硤石山邊坡SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)綜合治理技術(shù)

羅 偉

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)探礦隊(duì)，河南鄭州 450001）

硤石山邊坡SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)綜合治理技術(shù)

羅 偉

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)探礦隊(duì)，河南鄭州 450001）

介紹了310國(guó)道硤石山邊坡采用SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)的工程實(shí)例，提出了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及施工工藝。綜合治理實(shí)踐表明，SNS主動(dòng)柔性防護(hù)技術(shù)具有可靠、安全和施工簡(jiǎn)便、速度快、投資小、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

SNS主動(dòng)柔性防護(hù);邊坡治理;綜合治理

1 概述

擬治理的邊坡在310國(guó)道的陜縣硤石段，來(lái)往車輛頻繁。該邊坡時(shí)有發(fā)生巖塊墜落和崩塌現(xiàn)象，2008年7月因硤石山邊坡巨石滾落造成一輛轎車被砸、當(dāng)場(chǎng)2人死亡1人重傷的惡性事故，地方公路部門經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。2008年10月，受三門峽市公路局的委托，我單位承擔(dān)了該邊坡的勘查治理施工任務(wù)，并提交了幾個(gè)治理方案。由于不能中斷通行以及施工安全保障、經(jīng)濟(jì)性的綜合考慮，經(jīng)過(guò)有關(guān)專家、技術(shù)人員的充分論證，最終選擇局部邊坡采用SNS（Safety Netting System）主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)為主的綜合治理方案。SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)在豫西山區(qū)道路屬于首次使用，且豫西山區(qū)邊坡地質(zhì)條件幾近類似，通過(guò)該工程的實(shí)施，為今后該地區(qū)的推廣起到了示范作用。

該邊坡屬人工開(kāi)挖形成的巖質(zhì)高邊坡，邊坡高度在11.6～41.9 m之間，坡度48°～90°，邊坡段全長(zhǎng)約440 m，位于半徑140 m彎道上;邊坡巖土體為強(qiáng)風(fēng)化鮞狀灰?guī)r、泥頁(yè)巖、砂巖及碎石坡積物。受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，巖體受到強(qiáng)烈擠壓，裂隙、節(jié)理發(fā)育，形成破碎的危巖體，誘發(fā)的主要地質(zhì)災(zāi)害種類為危巖墜落和崩塌。

2 場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

2.1 邊坡地層

硤石高邊坡大致可分為3個(gè)地質(zhì)區(qū)段。

Ⅰ區(qū)段:巖性主要為鮞狀灰?guī)r，坡向在286°～296°之間，坡角在64°～72°之間，裂隙很發(fā)育，以豎向裂隙為主。豎向裂隙走向?yàn)?98°，傾角近90°，裸露裂隙寬度多在1～20 cm，最大可達(dá)50 cm;水平裂隙走向26°，傾角19°～24°，裸露裂隙寬度多在0.5～5 cm，裂隙內(nèi)有石英脈充填。由于節(jié)理縱橫交錯(cuò)，形成X型巖塊，受雨水沖刷，裂隙充填的膠結(jié)物流失，在振動(dòng)、應(yīng)力平衡破壞的情況下，易造成危巖墜落和崩塌災(zāi)害。

Ⅱ區(qū)段:為擠壓破碎的褶皺帶，下部巖性主要為互層的泥頁(yè)巖和砂巖，上部有少量破碎的灰?guī)r，坡向在282°～298°，坡角在70°～90°。泥頁(yè)巖產(chǎn)狀 215°～230°∠12°～37°，砂巖產(chǎn)狀 205°∠18°，灰?guī)r產(chǎn)狀192°∠37°。塊石的體積較小，受振動(dòng)和風(fēng)化作用，巖體呈小體積剝蝕墜落，形成落石和崩塌。

Ⅲ區(qū)段:下部為坡積物碎石體邊坡，巖性主要為灰?guī)r，坡向在 200°～289°之間，坡角在 48°～88°之間，灰?guī)r產(chǎn)狀215°∠25°。裂隙內(nèi)有少量粘土充填，膠結(jié)性差，易形成碎落或坡面溜坍;上部為順層砂巖和鈣質(zhì)結(jié)核層，受雨水沖刷，在自重壓力下巖塊易發(fā)生坡面溜坍。

310國(guó)道硤石山高邊坡段完全具備了崩塌、落石形成的條件:邊坡坡度大，節(jié)理發(fā)育，構(gòu)造面臨空且傾角較陡，雨水沖刷裂隙等因素。

2.2 邊坡穩(wěn)定性分析

采用SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)治理區(qū)的危石主要為軟硬相間的砂巖、頁(yè)巖互層，在長(zhǎng)期風(fēng)化及雨水沖刷作用下，頁(yè)巖風(fēng)化較快而先脫落，使位于上方而風(fēng)化較慢的危石懸空重疊在上方，在這種情況下，危石的穩(wěn)定與否取決于裂隙面的抗剪強(qiáng)度。設(shè)下塊危石的寬度為a，高度為d，懸臂長(zhǎng)b，巖體容重為r，則拉應(yīng)力為:

式中:Fs——危巖的安全系數(shù);Rt——巖石的抗拉強(qiáng)度。

一般情況下，完整的巖石具有較大的抗拉強(qiáng)度，懸臂較小時(shí)尚不致使其墜落。但是當(dāng)產(chǎn)生最大彎矩附近的巖石中有裂隙面或有裂紋時(shí)，巖石的抗拉強(qiáng)度將大大減低，將導(dǎo)致在這個(gè)面上發(fā)生破壞而發(fā)生塊石墜落。

式（1）表示上一塊巖石能自己穩(wěn)定，對(duì)下一塊無(wú)影響的情況。如必須考慮上一塊巖石的影響，計(jì)算時(shí)可根據(jù)具體情況適當(dāng)加大d值后再驗(yàn)算。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，利用式（2）計(jì)算出危巖的安全系數(shù)Fs在0.95～1.05之間，處于極限穩(wěn)定狀態(tài)。

3 治理方案

本次邊坡以防治崩塌、落石為主，根據(jù)該邊坡巖體特征、破壞形式及經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮，建議邊坡局部區(qū)域采用SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)為主的治理方案:

（1）適當(dāng)挖方削坡并清理危石，降低邊坡高度與坡度，做二級(jí)階梯式邊坡;

（2）采用SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)，即一種鋼絲繩網(wǎng)為主要構(gòu)件，用于攔截坡面崩塌、落石的柔性攔截遮擋結(jié)構(gòu)，采取主動(dòng)覆蓋形式對(duì)崩塌落石進(jìn)行防治;

（3）在邊坡底部和二級(jí)平臺(tái)上設(shè)截水溝，并做好邊坡排水措施，防止水沖刷破碎巖石裂隙;

（4）對(duì)局部坡面、坡腳臨空面采取嵌補(bǔ)支撐加固措施，即采用漿砌片石、現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)填補(bǔ)和支撐懸空的危巖。

綜上所述，我們依據(jù)安全性，從技術(shù)上可行性、經(jīng)濟(jì)上合理性及施工難度等方面考慮，分段采用不同的治理方案，具體如下:

Ⅰ區(qū)段主要采用清理危巖、在坡腳增設(shè)漿砌石護(hù)墻的方法進(jìn)行治理。即先把破碎、松動(dòng)的巖體清除;一些大塊巖體雖已懸空而不易清除的，采用嵌補(bǔ)支撐措施，在坡腳增設(shè)漿砌石護(hù)墻來(lái)填補(bǔ)和支撐懸空的危巖;對(duì)裂隙較大及裂隙充填物沖刷、流失嚴(yán)重區(qū)域采用灌注砂漿措施進(jìn)行充填。

Ⅱ區(qū)段主要采用清理危巖、局部放坡及SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)的方法進(jìn)行治理。即適當(dāng)挖方削坡并清理危石，降低邊坡高度與坡度，修整已有二級(jí)階梯式邊坡;在邊坡底部及二級(jí)平臺(tái)上設(shè)截水溝和防護(hù)欄，利用有利位置將截水溝匯水排至路基以外，截水溝寬1～1.5 m;最后在該區(qū)段增設(shè)SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)。

Ⅲ區(qū)段主要采用清理危巖、放坡、部分區(qū)域采用SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)的方法進(jìn)行治理。即適當(dāng)挖方削坡并清理危石，降低邊坡高度與坡度，做二級(jí)階梯式邊坡，坡比控制在1∶0.5左右，臺(tái)階寬約5 m。

在二級(jí)平臺(tái)上設(shè)截水溝，利用有利位置將截水溝匯水排至路基以外，截水溝寬約1～1.5 m，詳見(jiàn)圖1。

4 施工技術(shù)

4.1 施工順序及工藝

清除危巖、錨桿定位、鉆鑿錨桿孔、錨桿錨固、縱橫向支撐繩安裝、格柵網(wǎng)與鋼絲網(wǎng)繩縫合張拉。

4.2 SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)布置和選型

主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的柔性網(wǎng)與危石或坡面間依靠錨桿來(lái)實(shí)現(xiàn)力的傳遞，因此，錨固設(shè)計(jì)極為重要。一般條件下，系統(tǒng)布置時(shí)，對(duì)于危石分片集中分布的坡面，可分片布置，而對(duì)危石分散隨機(jī)分布的坡面，宜將系統(tǒng)連續(xù)布置。對(duì)于局部的特大危石或危石堆，在系統(tǒng)連續(xù)布置的基礎(chǔ)上，可采用相應(yīng)加強(qiáng)錨固措施予以局部加強(qiáng)。

圖1 施工治理平面示意圖

圖2 SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)圖

4.3 施工參數(shù)及質(zhì)量控制

4.3.1 錨桿施工

4.3.1.1 錨桿參數(shù)

根據(jù)邊坡地質(zhì)巖體特征和地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)錨桿長(zhǎng)度為2.5～6.0 m，孔徑≮45 mm，錨桿間距≯4.5 m，帶鋼絲繩網(wǎng)系統(tǒng)上沿錨桿的設(shè)計(jì)抗拔力≮50 kN，其余錨桿設(shè)計(jì)抗拔力≮30 kN;頂部采用長(zhǎng)度≮3.0 m的鋼絲繩錨桿錨固處理，錨桿向上傾斜10°，最下一排錨桿距坡腳平均4.0 m左右。

4.3.1.2 定位成孔

預(yù)先對(duì)坡面防護(hù)區(qū)域的浮土、浮石進(jìn)行清除，從防護(hù)區(qū)域下沿中部開(kāi)始向上和兩側(cè)放線測(cè)量確定錨桿孔位，采用氣腿式風(fēng)鉆成孔，按設(shè)計(jì)深度鉆鑿錨桿孔并清除孔內(nèi)粉塵進(jìn)行清孔，孔深應(yīng)比設(shè)計(jì)錨桿長(zhǎng)50 mm以上，孔徑≮45 mm;當(dāng)受巖體限制時(shí)，構(gòu)成每根錨桿的兩股鋼繩可分別錨入2個(gè)孔徑≮35 mm的錨孔內(nèi)，形成人字形錨桿，兩股鋼繩間夾角為15°～30°，以達(dá)到同樣的錨固效果。

4.3.1.3 注漿錨固

清孔完畢并插入錨桿，錨桿必須置于鉆孔中心位置后方可灌漿。應(yīng)采用標(biāo)號(hào)不低于M20水泥砂漿，灰砂比1∶（1～1.2）、水灰比0.45～0.5，注漿壓力≮0.4 MPa，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，優(yōu)先選用粒徑≤3 mm的中細(xì)砂，以確保漿液飽滿。為防止注漿體發(fā)生體縮，應(yīng)摻入適量微膨脹早強(qiáng)劑。在施行下一道工序前，注漿體養(yǎng)護(hù)時(shí)間≮3天。根據(jù)邊坡巖石性質(zhì)，錨桿與注漿體容許粘結(jié)強(qiáng)度為0.12 MPa，極限粘結(jié)強(qiáng)度為0.35 MPa。

4.3.2 掛網(wǎng)施工要求

（1）安裝縱橫向支撐繩，張拉緊后兩端各用2～4個(gè)繩卡與錨桿外露環(huán)套固定連接。

（2）從上向下鋪掛格柵網(wǎng)，格柵網(wǎng)間重疊寬度≮5 cm，兩張格柵網(wǎng)的縫合，格柵網(wǎng)與支撐繩間用1.2 mm鐵絲按1 m間距進(jìn)行扎結(jié)。

4.4 漿砌石護(hù)墻

采用清理危巖、在坡腳增設(shè)漿砌石護(hù)墻的方法進(jìn)行治理。即先把破碎、松動(dòng)的巖體清除;一些大塊巖體雖已懸空而不易清除的，采用嵌補(bǔ)支撐措施:在坡腳增設(shè)漿砌石護(hù)墻來(lái)填補(bǔ)和支撐懸空的危巖;對(duì)裂隙較大及裂隙充填物沖刷、流失嚴(yán)重區(qū)域采用灌注砂漿措施進(jìn)行充填。

Ⅰ區(qū)段一些大塊巖體已懸空，在重力或過(guò)往車輛震動(dòng)情況下有失穩(wěn)形成落石的可能，因此在坡面、坡腳臨空面處采取坡腳增設(shè)漿砌石護(hù)墻的加固措施。

采用漿砌石護(hù)墻時(shí)，漿砌石一律采用座漿砌筑的方法。采用 M10漿砌塊石結(jié)構(gòu)，毛石強(qiáng)度≮MU40，安全等級(jí)為二級(jí)，施工控制質(zhì)量為B級(jí)。底層先鋪5 cm左右的稠砂漿后，再安放底部塊石。兩層塊石盡量錯(cuò)縫搭砌，不留有通縫、干縫，每?jī)蓪訅K石初步找平一次。接縫以塞入碎石的砂漿填補(bǔ)，漿要飽滿。砌體灰縫寬度≯2 cm。面石尾石留有足夠的長(zhǎng)度，使其與填心石聯(lián)結(jié)堅(jiān)固。

4.5 截水溝

在二級(jí)平臺(tái)適當(dāng)位置上設(shè)截水溝，截水溝采用梯形截面，斷面尺寸為:上寬為1.5 m，下底寬為0.6 m，高為0.6 m，兩側(cè)坡度均為1∶0.75。截水溝采用漿砌片石砌筑，M10砂漿抹面。

4.6 綠色工程

為美化治理區(qū)周邊環(huán)境，在Ⅲ區(qū)和其它局部區(qū)域進(jìn)行綠化，進(jìn)行植被固土，防止水土流失，碎石失穩(wěn)。

治理前后的效果如圖3、4所示。

圖3 治理后情況

5.2 錨桿的錨固力

對(duì)于端頭錨固式和摩擦式錨桿應(yīng)做拉拔試驗(yàn)，當(dāng)被檢測(cè)錨桿的錨固力符合下式條件時(shí)說(shuō)明錨桿質(zhì)量合格。當(dāng)錨桿的抗拔力不符合要求時(shí)，要采用加密錨桿的方法予以補(bǔ)強(qiáng)。

式中:Tan——同批n組試件抗拔力的平均值，kN;Td——錨桿的設(shè)計(jì)錨固力，kN;Tamin——同批 n組試件抗拔力的最小值，kN

5 質(zhì)量檢驗(yàn)

5.1 注漿體的質(zhì)量

被檢驗(yàn)的注漿體一般應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)提取，也可按施工時(shí)的配比來(lái)制作試件，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)28天，其抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求。砂漿錨桿注漿的密實(shí)度宜使用無(wú)損傷檢驗(yàn)的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。

圖3 治理前情況

6 結(jié)語(yǔ)

（1）本次治理方案針對(duì)性的優(yōu)化選用了SNS主動(dòng)柔性防護(hù)技術(shù)，工程造價(jià)僅為掛網(wǎng)噴錨等技術(shù)的1/4，受到甲方好評(píng)。

（2）通過(guò)近2年的使用和驗(yàn)證，該工程效果優(yōu)良，危巖孤石被固定，植被大幅度覆蓋，為今后該地區(qū)類似工程提供了可靠的施工經(jīng)驗(yàn)。

（3）現(xiàn)行國(guó)家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，要求我們巖土工作者，作到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，確保工程質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。本工程的實(shí)踐表明，有許多工程方面的問(wèn)題，要在不斷創(chuàng)新、不斷改進(jìn)、再實(shí)踐中不斷應(yīng)用推廣。

［1］ GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ JTGF 801-2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］ JT/T 528-2004，公路邊坡柔性防護(hù)系統(tǒng)構(gòu)件［S］.

［4］ 梁炯均.錨固與注漿技術(shù)手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，1999.

［5］ 鄭穎人，等.邊坡與滑坡工程治理［M］.北京:人民交通出版社，2010.

Technology of Comprehensive Treatment with SNS Active Flexible Protective System in Xiashishan Slope

LUO Wei（No.4 Geological Exploration Party，Henan Provincial Bureau of Geo-exploration and Mineral Development，Zhengzhou Henan 450001，China）

The paper introduced the engineering case of slope treatment with SNS active flexible protective system in Xiashishan slope by National Highway 310 and described the design plan and construction technology of the system.The practice of comprehensive treatment showed that the SNS active flexible protective system has the advantages of reliability，safety，easy operation，fast-speed，less investment and environmental protection.

SNS active flexible protection;slope treatment;comprehensive treatment

U418.5+2

A

1672-7428（2012）01-0073-04

2011-07-11;

2011-11-03

羅偉（1972-），男（漢族），河南信陽(yáng)人，河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)探礦隊(duì)工程師，勘查技術(shù)與管理專業(yè)，從事鉆探工程、巖土工程、勘查施工及技術(shù)管理工作，河南省鄭州市科學(xué)大道81號(hào)，lw970401@126.com。