采用引導(dǎo)式和分離式柔性防護網(wǎng)綜合整治崩塌落石病害

劉強

摘 要：山體崩塌落石尤其是隧道進出口地段的落石，因其具有突發(fā)性、不易察覺、難以清除等特點，日益成為對行車安全的重大隱患。近些年，采用主、被動柔性防護網(wǎng)對崩塌落石進行整治已成為慣用做法，但在運營過程中出現(xiàn)了柔性網(wǎng)內(nèi)落石不易清除、柔性網(wǎng)易損壞、防護效果不佳等弊病，本文介紹了通過改變?nèi)嵝苑雷o網(wǎng)的鋪掛、聯(lián)接、組合等方式來對落石進行綜合整治的做法，通過這種做法，達到了揚長避短的目的，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：防護網(wǎng)；綜合整治；崩塌落石

1 具有柔性防護網(wǎng)的特點

目前，采用柔性防護網(wǎng)整治崩塌落石主要有兩種，分別為主動柔性防護網(wǎng)和被動柔性防護網(wǎng)，簡稱主動網(wǎng)和被動網(wǎng)。顧名思義，主動網(wǎng)是網(wǎng)片直接與山體相連，形成包裹狀；被動網(wǎng)是在危石正前方形成一道“隔離帶”，當(dāng)危石滾落至網(wǎng)前時，網(wǎng)片將其阻攔在“隔離帶”范圍之內(nèi)，防止其繼續(xù)滾落，侵入限界。

傳統(tǒng)的主動網(wǎng)，在防護網(wǎng)范圍內(nèi)設(shè)置數(shù)量眾多的錨桿，防護網(wǎng)將邊坡覆蓋得嚴(yán)嚴(yán)實實，需耗費大量的網(wǎng)片。同時，這種“包裹”的防護方式，時間一長，容易形成大塊落石的堆積，在越來越多的脫離母體的危石對主動網(wǎng)持續(xù)作用下，網(wǎng)繩及受力部分的錨桿會產(chǎn)生徐變、松弛，如果脫離母體的危石足夠大，將會沖破護網(wǎng)、拔出錨桿，造成護網(wǎng)的破損、失效，其有效使用壽命就會縮短，同時將可能危及行車及人身安全。

傳統(tǒng)的被動網(wǎng)，由于鋼柱的轉(zhuǎn)動性較差，在落石沖擊時，鋼柱容易承受較大的力，造成鋼柱發(fā)生彎曲，鋼柱也就成了其攔截落石的薄弱環(huán)節(jié)及瓶頸；同時，由于被動網(wǎng)直接承受落石正面沖擊，理論上講，落石的重力勢能有多大，它承受落石沖擊的能量就有多大，這就好比是矛與盾的關(guān)系，矛有多鋒利，盾就需要有多堅固，但事實上，鋼柱、網(wǎng)片的抗屈服能力不可能無限大，因此，只能預(yù)防有限能量的落石，即使能預(yù)防足夠能量的落石，其造價極高，不適宜推廣使用。

綜合以上分析，可以說采用主被動防護網(wǎng)的方式對落石進行整治是可行的，但要克服并改進其不足之處，以利更好地確保行車安全。經(jīng)過歷年的使用和研究，大秦鐵路股份有限公司原平工務(wù)段引進了一種新型整治崩塌落石的防護體系——采用引導(dǎo)式和分離式柔性防護網(wǎng)對山體崩塌落石進行綜合整治，該體系起到了揚長避短的作用，從而避免了上述防護網(wǎng)的缺點，更好地完成對山體落石的整治。

2 引導(dǎo)式及分離式柔性防護網(wǎng)的介紹

2.1 引導(dǎo)式柔性防護網(wǎng)（形狀如窗簾，又名窗簾網(wǎng)）是一種高能量吸收落石的防護產(chǎn)品，即在接收滾石的坡面上設(shè)有距離較遠的支柱，鋪設(shè)具有彈性的簾狀防護網(wǎng)，并設(shè)置縱、橫向鋪設(shè)的鋼絲繩，主要通過防護網(wǎng)及鋼絲繩的柔性來吸收落石的能量。其張口端的鋼支柱設(shè)置于坡頂，可以較好地避免落石的飛濺，或者根據(jù)現(xiàn)場情況，將鋼支柱設(shè)置于邊坡中部，在避免落石飛濺的前提下，減少防護網(wǎng)的鋪設(shè)面積。具有如下特點：

①具有強韌性，能很好地吸收落石能量。在引導(dǎo)式防護網(wǎng)最上端的橫向繩和支柱的吊繩都采用強度更高、柔軟性能更好的鋼絲繩，橫向和縱向的鋼絲繩都是以1米的間隔排列的，所以，不只防護網(wǎng)部分單獨起作用，而是防護網(wǎng)和鋼絲繩作為一個整體來攔截落石。

②支柱的間隔變大。它可以避開有落石危險的某個斜面和不穩(wěn)定的巖石區(qū)域，而選擇在穩(wěn)固的地點設(shè)置安放，因此，也可以避免落石對支柱和吊繩的直接沖擊。

③有效地阻截高處的滾石。由于其最上部有口袋式的大開口，可以把支撐簾狀防護網(wǎng)部分的鋼支柱高度提高，鋼支柱高度可以從2.5米到8米，從而能有效地攔截從高處跳躍落下的落石。

④不容易損壞，維護和管理簡單。由于其對落石的滾落有很好的引導(dǎo)性，落石沿著防護網(wǎng)緩慢下落至防護網(wǎng)底部，因此對防護網(wǎng)的破壞較小。

⑤節(jié)省施工時間及工作量。由于柔性網(wǎng)與巖體接觸點變少，因此，也相應(yīng)地減少了錨固工作量，縮短了工期。

2.2 分離式柔性防護網(wǎng)網(wǎng)柱相對分離，避免了由于某一部件的損害而影響整體防護效果，主要部分包括環(huán)形網(wǎng)、固定系統(tǒng)、減壓環(huán)和鋼支柱，具有如下特點：

①分離式防護網(wǎng)的鋼支柱頂部和底部各設(shè)置有開孔，拉錨繩從開孔中穿過，與上、下支撐繩連接；當(dāng)落石沖擊到防護網(wǎng)的時候，分離式防護網(wǎng)的鋼支柱柱腳與基礎(chǔ)的特殊連接使得其具有一定的轉(zhuǎn)動能力，與目前常用的被動網(wǎng)相比，這種措施結(jié)構(gòu)保證了鋼支柱受力很小，在一定程度上可以避免落石沖擊后發(fā)生彎曲。

②落石對防護網(wǎng)的沖擊作用絕大部分通過上、下支撐繩傳遞給上、下拉錨繩，通過拉錨繩傳遞給錨桿，然后傳遞到基礎(chǔ)中。

3 施工流程

施工時先設(shè)置分離式防護網(wǎng)，再安裝引導(dǎo)式防護網(wǎng)，這樣即使在施工過程中有危石脫落，也不至于侵入限界，進而影響行車、人身安全。

3.1 分離式防護網(wǎng)

3.2 引導(dǎo)式防護網(wǎng)

3.3 施工小結(jié)

通過該段在北同蒲線鐵路蘆莊—軒崗區(qū)間的整治施工，我們總結(jié)出與傳統(tǒng)主動網(wǎng)和被動網(wǎng)相比，引導(dǎo)式與分離式防護系統(tǒng)有如下特點：

①防護理念不同。

傳統(tǒng)主動防護網(wǎng)采用的是“包裹”理念，使防護網(wǎng)主動“包裹”落石，從而起到防護的目的。而引導(dǎo)式防護網(wǎng)采用的是“引導(dǎo)”理念，通過防護網(wǎng)與山體之間形成的“間隙”制約落石的速度、引導(dǎo)落石滾落軌跡，達到防護目的。前者會出現(xiàn)“鼓肚子”的現(xiàn)象，使落石堆積、停留在某一區(qū)域，很難維護清理，形成二次落石危害；而后者通過引導(dǎo)、疏通，使落石按照預(yù)先設(shè)定的路線下落至收集區(qū)，大大的降低了二次落石危害，并具有較好的維護性，二者比較，引導(dǎo)式防護網(wǎng)能更有效地體現(xiàn)“主動”這一概念。

②結(jié)構(gòu)不同。

傳統(tǒng)主動網(wǎng)是通過錨桿將防護區(qū)域人為劃分成許多小塊，通過防護網(wǎng)“包裹”山體進行防護；而引導(dǎo)式防護網(wǎng)則是對防護區(qū)域整體考慮，根據(jù)不同地形采用“覆蓋型”或“張口型”因地制宜的進行防護。二者相比，前者要求對防護區(qū)域進行多錨桿處理，對防護區(qū)整體性有一定程度的破壞。

③防護能級不同。

傳統(tǒng)被動防護網(wǎng)由于受到落石正面沖擊，它的防護能級相對較小，為提高防護能級必須加強構(gòu)件材料，而分離式防護網(wǎng)由于采用科學(xué)的防護理念，系統(tǒng)基本不會受到正面沖擊，尤其與引導(dǎo)式防護網(wǎng)綜合使用后，它的防護能級得到大大的提升。

④性價比高。

a引導(dǎo)式防護網(wǎng)與普通主動網(wǎng)的比較。

引導(dǎo)式防護網(wǎng)與普通主動網(wǎng)相比，它不需要對被防護區(qū)域全覆蓋，只需要在坡面上某個點張開一個口子，就能對其上部的山體落石進行防護，且錨固點密度（數(shù)量）也較小，在相同能級下，使用的材料更經(jīng)濟、科學(xué)。

b分離式防護網(wǎng)與普通被動網(wǎng)的比較。

分離式防護網(wǎng)采用的是纏繞型環(huán)形網(wǎng)，與普通的平繞型環(huán)形網(wǎng)相比，在相同材料下，由于纏繞工藝比平繞受力性能更好，其整體的防護性能遠遠大于平繞型環(huán)形網(wǎng)。纏繞型環(huán)形網(wǎng)的搭接處采用高強度不銹鋼卡扣，與鋼絲繩網(wǎng)（菱形網(wǎng)）的十字卡扣相比連接更緊密，力學(xué)性能也更好。價格雖然較普通產(chǎn)品提高了約25%，但使用壽命延長2-3倍，綜合性價比高。

4 適用范圍

4.1 引導(dǎo)式防護網(wǎng)是運用“引導(dǎo)”的理念，即通過防護網(wǎng)的引導(dǎo)、約束和阻滯作用，使落石沿山體坡面向下運動的速度和軌跡受到控制，使其保持在合理的范圍之內(nèi)，并最終進入預(yù)先設(shè)定的收

集區(qū)（堆積區(qū)），從而達到對落石進行防護的一種新型柔性防護產(chǎn)品。

引導(dǎo)式防護網(wǎng)的防護能級范圍寬，安裝方式靈活，可覆蓋、可張口（加鋼支柱），適用范圍很廣，只要網(wǎng)的底部有一坡坎或相對平坦的坡面（1～2米）用于堆積落石，幾乎適用于各種地質(zhì)、地貌、地表、地勢（坡度），尤其適合對植被保護有特殊要求的場合。

4.2 分離式防護網(wǎng)是采用主鋼絲（支撐繩）與支柱互相分離的結(jié)構(gòu)方式，提高防護網(wǎng)的變形空間、降低受力傳遞阻力，從而達到“以柔克剛”的目的。其配套使用的網(wǎng)片采用高強度纏繞式環(huán)形網(wǎng)，具有優(yōu)良的力學(xué)變形性能，可以承受高能級的落石沖擊，由于其鋼支柱與防護網(wǎng)的分離式結(jié)構(gòu)，大大提高了產(chǎn)品的防護效果，對于大落石、高能級的沖擊有很好的防護效果，適用在山體坡面較陡、高度較高、落石潛在能級較高的地域。

5 努力方向

5.1 盡管采用柔性防護網(wǎng)整治崩塌落石在鐵路上已經(jīng)應(yīng)用多年，但截至目前，仍未能建立起一套完整的對其進行養(yǎng)護、維修、管理的理論體系，目前，對防護網(wǎng)出現(xiàn)的網(wǎng)片、卡扣銹蝕等問題及錨桿松動等現(xiàn)象仍沒有具體檢測、更換標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 現(xiàn)階段，大家普遍認為對于崩塌落石只要采取了柔性防護措施就一勞永逸，沒有隱患，沒有將注意力轉(zhuǎn)到日常的檢查、養(yǎng)護維修上來，因而也就未能及時觀測到其發(fā)生的細微變化，從而采取預(yù)防及進一步改進措施。

5.3 對防護網(wǎng)的使用壽命沒有科學(xué)的鑒定依據(jù)，需要進一步調(diào)查、研究。