柔性防護網在山體崩塌治理工程中的選型及應用

褚俞飛 杜恒

山西冶金巖土工程勘察總公司

柔性防護網在山體崩塌治理工程中的選型及應用

褚俞飛 杜恒

山西冶金巖土工程勘察總公司

崩坍是山區常見的地質現象，與人類工程的活動具有很大聯系。目前在科學技術的發展下，柔性防護網已經應用到山體崩塌治理中。本文主要在SNS柔性防護網基礎上，以山西某工程為例，介紹了柔性防護網在山體崩塌治理工程的選型與應用，希望可以給同類工程提供參考。

山體；崩塌；柔性防護網；選型

1 引言

省道坪曲線是山西省的重要交通干道，對當地經濟具有很大作用。其中K0～K19段位于陵川縣境內，位于山嶺重丘區，路基依山傍河，上邊坡直立陡峭，無法滿足工程規定的邊坡率。目前邊坡巖體已經發生了邊坡落石、滑塌等現象。同時受降雨天氣影響，導致省道坪曲線出現了多處地質災害險情，給當地人民的生活造成了巨大影響，必須及時進行治理。

2 柔性防護網選型與設計

2.1 工程治理方案

結合工程實際情況，制定柔性防護為主的措施，具體治理措施包括危巖清除、錨索加固、主動防護網、錨噴防護及攔石墻等方面。首先，治理區域進行危巖清除，避免施工過程中發生碎石掉落的安全隱患；其次，治理區域巖石風化嚴重、支離破碎的部位進行錨噴防護，然后對危巖邊坡塌落使用主動防護網治理。

2.2 SNS主動防護選型與設計

第一，了解分類與特征。主動防護網類系統主要使用支撐繩、鋼絲繩網及錨桿進行覆蓋或包裹危巖體，主要目的是控制風化或破損引起危巖崩塌。如下圖1所示。如果從防護功能、能力及機構等劃分，可分為多種形式，本次主要使用坡面錨固與固定形式作為選型設計。

圖1 SNS主動防護網類系統分類

第二，比較主動防護網類系統。（1）鋼絲繩網類系統。該系統缺陷是：使用十字卡扣的材料為電鍍鋅，防腐能力較低；鋼絲繩交叉節點固定，鋼絲繩主要發揮網片柔性，加固中網片難以擰緊；近正方形承載力固定，不能調節外界荷載。（2）TECCO鋼絲網與SPIDER絞索網類系統。系統利用長菱形網孔鏈式編制，克服了鋼絲繩缺陷，實現了縱向承載力事前分配；（3）QUAROX絞索網類系統。系統具有鋼絲繩網近正方形網絡特征，克服了鋼絲繩網缺陷，荷載自適應能力較強。（4）帶錨墊板鋼筋錨桿梅花形布置系統。鋼筋錨桿具有抗滑作用，梅花形解決了地區差異。錨墊板直接壓箱地面，提升了淺表層穩定性。缺點是重量大，在高邊坡不易攜帶施工；（5）鋼絲繩錨桿經緯規則布置加固系統。系統主要存在以下缺陷：錨桿鉆孔位置影響內網和支撐繩掛鋪平展程度及與巖面的貼合度。鋼絲繩錨桿柔性不易控制淺表層滑動變形；

2.3 選型建議

受到山體高度、巖體破碎風化與下行S331省道車輛通行的影響，增加了施工難度，本次主要使用鋼絲繩網類系統進行防護，提高鋼絲繩網防腐能力，不固定鋼絲繩交叉節點，主要目的是自由調整荷載分布，滿足材料拉運鋪設等操作需求。

3 主動與被動防護系統布置與確定

3.1 主動防護系統布置與確定

經過對工程實際情況分析發現，一般可從以下幾種情況進行分析：當危石塊較大時，可使用繩索網主動防護系統，還要增設錨桿錨索；危石塊較小時，如果要滿足坡面加固和崩坍落實需求，可使用主動防護系統，并根據防護環境與條件制定綠化措施；在崩坍允許范圍內發生運動時，可應用被動防護系統。

布置系統方面時，如果坡面危巖石較多，可分片布置。局部出現特大巖堆時，可加強錨固。實際選型中主要根據落石直徑與地區情況確定。處理大量落石時，一般應用主動加固會消耗大量費用，而且施工難度較大，容易對系統造成損壞；使用被動防護時，受落實自由落體運動影響，在緩坡路段會發生連續彈跳，施工難度較大。為防止石質邊坡年久風化落石，本次設計對上述路段邊坡進行SNS主動防護網防護，常規平均采用3m的錨桿，局部大塊危石坡面梅花形布置6m錨桿。

3.2 被動防護網類系統設計與選型

第一，特征與分類。被動防護網類系統一般以絞索網柵欄式入刑系統設置，避免落石滾下。被動防護系統主要從防護能量與結構形式可分為很多級別。系統主要使用鋼絲繩網、消能件、固定系統與鋼柱組成，系統柔性主要來源于從消能件、絞索網及支撐繩，可與系統柔性匹配。本次系統主要從彈跳高度與落石動能進行選擇，合理設置高度。

第二，比較被動防護網系統。（1）RXI系統鋼絲繩網類系統。該系統缺陷是：鋼絲繩交叉節點固定，吸收落石的動能主要來源于鋼絲繩力學變形，沖擊力有限；鋼絲繩抗沖擊能力較低，需要的減壓環較多，導致維護工作量較大；減壓環式消能后需更換；近正方形網孔側承載力固定，不具有外界調節能力。（2）多跨單元與緩沖區。此種布置使用GBR與RXI中的獨立布置，消能集中在支撐繩兩端，減少了消能，同時消能件維護工作較少。（3）TECCO高強度鋼絲網與SPIDER繩索網類系統，系統應用長菱形網孔鏈式編制，具有外荷載調節能力，抗沖擊力較強。（4）ROCCO環形網類系統。系統使用鏈式編制成網，網變形能力主要依靠網環變形，外界荷載調節能力較強，抗沖擊能力較高。（5）GBE系統。系統使用多跨獨立布置與緩沖結構，可選擇經濟性能良好的網型；支撐繩應用導引鋼輪方式懸掛，系統作用加大，投資充分利用的消能件減輕了系統維護。

3.3 柔性主動防護網施工工藝

第一、清理坡面：人工對坡面防護區域的浮土及浮石進行清除；

第二、放線測量確定錨桿孔位（根據地形條件，孔間距可有0.3m的調整量），并在每一孔位處鑿一定深度不小于錨桿外露環套長度的凹坑，一般口徑20cm,深20cm；

第三、鉆孔

A、錨孔鉆進：成孔勻速鉆進，嚴格控制鉆孔速度，以防止鉆孔彎曲和變形，鉆進達到設計深度后，不停鉆，在停止進尺的情況下，穩鉆1-2分鐘；

B、造孔精度要求

a、孔徑誤差：造孔孔徑大于42mm；

b、孔深：錨孔設計深度大于5cm以上；

第四、灌漿及插入鋼繩錨桿。采用標號不低于M20的水泥砂漿，宜用灰砂比1:1～1:1.2，水灰比0.45～0.50的水泥砂漿或水灰比0.45～0.50的純水泥漿。水泥宜用42.5普通硅酸鹽水泥，優先選用粒徑不大于3mm的中細砂，確保漿液飽滿。在進行下一道工序前，注漿體的養護不少于三天；

第五、上支撐繩安裝。在坡頂，以某一錨桿為起點，將上支撐繩反包并固定在該錨桿錨頭上，沿坡走向依次穿過相鄰錨桿錨頭，在穿過終點錨桿錨頭后將支撐繩拉緊，并以與起點同樣的方式反包固定。

第六、從上向下鋪掛Steelgird高強加筋網。將網片頂部繞過上支撐繩并折疊反包0.3～0.5m，用繩夾和絞合鋼絲對反包段進行固定。每根加筋鋼絲繩處用兩個繩夾，其余部分用直徑? 2.2mm的絞合鋼絲進行點扎，點扎間距15～20cm。水平相鄰網面采用直徑?2.2mm絞合鋼絲進行點扎連接，點扎間距15～20cm。

第七、中下支撐繩安裝。參見上支撐繩的安裝方法，布置形式參見系統一般布置示意圖。單根長度不宜大于25m。

4 質量管理措施

為了提高工程質量，還要從以下幾方面做起：第一，項目部設置質檢小組，對項目質量進行檢查驗收，一旦發現問題必須及時解決。第二，做好工程質量管理，由項目領導組織全體職工學習各種技術規范和質量檢驗評定標準，實現質量和施工安全的結合，以優質、高速、低成本的方式建設高質量的工程。第三，成立質量管理體系，從原材料采購、使用、組織方案制定、施工工藝等進行監督，管理好各個環節。

5 結束語

目前SNS柔性系統已經成功應用到山體崩塌落石防護中，可以給工程人員提供較多的設計方案。實際操作中，必須對地區邊坡形態、區域與保護體關系、邊坡病害調整及技術等因素進行考慮，然后合理選型，得到最佳的防治效果。現階段，山西崩塌已經成功將入柔性防護網應用到實踐中，在保證當地地貌與植被不受影響的前提下，解決了山體崩塌地質災害問題，值得同類工程進行借鑒。

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