被動防護系統在大興安嶺地區路塹邊坡崩塌地質災害防治中的應用

■田靜成

（黑龍江省水文地質工程地質勘察院黑龍江哈爾濱150030）

被動防護系統在大興安嶺地區路塹邊坡崩塌地質災害防治中的應用

■田靜成

（黑龍江省水文地質工程地質勘察院黑龍江哈爾濱150030）

論述了林碧公路（林海-宏圖段）崩塌地質災害發育特征和危害，SNS被動防護系統設計方法，闡明被動防護系統的組成，構件規格，主要技術參數，結合工程實例分析被動防護系統在地質災害防治工作中的應用。

SNS被動防護系統 地質災害防治 路塹邊坡 崩塌

1　地質災害特征

連接大興安嶺新林區和呼中區的林海-宏圖段公路在低山丘陵區通過，因采石筑路，開挖坡腳，破壞了巖土體原有的應力平衡，形成路塹邊坡，邊坡頂部為坡積塊石（碎石）土，植被發育，中下部花崗巖呈中風化-強風化，受裂隙的切割作用，巖體表面塊石交錯，相互鑲嵌，塊石直徑0.1-1.0m，在降雨等不利因素作用下常發生崩塌和落石。其中0.91-1.60km段路塹邊坡崩塌危害嚴重，坡腳堆積大量塊石和碎石，坡面可見多處由坡頂滑落的片狀塌落物和歪斜樹木。邊坡總體傾向200-210°，高10-20m，坡度50-70°，坡腳與路面距離2-4m，邊坡頂部為1-2m厚坡積塊石土，中下部巖體呈強風化，裂隙發育，裂隙寬度1-3cm，巖體呈0.1-1.0m塊狀咬合，裂隙泥質充填。每到雨季項目區公路沿線常有塊石滾落，也會發生局部塌方阻斷交通，嚴重威脅新林區和呼中區交通安全。

2　設計指標

依據《滑坡防治設計與施工技術規范》（DZ/T 0219-2006）關于崩塌地質災害防治工程等級的劃分標準，林海宏圖公路崩塌地質災害治理工程等級為Ⅲ級，設計荷載組合為：自重+暴雨。

3　治理方案

清除危巖險石+坡腳攔石墻+被動防護系統。此方案需要對坡面的松動巖塊進行全面檢查、清除，然后在邊坡坡腳修筑攔石墻，對坡腳距離公路過近的坡段進行適當刷方，將墻后留出落石空間。對邊坡陡峭裸露面大且坡頂土體易發局部滑塌的的坡段鋪設鋼絲繩被動防護網，該方案能有效攔擋落石，確保了落石不會對公路交通安全造成危害。根據勘查報告，項目區坡面發現多處地下水出露點，如單純采用被動防護系統，坡面流下的泥水將直接排到路面上，影響交通安全，如有攔石墻，泥水經反濾帶過濾，水通過泄水孔和涵洞排走，可更有效抑制崩塌成災。

4　被動防護網設計

4.1防護能級及高度的確定

根據落石運動模擬結果，落石到達坡腳時能量達350kJ，故選擇防護能級為500 KJ可以保證整個防護系統處在彈性工作狀態。系統的高度由落實的彈跳高度確定，由落石軌跡模擬確定彈跳高度為3m，故設計系統高度為4m。

4.2結構形式的選擇

RXI型被動防護系統結構形式具有較好的整體穩定性和更長的緩沖作用過程，即使落石規模超過設計標準，在系統整體破壞和失穩的情況下，通常也能將該次落石成功攔截。故本工程選用RXI-050型被動防護系統，其配置為R7/3/300環形網+SO/2.2/50鋼絲格柵網+H型鋼鋼柱，系統以每跨為獨立布置單元。R7/3/300環形網為主要受力構件，每環鋼絲繩環繞7圈，鋼絲繩直徑3mm，網環直徑300mm，鋼絲繩強度不應低于1770MPa，熱鍍鋅等級不低于AB級。

表1　RXI-050型鋼絲繩網被動防護系統構成

RXI-050型鋼絲繩網被動防護系統應符合《鐵路沿線斜坡柔性安全防護網》（TB/T 3089-2004）第5條技術要求的規定，主要部件規格見表1。

4.3柱間距的確定

系統的柔性隨柱間距的減小而降低，為此，柱間距一般不應小于6m，否則在鋼柱、減壓環等構件用量增加而帶來投資增大的情況下，反而會降低系統的防護能力。但是，柱間距也不是越大越好，過大的柱間距一方面將帶來系統安裝時過大的下垂（雖可通過張拉來降低，但這會給系統施加過大的安裝荷載），特別是在遭受落石沖擊時，系統發生較大橫向位移對的同時其高度也會明顯降低，這都會使系統的有效攔截高度降低；另一方面，當遭受落石沖擊時，過大的柱間距將帶來整個系統的劇烈晃動，鋼柱可能發生扭曲或翻轉，不利于系統的整體穩定。根據經驗和現場模擬試驗，比較合理的柱間距是8～12m，本工程取柱間距為10m。

4.4鋼柱規格

在被動防護系統中，鋼柱的主要作用是實現系統的直立支撐，同時還為支撐繩、拉錨繩的固定提供條件。鋼柱的高度與設計系統高度相同，由于鋼柱在整個系統中并不是承力構件，其橫斷面規格主要從系統正常工作狀態下的穩定性考慮，一般不需要考慮系統可能受到的沖擊荷載大小，因此，在一般情況下，鋼柱的斷面規格按設計高度來確定，采用工字鋼柱時其間的對應關系如表2：

表2　鋼柱高度與橫斷面規格的對應關系（工字鋼）

鋼柱采用18號工字鋼，其截面慣性矩不小于2370cm4，寬翼緣或中翼緣H型鋼。

綜上所述，本工程采用RXI-050型鋼絲繩網被動防護系統，長430.6m，高度4m，面積1722.4m2。鋼柱間距10m，鋼柱及其配套的基座、連接件等構件，應采用熱浸鍍鋅處理，熱浸鍍鋅應符合GB/T 13912的規定。鋅附著量不應低于460g/m2，即任何局部鋅層厚度不應低于65μm?；A采用鋼筋混凝土結構?；?根地腳螺栓錨桿由Ф28螺紋鋼筋加工制作而成，長1.0m，頂端絲扣M28×100，并配相應墊片和螺母。拉錨錨桿及縫合繩配置見表3，錨桿設計抗拔力120kN，側拉錨桿長3.0m，其它拉錨錨桿長2.5m。鉆孔注漿錨桿采用M30水泥砂漿。上拉錨繩、側拉錨繩和上下支撐繩均應配置減壓環，減壓環力學性能要求見表4。

表3　RXI-050型被動防護系統錨繩配置

表4　減壓環力學性能要求

5　結論

（1）SNS(Safety Netting System)系統是以高強度被動網(鋼絲繩網、環形網、高強度鋼絲格柵)作為主要構成部分，是治理各類斜坡坡面崩塌落石、風化剝落等地質災害新型被動防護結構，是集構件設計與加工、系統配置設計與定型、現場設計選型、現場布置與施工設計的系統化技術。

（2）項目區坡面發現多處地下水出露點，如單純采用被動防護系統，坡面留下的泥水將直接排到路面上，也會影響交通安全，在路旁加設攔石墻，泥水經反濾帶過濾，水通過泄水孔和涵洞排走。被動防護系統和攔石墻結合使用，不僅能夠全面抑制崩塌成災的可能性，而且可提高雨天行車安全性，不失為一個較好的治理方案。

[1]《黑龍江省地質地質災害防治和保護項目設計與預算編制工作指導意見》（2007）.

[2]《滑坡防治工程設計與施工技術規范》DZ/T 0219-2006.

[3]《建筑邊坡工程技術規范》GB 50330-2002.

[4]《巖土工程勘察規范（2009年版）》GB 50021-2001.

[5]《鐵路沿線斜坡柔性安全防護網》 （TB/T3089-2004）.

[6]陽友奎，周迎慶，姜瑞琪等.《坡面地質災害柔性防護的理論與實踐》[M].北京：科學出版社，2005.

P694[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-414-2