×4 m、4×2 m、5×6 m、5×5 m、5×4 m、5×3 m等規(guī)格的矩形、直角三角形（T）（矩形網(wǎng)塊對(duì)角平分而成，規(guī)格指直角邊長(zhǎng)）和斜角菱形（α°）（矩形網(wǎng)塊的對(duì)邊平行錯(cuò)動(dòng)而成，規(guī)格指邊長(zhǎng)）網(wǎng)塊。網(wǎng)孔規(guī)格以其菱形邊長(zhǎng)表示有300 mm、250 mm、200 mm、150 mm、120 mm、100 mm等規(guī)格。

支撐繩：實(shí)現(xiàn)鋼絲繩網(wǎng)按設(shè)計(jì)形式鋪掛、對(duì)鋼絲繩網(wǎng)起支撐作用的鋼絲繩。

縫合繩：將鋼絲繩網(wǎng)與支撐繩縫合聯(lián)結(jié)的鋼絲繩，一般采用直徑為φ8的鋼絲繩。

柵格：當(dāng)需固定或攔截小塊落石時(shí)，在鋼絲繩網(wǎng)下或內(nèi)側(cè)鋪掛的一層鐵絲格柵。采用直徑為2.2 mm的熱鍍鋅鐵絲編制，網(wǎng)孔為50×50 mm。

3 SNS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)資料準(zhǔn)備

收集或測(cè)繪防護(hù)區(qū)域1∶500～1∶2000比例尺的地形圖、10～50 m間隔1∶200比例尺的橫斷面圖。坡面覆蓋層巖土特征，地面植被覆蓋及地下水狀況。調(diào)查危石的位置、幾何特征及分布。分析落石可能出現(xiàn)的形態(tài)及運(yùn)動(dòng)方式。調(diào)查歷史落石情況。

3.2 防護(hù)類型的確定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，選擇防護(hù)類型：

（1）崩塌落石區(qū)坡面順坡長(zhǎng)度小于15 m，或順坡長(zhǎng)度不小于30 m且落石動(dòng)能大于500 kJ時(shí)，可采用SNS主動(dòng)系統(tǒng)防護(hù)。

（2）坡面危石分布較多且體積較大或有巖堆分布時(shí)，可采用SNS主動(dòng)系統(tǒng)防護(hù)，也可采用SNS被動(dòng)系統(tǒng)防護(hù)。

（3）坡面危、孤石分散且難于清理和分別治理時(shí)，可采用SNS被動(dòng)系統(tǒng)防護(hù)。

3.3 SNS主動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

SNS主動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)坡面危石的特點(diǎn)可分為GAR1、GPS1、GAR2和GPS2四類，GPS1和GPS2是在GAR1和GAR2的基礎(chǔ)上，加了一層鐵絲柵格。

3.3.1 GAR1和GPS1型防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

只在防護(hù)區(qū)域邊緣錨固，錨桿間距和支撐繩布置方式、掛網(wǎng)方式視施工條件分為兩種形式：

形式1：錨桿間距4.5 m或局部2.5 m，在邊緣錨桿之間設(shè)置縱橫支撐繩，形成4.5×4.5 m或4.5×2.5 m的掛網(wǎng)單元，每個(gè)掛網(wǎng)單元配置4×4 m或4×2 m的網(wǎng)塊一張。

形式2：錨桿間距2～4 m，在邊緣錨桿之間設(shè)置邊沿支撐繩，用4×4 m或局部4×2 m的鋼絲繩網(wǎng)連續(xù)鋪掛。

3.3.2 GAR2和GPS2型防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在整個(gè)防護(hù)區(qū)域內(nèi)設(shè)置系統(tǒng)錨固，錨桿縱橫間距4.5 m或局部2.5 m，穿過每排或每列錨桿設(shè)置預(yù)張拉縱橫支撐繩，形成4.5×4.5 m或4.5×2.5 m的掛網(wǎng)單元，每個(gè)掛網(wǎng)單元內(nèi)配置4×4 m或4×2 m的網(wǎng)塊一張。為確保系統(tǒng)緊貼坡面，除錨桿所在位置本身低凹外，每個(gè)錨桿孔口應(yīng)設(shè)置一深20 cm、口徑20 cm的錐形或柱形坑，使錨桿安裝后其外露環(huán)套不高出地面。

3.3.3 SNS主動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)件設(shè)計(jì)要求

防護(hù)區(qū)域上邊沿錨桿設(shè)計(jì)抗拔力80 kN，其余錨桿設(shè)計(jì)抗拔力不小于50 kN。錨固長(zhǎng)度根據(jù)計(jì)算確定，且不小于2 m。

鋼絲繩網(wǎng)采用的規(guī)格為：DO/08/300，宜選用4×4 m網(wǎng)塊，需要時(shí)可在邊緣處采用其他規(guī)格的網(wǎng)塊。一般采用單層鋼絲繩網(wǎng)鋪掛，在局部有大體積危石或巖堆時(shí)，可考慮采用雙層鋼絲繩網(wǎng)的加強(qiáng)型主動(dòng)防護(hù)，此時(shí)的錨桿抗拔力設(shè)計(jì)值要求提高30%。

橫向支撐繩宜采用φ16鋼絲繩，縱向支撐繩宜采用φ12鋼絲繩，設(shè)置雙層鋼絲繩網(wǎng)的區(qū)域縱橫支撐繩均宜采用φ16鋼絲繩。每根支撐繩的實(shí)際長(zhǎng)度應(yīng)在設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上兩端各增加1 m作為與錨桿固定連接的預(yù)留長(zhǎng)度。當(dāng)支撐繩長(zhǎng)度為L(zhǎng)≤10 m、10 m30 m時(shí)，每根支撐繩繩兩端分別用2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)相應(yīng)型號(hào)的繩卡固定。

每張鋼絲繩網(wǎng)宜用一根縫合繩縫合，其長(zhǎng)度按能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)與周邊支撐繩兩端各用2個(gè)φ8繩卡固定。

鐵絲格柵應(yīng)滿鋪于鋼絲繩網(wǎng)之下，格柵網(wǎng)塊之間應(yīng)有5 cm的的搭接，并用φ1.2鐵絲綁扎，綁扎間距不得大于1 m。

4 結(jié)語

SNS邊坡柔性主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)已廣泛用于鐵路、公路及水利水電等行業(yè)的邊坡危巖和崩坍落石地質(zhì)災(zāi)害整治工程中，大面積的施工經(jīng)驗(yàn)證明，SNS邊坡柔性主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、施工方便、節(jié)省材料、經(jīng)濟(jì)易行、效果明顯等特點(diǎn)，對(duì)危巖和崩坍落石地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了有效整治。

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