淺談RXI—200被動型柔性防護網在危巖治理中的應用

摘要：文章結合陽朔縣城區(qū)曙光幼兒園、城區(qū)螃蟹山等42處危巖治理工程Ⅱ標段實例，探討了在危巖地質災害治理工程中采用RXI-200被動型柔性防護網的工程設計，為今后的危巖地質災害治理工程提供參考。

關鍵詞：危巖治理；落石撞擊能量；RXI-200被動型柔性防護網；地質災害；巖體結構 文獻標識碼：A

中圖分類號：U417 文章編號：1009-2374（2016）05-0146-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.073

危巖是多組巖體結構面組合而構成在重力、地震、水體等誘發(fā)因素作用下處于不穩(wěn)定、欠穩(wěn)定或極限平衡狀態(tài)的結構體。危巖多存在于高陡邊坡或陡崖上，一般危巖節(jié)理裂隙發(fā)育，在不利的天氣條件或人為因素影響下容易發(fā)生崩塌，所以其具有不可預見性、突發(fā)性、危害性大的特點。位于陡崖上的危石及危巖體，通常以清除為首選方案，當不宜進行清除或清除有困難，存在較大施工安全隱患時，則選擇加固或者攔截的方案。本文根據(jù)陽朔縣城區(qū)曙光幼兒園、城區(qū)螃蟹山等42處危巖治理工程Ⅱ標段（陽朔鎮(zhèn)第二中學后山危巖治理）實例說明，針對高空危巖采用RXI-200被動型柔性防護網進行防治的應用。

1 工程概況

陽朔縣是我國著名的旅游縣，位于廣西東北部，縣城距桂林市64公里。陽朔鎮(zhèn)第二中學位于陽朔縣城的南東，縣城往普益的公路邊，屬峰叢谷地地貌區(qū)，為峰叢山體，山頂標高318m，相對高差200m。山體陡峻，學校位于山體的北東側坡腳下。出露基巖為D2t灰?guī)r，產狀21°∠30°。節(jié)理裂隙發(fā)育，以30°∠60°～80°、80°∠60°～70°兩組裂隙最為發(fā)育。在學校南東角山體陡坡中曾發(fā)生過小崩塌。根據(jù)調查，危巖主要分布在學校背后的山體陡壁中，存在的危巖有3處（編號300～302），危巖呈群體狀、面狀、不規(guī)則大塊狀、碎裂狀、半懸空狀分布，單個危巖大小在1～84m3，危巖臨空高度在30～130m，危巖總體積大于120m3。危巖體處于基本穩(wěn)定到不穩(wěn)定狀態(tài)，在不利的氣候條件下（如連續(xù)降雨、暴雨、冰凍等）或人為工程因素的影響下易發(fā)生崩塌。主要威脅學校，威脅人數(shù)150人，危險性中到大。

2 自然條件

2.1 地形、地貌

治理區(qū)內為構造溶蝕巖溶峰林谷地地貌區(qū)，群峰拔立，相互間基座相連，治理區(qū)內山體峰頂海拔一般為182.4～426.71m，地面標高113m左右，相對比高70～313m，山體中部、上部陡峻，坡度多在45°～90°，山體中植被較發(fā)育，樹木叢生，以喬灌木為主，局部基巖出露。近坡腳地段山體邊坡稍緩一些，樹木較多，坡度約35°左右。

2.2 氣候特征

陽朔縣屬亞熱帶季風氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，四季分明。據(jù)陽朔縣氣象站近35年的統(tǒng)計資料，多年平均氣溫19.0℃，極端最高氣溫38.9℃，極端最低氣溫-4.2℃。多年平均降雨量1640.2mm，最大年降雨量達2111.8mm，最小年降雨量1234.6mm，月降雨量的分布很不均勻，最多為5月份，月平均降雨量301.1mm，占全年的18.4%。其次為6月份，月平均降雨量256.2mm，占全年的15.6%。

3 地震

根據(jù)2001年《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），陽朔縣地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜征周期為0.35g，對應的地震基本烈度小于Ⅵ級度，其地震活動頻率和強度低，地殼相對穩(wěn)定，工程設計按Ⅵ度設計。

4 治理工程設計方案

陽朔縣二中后山危巖點處于高陡山體陡壁（坡度70°左右），危巖呈懸空狀，采用清除或錨固施工難度大；坡腳地段邊坡稍緩，坡度為20°～40°，峰頂?shù)狡履_的水平距離在80m左右，坡腳邊坡中有灌叢樹木生長，并有一定的密度，對崩落的巖塊有一定的阻滯作用，因而決定對其采用被動防護攔石網進行治理。

被動防護攔石網設計包括平面位置、走向、延伸長度、攔截高度的確定和系統(tǒng)選型，受控于現(xiàn)場條件、危巖初始運動計算、落石威脅區(qū)域預測、落石運動軌跡計算及落石沖擊動能計算等，需要予以綜合考慮并確定。

4.1 落石邊坡類型

采用陡折線形山坡計算邊坡類型：上部坡段為極陡坡，其高度超過10m，下部坡段坡度較緩。

4.2 落石運動速度計算

4.2.1 石塊從陡坡上墜落至坡腳時的速度：

VR=εi

4.2.2 石塊自坡腳向前運動的反射切線分速度：

Vi（0）=（1-λ）VRcos（α1-α2）

式中：λ為石塊沖擊到緩坡上的瞬間磨擦系數(shù)，取0.1。

4.2.3 石塊運動至較緩坡段末端處的速度為：

Vj=

式中：εi、Hi及α1為陡坡段的計算速度系數(shù)、坡段高度及坡度角，分別取3.43，設計各墜落高度10～180m，70°；ε2、H2及α2為較緩坡段的計算速度系數(shù)、坡段高度及坡度角分別取2.3、15m、30°（平均坡度）。

4.3 落石撞擊能量的計算

能量計算：總動能=運動能+轉動能，即：E=1/2mV02+1/2Iω2

式中：m為巖石質量（kg）；V0為巖石沖擊前速度（m/s）；I為巖石滾動時的慣性力矩（kg/m2）；ω為巖石沖擊前轉動的角速度（s-1）。

由于落石來源主要在70°左右的后邊坡上，在設計固定H2即落石從陡坡落下的落點到攔截網的距離為15m，將巖石從陡坡滑移、墜落高度H1做一定范圍的變化后，得出相應的能量值（設定滑移、墜落到攔截網的單個危巖巖塊為2.5m3（重6.75噸））。根據(jù)有關資料，RX I-200型被動柔性攔截網理論上能夠攔截撞擊能2000kJ以內的落石。該被動網可攔截4.1m3的單體危石從高差50m以內處落下（落石能量E=1981.02kJ<2000kJ），或可攔截2.1m3的單體危石從高差100m以內處落下（落石能量E=1966.46kJ<2000kJ），或可攔截1.2m3的單體危石從高差180m以內處落下（落石能量E=1993.91kJ<2000kJ）。因此，本設計采用RXI-200型被動柔性攔截網攔截方案。

5 RXI-200型被動柔性防護網施工工藝

被動網總長110m，高4m，每10m設置1根鋼柱，每根鋼柱用錨桿和錨繩拉固，鋼柱基礎和拉錨錨桿采用直接鉆孔注漿錨固方式。

RXI-200型被動柔性防護網由拉錨系統(tǒng)（錨桿、拉錨繩、支撐繩）、支撐系統(tǒng)（H型鋼柱、基座、地腳螺桿）、消能裝置（減壓環(huán)）和攔截網（環(huán)型網和格柵網）四個主要部分構成。

5.1 鋼柱基座放線

5.1.1 鋼柱基座放線時，各鋼柱基座位置盡可能設在同一等高線上。

5.1.2 鋼柱間距為10m，如遇低凹或凸出地形時，根據(jù)現(xiàn)場地形間距可以調整為9～11m，但該防護區(qū)域總長度不變。

5.1.3 鋼柱基座遇到低凹地形時，定位就低不就高，盡可能減少防護網與地面間隙。遇到凸起地形時，對高凸處做一定的清挖。

5.1.4 鋼柱基座位置的定位，須滿足最大的攔截范圍，防止危石從防護網上方飛越。

5.2 側拉繩錨孔放線

5.2.1 側拉繩錨孔放線，按照沿防護網的走向外量1.5倍柱高的距離定位。

5.2.2 側拉繩錨孔要避免挖坑，盡量不在松土、孤石及松動的危巖上放線，保證滿足被動防護網側拉繩錨的抗拔力要求。在無法避免需要挖坑時，基坑的大小、混凝土方量必須滿足抗拔力要求。

5.3 上拉繩錨孔放線

5.3.1 上拉繩錨孔要避免挖坑，盡量不在松土、孤石及松動的危巖上放線。在無法避免需要挖坑時，基坑的大小、混凝土方量必須滿足抗拔力要求。

5.3.2 上拉繩錨孔放線的位置一般在兩根鋼柱中間，左右移位不得超過1m。

5.4 鋼柱基座、上、側拉錨桿施工

5.4.1 當被動防護網鋼柱基座的位置基礎為巖石時，用鑿巖機在基座基礎位置鉆鑿錨孔，鉆鑿深度為1m；再放入基座地腳螺桿并用水泥砂漿澆筑；然后在澆筑面用薄層C20混凝土抹平至基礎面；再將基座套入地腳螺桿，用螺母將其緊固。當被動防護網鋼柱基座的位置為土質時，先對基座基礎采取人工方式開挖，開挖尺寸必須符合技術標準；再放入地腳螺桿并校正；用C20混凝土對地腳螺桿、基座基礎進行澆筑，保證地腳螺桿的埋深。

5.4.2 當上、側拉錨桿孔位置基礎為巖石時，采用鑿巖機鉆鑿錨孔來滿足錨桿基礎施工要求。當上、側拉錨桿孔的位置基礎為土質時，先采取人工開挖基礎至設計尺寸要求，其次在開挖基礎內相應設計位置插入錨桿，再灌注基礎混凝土。

5.5 鋼柱及上拉錨繩安裝

5.5.1 將鋼柱沿坡向向上放置于混凝土基座處。

5.5.2 用上拉錨繩將鋼柱頂端與對應的上拉錨桿連接。

5.5.3 把鋼柱安裝在基座上。

5.6 側拉錨繩的安裝

上拉錨繩安裝完工成后，再安裝側拉錨繩，它的安裝方法與上拉錨繩相同。

5.7 上下支撐繩安裝

5.7.1 將上支撐繩平行于系統(tǒng)走向調直并放置于各鋼柱柱頭滑槽內，調節(jié)就位減壓環(huán)，同一根支撐繩上每一跨的減壓環(huán)相對于鋼柱應對稱布置。

5.7.2 將上支撐繩兩端穿過支撐繩錨桿雞心環(huán)，用繩卡暫時固定。

5.7.3 再次調整減壓環(huán)位置，當確認減壓環(huán)全部正確就位后張緊支撐繩并用繩卡緊固。

5.7.4 支撐繩應確保在鋼柱頭上無打結、無纏繞。

5.7.5 下支撐繩：下支撐繩的安裝方法和上支撐繩相同，安裝完成上支撐繩后再安裝下支撐繩。

5.8 鋼繩環(huán)形網安裝

5.8.1 將環(huán)形網按編號，并在鋼柱之間按照對應的位置展開。

5.8.2 用一根鋼絲繩起吊環(huán)形網上緣網孔與上支撐繩平行，采用卸扣或繩卡將環(huán)形網與上支撐繩聯(lián)結，同時也可將環(huán)形網與下支撐繩聯(lián)結，此后起吊繩可松開抽出。

5.8.3 重復上述步驟直到全部環(huán)形網與上支撐繩聯(lián)結，并側向移動環(huán)形網使其位于正確位置。

5.8.4 環(huán)形網與支撐繩聯(lián)結好后，用卸扣或者縫合繩按設計要求將環(huán)形網與支撐繩縫合起來。

6 結語

陽朔縣第二中學危巖地質災害治理工程屬于陽朔縣城區(qū)曙光幼兒園、城區(qū)螃蟹山等42處危巖治理工程Ⅱ標段中的一部分，該項目于2013年8月完成治理任務，經過兩個水文年的觀察監(jiān)測，在治理范圍內沒有出現(xiàn)新的危巖災害，達到了設計治理的目的。2015年6月該治理工程被廣西壯族自治區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設廳評為廣西優(yōu)秀工程勘察一等獎，作為危巖地質災害防治的示范工程。RXI-200型被動柔性防護網有效解決了高空陡臂懸空危巖采用清除及加固治理的安全風險，具有較好的效果，可廣泛應用于危巖地質災害的防治施工。

參考文獻

[1]韋專.陽朔縣城區(qū)曙光幼兒園、城區(qū)螃蟹山等42處危巖治理工程施工圖設計[R].2012.

[2]崩塌、滑坡、泥石流監(jiān)測規(guī)范（DZ/T 0221-2006）[S].

[3]巖土錨桿（索）技術規(guī)范（CECS 22：2005）[S].

作者簡介：陳宏偉（1980-），男，廣西桂林人，廣西壯族自治區(qū)桂林水文工程地質勘院工程師（水工環(huán)），研究方向：巖土工程技術。

（責任編輯：蔣建華）