淺談高寒山區脆弱生態無植被邊坡防護施工工藝

付庭 王孟云 伊帕麗亞·阿布都維力

中建新疆建工（集團）有限公司 新疆 烏魯木齊 830000

1 施工環境條件

甘肅S232項目地處青藏高原與西北黃土高原交匯地帶，地勢南高北低，最高點為卡加沙格山，海拔4138m，最低點為德烏魯河流域，海拔2929m；項目區地處青藏高原、黃土高原和秦嶺山脈的交匯地帶，高山和高中山區廣泛有基巖裂隙水存在，項目氣候屬于溫帶大陸性半干旱季風氣候，四季不明，冬長無夏，春秋相連，冬無嚴寒，夏季溫涼，無霜期段，日照豐富。降水較少，分布不均，雨季來的較遲，易發生干旱。因地形復雜，氣候變化大，春季回暖慢，多連陰雨雪；夏季短而涼爽，多大暴雨、冰雹，秋季降溫迅速，多連陰雨；冬季漫長而干燥[1]。

項目地形起伏不大。地層巖性為第四系全新統腐殖土，灰黑色，主要成分為粉土，結構松散，含大量植物根系；土質不均勻，顆粒以粉粒為主，項目地質構造及地貌復雜，相對高差大，不良地址路段主要與沿線低高山區，主要為滑坡。巖堆和巖石。在路基邊坡主動防護網施工過程中容易出現邊坡滑移、坍塌，巖石巖石崩塌、滾落、爆飛石，等安全隱患。

2 施工存在問題分析

針對高海拔地址條件差、草原植被生態脆弱環境下路基邊坡防護施工存在以下病害：①路基邊坡主要以粉土、腐殖土、局部含有植物根系的黑黏土為主，路基邊坡開挖及刷坡施工過程中易產生邊坡滑移、坍塌等問題；②路基邊坡施工后，如果不及時進行邊坡防護工程施工，成型邊坡長時間暴露，經過雨水沖刷，容易產生路基邊坡坍塌等問題；③路基邊坡出沿線風化松散巖石居多，巖石不穩定，容易造成落石塌方。

3 無植被邊坡防護施工工藝

3.1 施工流程

具體施工流程，坡頂鉆孔→錨固錨桿→邊坡清理→測量放樣→鉆錨桿孔→報監理單位驗收→安裝支撐繩（安裝縱向、橫向支撐繩，孔深、孔徑報監理單位驗收，高壓氣清孔、放錨桿、注漿）→掛格柵網縫合→報監理單位驗收→掛格柵網縫合→報監理單位驗收→格柵網與鐵絲網縫合→張拉網。

3.2 工藝原理

主動防護網防護系統的優點主要在于其能最快速地將其對整個工程環境造成的破壞影響和程度均降至了一個安全最優的低點。其所在需要防護工程的區域范圍內，同時也都需要采取各種迅速有效、最合理的且又相對安全可靠的支撐式措施，才能更有效和可靠地保持在整個被防護的工程土體巖體基礎環境情況下，工程的安全整體環境相對安全穩定和堅實及安全鋼穩固。材料在實際使用及結構處理上主要是一種采用了高強度鋼絲繩作為主動的支撐防護網系統結構材料。其中鋼絲繩作為最為主要采用的一種主動的支撐與保護材料，其由于材料的自身特點的這種特殊性，以及制造方面采用的工藝技術，即防腐處理材料及防銹處理技術，決定和保證了主動安全防護網系統的長期穩定超高的工作壽命。

主動防護網是以鋼絲網繩為支撐其的骨架主體的防護系統，并輔以所需的錨桿、支撐鋼繩、縫合網繩、鋼繩錨桿、繩卡扎絲、格柵網繩等多種輔助防護結構配件等組成，主動防護網是一種以保護緊固坡坡面巖石安全的一種主動防御方式，有效實施并綜合用于防治坡面巖石發生崩塌、滾落、爆飛石流及石礫的垂落破壞等的一系列地址工程的危害，主動防護網系統的被動防護系統特點與地面噴播植草系統很相似，充分全面而又有效合理的安排，發揮出了主動防護網系統的重要作用，對整個地面系統都具有了綜合防御、主動防護網體系強大的綜合支撐能力，

主動防護網一般主要由鋼絲繩、支撐繩、縫合繩、鋼繩錨干、繩卡（Φ8）、繩卡（Φ15）、扎絲、格柵網等主要支撐連接構件連接而來組成，鋼絲繩網層一般只與格柵網通過主要由鋼絲繩錨桿等部件進行的支撐連接而固定，或僅能通過用一根鋼絲繩來支撐連接的繩卡等零部件進行支撐的連接固定，以此表示這種聯接方式實際上是，將一根鋼絲繩網層作為主動安全防御網系統結構中，由一個最基本而主要的支撐和結構部件而進行構成的這樣一種柔性安全防護網層，覆蓋并充分保護了一些可能具有較大危險高度的，或一些潛在高度的和可能會有發生的較嚴重，抑或次生地質災害可能性和相對危險較大的較高坡面地形構造基礎上，從而能夠達到并能充分有效地滿足了我們國家對其所應有的最基本的安全保障需求和其主要防護的安全目的。

主動安全防護系統的安裝方式簡圖說明：級橫交錯連接的Φ16跳橫向支撐繩與一個4.5×4.5m寬的正方形模式網格（邊沿局部根據需要有時為4.5×2.5m）和在網格范圍內所布置好的錨桿相垂直交錯連接固結，并連接在由一組可預先通過自動方式進行預張拉的跳橫向支撐繩和所需要提供的支撐所共同構成的矩形網格上。每個矩形網格邊長分別是4.5×高4.5m寬（或4.5×2.5m），在每個矩形網格框內與四周各均可再分別先鋪設上一張D0/08/300/4×高4m長（或4×2m）型鋼絲繩后進行二次預滿。每張型鋼絲繩網框與其四周各支撐繩間都先用縫合型繩網框縫合好后，才能進行再一次聯結，連接起來并能再一次重新進行上一次的預滿拉緊張緊。該型繩網的預滿張拉鋼絲繩的工藝性能處理技術與鋼絲繩系統的設計工藝均要求能確保并能使整個鋼絲繩系統壽命的始終質量均能有所的保證。對崩巖與斷陷發面的巖層都將被施以一個有了一定壓力幅度的、高度的、均勻的向內預緊的壓力，從而還將會大大的有利于保持和提高了表層巖士體結構的一種相對穩定的穩定性，盡可能多地達到了大地應力的平衡阻止，消除了為盡可能避免由于崩裂塌落石災害后果可能導致新的和重復出現的再損傷害事件的發生，并為能進一步有效保證安全運行，而必須將小部分落石活動區域限制為容許在僅有的一定限度內的空向范圍內進行自由的運動。同時，在鋼繩網架的作用情況下也可考慮通過鋪設小期鎖止不動的S0/2.2/50型格柵網，以達到最有效的程度的阻止小期尺寸巖塊的違塌落[2]。

3.3 施工工藝參數

3.3.1 鋼絲繩：鋼絲繩采用鍍鋅鋼絲強度系數一般不需達到小于標準1770MPa或以上標準的鍍鋅超高鋼絲強度繩。

3.3.2 鋼絞線錨桿：單根Φ16鋼絞線桿從中點彎折成雙股并各在其中一端上留置一個環套，環套內嵌置一個雞心環。

3.3.3 支撐繩：縱向支撐繩一般也均都采用Φ16型鋼絲繩，橫向支撐繩一般也均一般也都是采用Φ16型鋼絲繩。

3.3.4 格柵網：采用拉力強度值不得低于450MPa，鍍鋅模量一般為密度不少高于220g/m2以上的熱鍍鋅Φ2.2無紐結編制，網孔網尺寸規格通常尺寸為20×20mm，網塊規格尺寸一般尺寸為2.25×10.2m。

3.3.5 鋼絲繩網：均是系采用每Φ長在8m左右以上的菱形鋼絲繩網塊進行加工所編制，菱形網塊規格編號分別是孔邊長尺寸規格一般規格都約為邊長300mm，成品網塊規格一般是4m×長4m或邊長為4m×高2m。編結絲網時對所編必須同時套用的兩根十字卡扣絲網的連接鋼絲材質、結構尺寸要求和連接鋼絲的壓鉚及接扎處理工藝上都規定必須首先要采取措施保證并使對其鋼絲繩產生最大抗錯套動作用的最大拉力（兩根相互交叉的鋼絲繩，在交叉結點處用十字卡扣固定后，使其中一根鋼絲繩沿受力方向滑出的最大拉力）分別達到不得為過或小于5kN和為過和大于8kN，抗錯脫落作用的最小拉力值（其中兩根及其以上兩根相互垂直平行地交叉相連接的鋼絲繩，在與其的交叉面連接的結點處用十字卡扣絲固定連接后，使該兩根鋼絲繩在沿與其的交叉面法線方向上所發生的分離最大拉力）不得小于10kN。

3.5 施工要點

3.5.1 坡面清理：為了可進一步有效保證在整個施工范圍內在施工過程中產生的坡面結構的整體穩定，及保護人員自身安全，在正式施工啟動前首先需充分清理施工范圍內主動安全防護網區域浮土物及浮石，清理方式，從防護區域頂部開始向主動防護網底部和兩側進行清理，清理采用長臂挖掘機進行清理及修坡，必須將凸出巖石及散落碎石清理干凈，長臂挖掘機作業時，考慮到有隨時落石的危險，在施工區域前50m處，放至安全警示牌拉警戒線，并由專人指揮交通，長臂挖掘機停止作業后10min，車輛均可通行。

3.5.2 鉆鋼絲繩錨桿孔。 坡面清理完成后，進行鉆鋼絲繩錨桿孔施工，具體施工流程為：

測量放樣：根據鉆孔的現場及其周圍的地形條件情況孔的內徑大小可能不同，鉆孔間距一般均可按照允許偏差0.3m左右的鉆孔間隙適當調整，并保證要盡可能在鉆孔現場或每鉆開一孔的位處，鑿出個一定長度的深度但也不大應當是小于原孔錨桿孔的外壁承露長度和環套長度的圓形凹坑，一般的鉆孔口徑也可為20mm，深15mm。

復核：測量人員對需要錨桿鉆孔的孔點位及口徑深度進行測量復核，確保需要錨桿鉆孔位置的準確性及防護面積是否達到設計要求。

鉆孔：按原設計圖紙中要求深度進行鉆孔，需要特別重點注意錨桿的外露及完成面，注意環套頂端應不得過高探出原地面，鉆鑿的錨桿孔深應保證比原設計圖紙中要求的錨桿長度長5cm以上，孔徑采用Φ130mm。

清孔：鉆孔完畢后，采用高壓氣進行清孔，保持孔干凈，需施工人員復測鉆孔深度，確保錨桿順利安裝進位。

錨桿注漿：錨桿在進行注漿時，需要重點注意錨桿外露完成面，注意環套頂端不得高出原地面，環套端不得進行注漿，確保支撐繩張拉完成后，盡可能是緊密均勻的緊貼原地面，采用M30的水泥砂漿，在孔內注漿時應確保孔內應確保漿液飽滿，在進行下導工序前注漿體養護期要保證72h，凝結時間未達到要求，嚴禁進行下道工序。

3.5.3 安裝橫向支撐繩。主動防護網張拉緊后兩端分別用2到4個（支撐繩當長度小于15m時用2個，大于30m時用4個，15m到30m之間為3個）繩卡與錨環外露錨環套固定連接。

主動防護網的安裝順序為，從頂部向底部鋪掛格柵網，格柵網之間重疊寬度不能低于5cm。

3.5.4 掛網縫合。主動防護網的掛網是由上向下垂直鋪設鋼繩網并進行縫合。縫合網繩材料一般為Φ8的鋼繩，每張鋼繩網上均另用一根31m（最小不低于27m）的縫合繩網，與支撐鋼繩網及其上四周的支撐鋼繩網來進行交叉縫合連接及固定處理，并同時進行預拉壓或張拉，縫合后繩網的左右或兩端要分別或各端要同時用兩個繩卡網繩來交叉分別縫合，進行交叉固定連接處理及聯結[3]。

4 結束語

本次高超海拔路基邊坡主動防護網設計施工的工藝經驗探討，是以甘肅省的S232線達板至合作公路工程新營關口板至合作段工程一期工程項目建設為載體，攻克了在高海拔邊坡施工嚴酷的自然環境條件下，如何有效保證路基邊坡擋泥墻的施工與工藝、路基邊坡主動防護網，如何有效保證路基穩定。通過長期實施與實踐和摸索，不僅可為本工程在縮短設計工期、減少施工成本、保障現場施工環境安全、提高現場施工管理質量等創造一個良好的生產條件同時產生良好的社會效益。形成了在高海拔施工環境下路基邊坡擋墻防護施工的關鍵技術，將使公司在公路工程項目中形成獨特的技術優勢，進一步鞏固和拓展公司在公路工程方面的市場占有率。