采用引導式和分離式柔性防護網綜合整治崩塌落石病害

劉強

摘 要：山體崩塌落石尤其是隧道進出口地段的落石，因其具有突發性、不易察覺、難以清除等特點，日益成為對行車安全的重大隱患。近些年，采用主、被動柔性防護網對崩塌落石進行整治已成為慣用做法，但在運營過程中出現了柔性網內落石不易清除、柔性網易損壞、防護效果不佳等弊病，本文介紹了通過改變柔性防護網的鋪掛、聯接、組合等方式來對落石進行綜合整治的做法，通過這種做法，達到了揚長避短的目的，取得了較好的效果。

關鍵詞：防護網；綜合整治；崩塌落石

1 具有柔性防護網的特點

目前，采用柔性防護網整治崩塌落石主要有兩種，分別為主動柔性防護網和被動柔性防護網，簡稱主動網和被動網。顧名思義，主動網是網片直接與山體相連，形成包裹狀；被動網是在危石正前方形成一道“隔離帶”，當危石滾落至網前時，網片將其阻攔在“隔離帶”范圍之內，防止其繼續滾落，侵入限界。

傳統的主動網，在防護網范圍內設置數量眾多的錨桿，防護網將邊坡覆蓋得嚴嚴實實，需耗費大量的網片。同時，這種“包裹”的防護方式，時間一長，容易形成大塊落石的堆積，在越來越多的脫離母體的危石對主動網持續作用下，網繩及受力部分的錨桿會產生徐變、松弛，如果脫離母體的危石足夠大，將會沖破護網、拔出錨桿，造成護網的破損、失效，其有效使用壽命就會縮短，同時將可能危及行車及人身安全。

傳統的被動網，由于鋼柱的轉動性較差，在落石沖擊時，鋼柱容易承受較大的力，造成鋼柱發生彎曲，鋼柱也就成了其攔截落石的薄弱環節及瓶頸；同時，由于被動網直接承受落石正面沖擊，理論上講，落石的重力勢能有多大，它承受落石沖擊的能量就有多大，這就好比是矛與盾的關系，矛有多鋒利，盾就需要有多堅固，但事實上，鋼柱、網片的抗屈服能力不可能無限大，因此，只能預防有限能量的落石，即使能預防足夠能量的落石，其造價極高，不適宜推廣使用。

綜合以上分析，可以說采用主被動防護網的方式對落石進行整治是可行的，但要克服并改進其不足之處，以利更好地確保行車安全。經過歷年的使用和研究，大秦鐵路股份有限公司原平工務段引進了一種新型整治崩塌落石的防護體系——采用引導式和分離式柔性防護網對山體崩塌落石進行綜合整治，該體系起到了揚長避短的作用，從而避免了上述防護網的缺點，更好地完成對山體落石的整治。

2 引導式及分離式柔性防護網的介紹

2.1 引導式柔性防護網（形狀如窗簾，又名窗簾網）是一種高能量吸收落石的防護產品，即在接收滾石的坡面上設有距離較遠的支柱，鋪設具有彈性的簾狀防護網，并設置縱、橫向鋪設的鋼絲繩，主要通過防護網及鋼絲繩的柔性來吸收落石的能量。其張口端的鋼支柱設置于坡頂，可以較好地避免落石的飛濺，或者根據現場情況，將鋼支柱設置于邊坡中部，在避免落石飛濺的前提下，減少防護網的鋪設面積。具有如下特點：

①具有強韌性，能很好地吸收落石能量。在引導式防護網最上端的橫向繩和支柱的吊繩都采用強度更高、柔軟性能更好的鋼絲繩，橫向和縱向的鋼絲繩都是以1米的間隔排列的，所以，不只防護網部分單獨起作用，而是防護網和鋼絲繩作為一個整體來攔截落石。

②支柱的間隔變大。它可以避開有落石危險的某個斜面和不穩定的巖石區域，而選擇在穩固的地點設置安放，因此，也可以避免落石對支柱和吊繩的直接沖擊。

③有效地阻截高處的滾石。由于其最上部有口袋式的大開口，可以把支撐簾狀防護網部分的鋼支柱高度提高，鋼支柱高度可以從2.5米到8米，從而能有效地攔截從高處跳躍落下的落石。

④不容易損壞，維護和管理簡單。由于其對落石的滾落有很好的引導性，落石沿著防護網緩慢下落至防護網底部，因此對防護網的破壞較小。

⑤節省施工時間及工作量。由于柔性網與巖體接觸點變少，因此，也相應地減少了錨固工作量，縮短了工期。

2.2 分離式柔性防護網網柱相對分離，避免了由于某一部件的損害而影響整體防護效果，主要部分包括環形網、固定系統、減壓環和鋼支柱，具有如下特點：

①分離式防護網的鋼支柱頂部和底部各設置有開孔，拉錨繩從開孔中穿過，與上、下支撐繩連接；當落石沖擊到防護網的時候，分離式防護網的鋼支柱柱腳與基礎的特殊連接使得其具有一定的轉動能力，與目前常用的被動網相比，這種措施結構保證了鋼支柱受力很小，在一定程度上可以避免落石沖擊后發生彎曲。

②落石對防護網的沖擊作用絕大部分通過上、下支撐繩傳遞給上、下拉錨繩，通過拉錨繩傳遞給錨桿，然后傳遞到基礎中。

3 施工流程

施工時先設置分離式防護網，再安裝引導式防護網，這樣即使在施工過程中有危石脫落，也不至于侵入限界，進而影響行車、人身安全。

3.1 分離式防護網

3.2 引導式防護網

3.3 施工小結

通過該段在北同蒲線鐵路蘆莊—軒崗區間的整治施工，我們總結出與傳統主動網和被動網相比，引導式與分離式防護系統有如下特點：

①防護理念不同。

傳統主動防護網采用的是“包裹”理念，使防護網主動“包裹”落石，從而起到防護的目的。而引導式防護網采用的是“引導”理念，通過防護網與山體之間形成的“間隙”制約落石的速度、引導落石滾落軌跡，達到防護目的。前者會出現“鼓肚子”的現象，使落石堆積、停留在某一區域，很難維護清理，形成二次落石危害；而后者通過引導、疏通，使落石按照預先設定的路線下落至收集區，大大的降低了二次落石危害，并具有較好的維護性，二者比較，引導式防護網能更有效地體現“主動”這一概念。

②結構不同。

傳統主動網是通過錨桿將防護區域人為劃分成許多小塊，通過防護網“包裹”山體進行防護；而引導式防護網則是對防護區域整體考慮，根據不同地形采用“覆蓋型”或“張口型”因地制宜的進行防護。二者相比，前者要求對防護區域進行多錨桿處理，對防護區整體性有一定程度的破壞。

③防護能級不同。

傳統被動防護網由于受到落石正面沖擊，它的防護能級相對較小，為提高防護能級必須加強構件材料，而分離式防護網由于采用科學的防護理念，系統基本不會受到正面沖擊，尤其與引導式防護網綜合使用后，它的防護能級得到大大的提升。

④性價比高。

a引導式防護網與普通主動網的比較。

引導式防護網與普通主動網相比，它不需要對被防護區域全覆蓋，只需要在坡面上某個點張開一個口子，就能對其上部的山體落石進行防護，且錨固點密度（數量）也較小，在相同能級下，使用的材料更經濟、科學。

b分離式防護網與普通被動網的比較。

分離式防護網采用的是纏繞型環形網，與普通的平繞型環形網相比，在相同材料下，由于纏繞工藝比平繞受力性能更好，其整體的防護性能遠遠大于平繞型環形網。纏繞型環形網的搭接處采用高強度不銹鋼卡扣，與鋼絲繩網（菱形網）的十字卡扣相比連接更緊密，力學性能也更好。價格雖然較普通產品提高了約25%，但使用壽命延長2-3倍，綜合性價比高。

4 適用范圍

4.1 引導式防護網是運用“引導”的理念，即通過防護網的引導、約束和阻滯作用，使落石沿山體坡面向下運動的速度和軌跡受到控制，使其保持在合理的范圍之內，并最終進入預先設定的收

集區（堆積區），從而達到對落石進行防護的一種新型柔性防護產品。

引導式防護網的防護能級范圍寬，安裝方式靈活，可覆蓋、可張口（加鋼支柱），適用范圍很廣，只要網的底部有一坡坎或相對平坦的坡面（1～2米）用于堆積落石，幾乎適用于各種地質、地貌、地表、地勢（坡度），尤其適合對植被保護有特殊要求的場合。

4.2 分離式防護網是采用主鋼絲（支撐繩）與支柱互相分離的結構方式，提高防護網的變形空間、降低受力傳遞阻力，從而達到“以柔克剛”的目的。其配套使用的網片采用高強度纏繞式環形網，具有優良的力學變形性能，可以承受高能級的落石沖擊，由于其鋼支柱與防護網的分離式結構，大大提高了產品的防護效果，對于大落石、高能級的沖擊有很好的防護效果，適用在山體坡面較陡、高度較高、落石潛在能級較高的地域。

5 努力方向

5.1 盡管采用柔性防護網整治崩塌落石在鐵路上已經應用多年，但截至目前，仍未能建立起一套完整的對其進行養護、維修、管理的理論體系，目前，對防護網出現的網片、卡扣銹蝕等問題及錨桿松動等現象仍沒有具體檢測、更換標準。

5.2 現階段，大家普遍認為對于崩塌落石只要采取了柔性防護措施就一勞永逸，沒有隱患，沒有將注意力轉到日常的檢查、養護維修上來，因而也就未能及時觀測到其發生的細微變化，從而采取預防及進一步改進措施。

5.3 對防護網的使用壽命沒有科學的鑒定依據，需要進一步調查、研究。