SNS柔性防護技術在兩河口水電站中的應用

余　超

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，四川 成都　610091)

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SNS柔性防護技術在兩河口水電站中的應用

余超

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，四川 成都610091)

闡述了SNS柔性防護網這一安全可靠、簡單易行、環保經濟的柔性防護新技術及其在水電工程領域內的應用。

SNS柔性；防護；技術；兩河口水電站

1　概　述

雅礱江兩河口水電站左岸泄洪建筑物進、出口及壩肩邊坡支護工程最低開挖高程約超出河面126～250 m，開挖區高差更達606 m，且開挖區坡陡，坡度最大達到50°。在進行邊坡開挖時，一旦發生滾石，將對公路的交通及邊坡施工形成非常大的安全威脅。

因此，為保護上述構筑物或部位的安全，在深孔泄洪洞、放空洞、豎井泄洪洞、洞室溢洪道、5號導流洞開挖時布置了SNS柔性防護網進行安全防護。

2　SNS柔性防護系統

SNS系統是以高強度柔性網作為主要構成部分，并以覆蓋(主動防護)和攔截(被動防護)兩大基本類型來防治各類斜坡坡面地質災害、岸坡沖刷、爆破飛石、墜物等危害的一種柔性安全防護系統技術和產品，它是一種集構件設計與加工、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。

SNS被動防護系統由鋼絲繩網或環形網、固定系統、減壓環和鋼柱四個主要部分構成，系統的柔性主要來自于柔性網、支撐繩和減壓環等結構，且鋼柱與基座間亦采用可動鉸聯結以確保整個系統的柔性匹配，具體情況見圖1。

圖1　SNS被動防護系統示意圖

3　SNS柔性防護網的布置原則

(1)SNS柔性防護網一般布置在被防護對象的正上方，且其防護范圍應超出被保護對象的范圍30～50 m(視自然邊坡的地形而定，當地形不利時，可適當加大范圍；當地形有利時，可減小范圍)。

(2)應盡可能不干擾主體工程施工。

雖然SNS防護系統為防護開挖滾石而設，但其一般應設在開挖區外，距開挖區開口線有一定的距離，既不妨礙開挖施工，也不至因開挖的原因而使防護系統遭到破壞。但當開挖范圍很大時，有必要在開挖區中設置，此時則應在適當的高程和范圍內設置，既不過多地占用開挖位置，同時又能有效地起到防護作用。

(3)設置多重防護網。

盡管被動防護系統具有明顯的柔性，但它所起到的作用不是無限的，當落石速度超過25 m/s時(環形網為30 m/s)，即便落石動能沒有達到系統的防護能級，在系統的其他構件不發生明顯變形破壞時，也可能會因“子彈效應”而使柔性網發生穿透性破壞。因此，當預計落石速度過大時，應考慮在不同高程分段設置攔石網。

此外，當自然邊坡過陡或為巖石邊坡時，滾石在滾動過程中易產生彈跳、改變飛行方向和躍過防護網的現象，此時需考慮布置多重防護網。

(4)合理選擇防護網的高度。

SNS柔性防護網的高度最大不超過7 m，隨著高度的增加，施工難度、時間和成本也相應增加，在本工程中，采用的是5 m高度。

(5)合理選擇防護網的防護能級。

由于本工程中為施工安全而設的防護網僅為臨時性的，最長使用壽命僅為14～15個月，因此，防護網在使用期間允許有一定的破壞，且在使用期間一般不進行維護，故防護網的防護能級需選擇適中，一般可選擇防護能級為700 kJ的鋼絲繩網。

(6)長期與短期、局部與整體相結合。

主要指多重防護網的統一布置，即在防護網布置時，既要考慮其短期內發揮效應，又要考慮在以后的時間內有一定的防護意義；在進行局部防護時，同時要考慮到能進行范圍的擴展、與其它部位的防護網形成整體，發揮其整體效應。

(7)便于施工、保障施工時的安全。

防護網一般應布置在有利于施工的部位。一般選擇在由緩向陡坡過渡的地帶和緩坡地帶，在陡坡上一般不易達到防護的作用。

4　防護系統參數

4.1被動防護系統

被動防護系統的主要構成：鋼柱、基座、連接件、帶減壓環的雙支撐繩、“人”字型上拉錨繩(每跨6個減壓環)，6側拉錨繩(單繩)，鋼絲繩網和縫合繩。支撐繩、上拉錨繩和側拉錨繩直徑不小于φ16，縫合繩直徑不小于φ8。鋼柱間距為10 m。

4.2主動防護系統

(1)主要構成：φ16系統鋼絲繩錨桿+φ16橫向支撐繩+φ16(12)縱向支撐繩；

(2)用高強度φ8鋼絲繩編織成網：φ8的抗拉強度為1 770 MPa，破斷拉力T>40 kN，用高強度φ16鋼絲繩做支撐繩，φ16的抗拉強度為1 770 MPa，破斷拉力T>150 kN；

(3)雙層網錨桿長度為2～3 m，抗拔力不小于50 kN。

5　柔性防護網施工流程及方法

5.1被動防護網施工流程

基座安裝→鋼柱與拉錨繩安裝→支撐繩安裝→鋼絲繩網鋪掛與縫合→鋼絲格柵鋪掛。

5.2被動防護網施工方法

(1)基座安裝。

基座的基礎頂面應平整，一般不高出地面10 cm，以使下支撐繩盡可能緊貼地面；基座安裝時，使其掛座朝向坡下。當坡角≤45°時，基座面保持水平；當坡角>45°時，基座面向斜坡外傾斜15°；當基座處地層為堅固基巖時，應充分利用基巖面，鋼柱基座面不受前述條件限制，但基座面法向與系統立面的夾角不大于30°。

(2)鋼柱與拉錨繩的安裝。

通過與基座間的連接和上拉錨繩實現鋼柱的固定安裝。通過拉錨繩調整鋼柱方位以滿足設計要求，誤差不大于5°。拉錨繩繩端用不少于4個繩卡固定。上拉錨繩上的減壓環距鋼柱頂0.5～1 m。

(3)支撐繩的安裝。

除支撐繩端穿入掛座并用不少于4個繩卡固定外，其余同一位置處的兩根支撐繩采用一根穿入掛座內、一根用兩個繩卡固定懸掛于掛座外側的交錯布置方式，且同一根支撐繩在兩相鄰位置處亦內外交錯穿行。上支撐繩一端向下繞至基座的掛座上用繩卡固定。減壓環位于離鋼柱約0.5 m處，同一側為雙減壓環時，兩減壓環間相距0.3～0.5 m。支撐繩固定前應張拉緊，系統安裝完畢上支撐繩的鉛直垂度不超過柱間距的3%，并接繩卡的緊固程度嚴禁完全緊固。

(4)鋼絲繩網的鋪掛與縫合。

鋼絲繩網只能與支撐繩或臨近網邊緣縫合聯結，嚴禁與鋼柱和基座等構件直接聯結。在兩個并接繩卡之間或并接繩卡與無減壓環一側鋼柱之間，縫合繩將網與兩根支撐繩縫合纏繞在一起；在并接繩卡與同側鋼柱之間，縫合繩將網僅與不帶減壓環的一根支撐繩縫合纏繞在一起。縫合繩兩端重疊1 m后各用兩個繩卡與鋼絲繩網固定。

(5)鐵絲格柵的鋪掛。

格柵鋪掛在鋼絲繩網的內側即靠山坡側，疊蓋鋼絲繩網上緣并折到網的外側10 cm以上。格柵底部沿斜坡向上敷設0.5 m以上，并用土釘或石塊將格柵底部壓住。每張格柵間重疊寬度不小于5 cm。

5.3被動防護網施工方法

(1)鋼繩與錨桿的施工。

鋼繩錨桿的鉆孔主要采用YT-28氣腿鉆機或QZJ-100B鉆機造孔。錨桿注漿采用UB3C注漿機。

(2)支撐繩的安裝。

支撐繩的下料采用氧焊槍切割，切割后用6#鉛絲綁扎牢固。支撐繩下料前，準確測量每根支撐繩兩端錨桿間的順坡距離，該距離包括沿程凹坑和凸起體的影響。支撐繩下料時其長度在測得每根長度的基礎上兩端各增加1 m。支撐繩的安裝應符合以下規定：

從一端錨桿開始，支撐繩穿過各錨桿的外露雞心環套；

用與鋼絲繩直徑相適應的繩卡固定一端，繩卡間距5～10 cm，固定后繩端留長度不小于20 cm的自由尾繩，繩卡數量根據支撐繩長度參照設計圖《主動防護網標準圖》要求選定。支撐繩一端固定后，用拉緊力不小于10 kN的緊繩器或葫蘆張緊；當支撐繩較長、因支撐繩與錨桿、地面間的摩擦力過大而不能一次張緊時可逐段張緊，最終將尾端用繩卡固定。

(3)鋪掛格柵網。

格柵網位于系統底層緊貼坡面，支撐繩在其上方。格柵網塊間搭接寬度不小于5 cm。網塊間用直徑不小于1.2 mm的鐵線扎結，扎結點間距不大于1 m。

(4)鋼絲繩網的縫合與安裝。

鋼繩網鋪掛前應準確測量每個掛網單元的尺寸。根據測得的各掛網單元尺寸按每張網一根縫合繩的原則確定縫合繩長度，據此下料。在各掛網單元內順序鋪掛鋼絲繩網，同時用縫合繩將鋼絲繩網與支撐繩或相鄰網塊邊沿進行縫合連接，縫合繩兩端頭疊置不小于0.5 m的長度，兩繩端各用兩個繩卡與鋼繩網固定連接。

當單根縫合繩長度誤差較大時，可將多余繩端延伸到相鄰的掛網單元，而不足長度也由下一相鄰掛網的縫合繩進行補充。

6　效果說明

通過現場實際施工證明：在落石沖擊過程中，SNS柔性防護網利用其具有的、突出柔性特征的ROCCO環形網的高強度、高彈性和自身幾何形態改變，通過變形位移吸收能量，從而實現其過載保護功能。同時，通過帶動環形網的橫向位移在變形消能過程中實現荷載的優化傳遞，實現殘余沖擊荷載最終向地層的傳遞，從而有效地控制了滾石對開挖部位下部建筑物及交通要道的安全威脅。

7　結　語

綜上所述，與傳統的典型圬工結構相比，SNS系統不僅具有以圬工為代表的傳統方法的防治功能，并能滿足滾石的安全防護基本要求，具體表現為以下幾個方面：

(1)充分利用高強金屬材料的質輕和易組裝特點，實現了施工安裝和維護的簡單快速化，解決了山區復雜地形條件下傳統防護措施施工困難、進展緩慢的難題。

(2)充分利用系統的柔性和施工布置的靈活性，最大限度地適應各種復雜的地形地貌環境，避免或盡可能降低了因開挖所造成的環境破壞和對邊坡穩定性的危害，可以同步或超前于土石方主體開挖工程的施工。

(3)充分利用系統的開放性減小系統的視覺干擾、保護原有植被及其生長條件，并給實施人工綠化提供了可能，將工程治理與環境保護和改造融為一體。

(責任編輯：李燕輝)

2016-05-20

TV7；TV513

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1001-2184(2016)04-0076-03

余超(1977-)，男，湖北武漢人，項目副總工程師，高級工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作.