被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)在大興安嶺地區(qū)路塹邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用

■田靜成

（黑龍江省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院黑龍江哈爾濱150030）

被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)在大興安嶺地區(qū)路塹邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用

■田靜成

（黑龍江省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院黑龍江哈爾濱150030）

論述了林碧公路（林海-宏圖段）崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征和危害，SNS被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，闡明被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的組成，構(gòu)件規(guī)格，主要技術(shù)參數(shù)，結(jié)合工程實(shí)例分析被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)在地質(zhì)災(zāi)害防治工作中的應(yīng)用。

SNS被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng) 地質(zhì)災(zāi)害防治 路塹邊坡 崩塌

1　地質(zhì)災(zāi)害特征

連接大興安嶺新林區(qū)和呼中區(qū)的林海-宏圖段公路在低山丘陵區(qū)通過(guò)，因采石筑路，開(kāi)挖坡腳，破壞了巖土體原有的應(yīng)力平衡，形成路塹邊坡，邊坡頂部為坡積塊石（碎石）土，植被發(fā)育，中下部花崗巖呈中風(fēng)化-強(qiáng)風(fēng)化，受裂隙的切割作用，巖體表面塊石交錯(cuò)，相互鑲嵌，塊石直徑0.1-1.0m，在降雨等不利因素作用下常發(fā)生崩塌和落石。其中0.91-1.60km段路塹邊坡崩塌危害嚴(yán)重，坡腳堆積大量塊石和碎石，坡面可見(jiàn)多處由坡頂滑落的片狀塌落物和歪斜樹(shù)木。邊坡總體傾向200-210°，高10-20m，坡度50-70°，坡腳與路面距離2-4m，邊坡頂部為1-2m厚坡積塊石土，中下部巖體呈強(qiáng)風(fēng)化，裂隙發(fā)育，裂隙寬度1-3cm，巖體呈0.1-1.0m塊狀咬合，裂隙泥質(zhì)充填。每到雨季項(xiàng)目區(qū)公路沿線常有塊石滾落，也會(huì)發(fā)生局部塌方阻斷交通，嚴(yán)重威脅新林區(qū)和呼中區(qū)交通安全。

2　設(shè)計(jì)指標(biāo)

依據(jù)《滑坡防治設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 0219-2006）關(guān)于崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治工程等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，林海宏圖公路崩塌地質(zhì)災(zāi)害治理工程等級(jí)為Ⅲ級(jí)，設(shè)計(jì)荷載組合為：自重+暴雨。

3　治理方案

清除危巖險(xiǎn)石+坡腳攔石墻+被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)。此方案需要對(duì)坡面的松動(dòng)巖塊進(jìn)行全面檢查、清除，然后在邊坡坡腳修筑攔石墻，對(duì)坡腳距離公路過(guò)近的坡段進(jìn)行適當(dāng)刷方，將墻后留出落石空間。對(duì)邊坡陡峭裸露面大且坡頂土體易發(fā)局部滑塌的的坡段鋪設(shè)鋼絲繩被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，該方案能有效攔擋落石，確保了落石不會(huì)對(duì)公路交通安全造成危害。根據(jù)勘查報(bào)告，項(xiàng)目區(qū)坡面發(fā)現(xiàn)多處地下水出露點(diǎn)，如單純采用被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，坡面流下的泥水將直接排到路面上，影響交通安全，如有攔石墻，泥水經(jīng)反濾帶過(guò)濾，水通過(guò)泄水孔和涵洞排走，可更有效抑制崩塌成災(zāi)。

4　被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)設(shè)計(jì)

4.1防護(hù)能級(jí)及高度的確定

根據(jù)落石運(yùn)動(dòng)模擬結(jié)果，落石到達(dá)坡腳時(shí)能量達(dá)350kJ，故選擇防護(hù)能級(jí)為500 KJ可以保證整個(gè)防護(hù)系統(tǒng)處在彈性工作狀態(tài)。系統(tǒng)的高度由落實(shí)的彈跳高度確定，由落石軌跡模擬確定彈跳高度為3m，故設(shè)計(jì)系統(tǒng)高度為4m。

4.2結(jié)構(gòu)形式的選擇

RXI型被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式具有較好的整體穩(wěn)定性和更長(zhǎng)的緩沖作用過(guò)程，即使落石規(guī)模超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在系統(tǒng)整體破壞和失穩(wěn)的情況下，通常也能將該次落石成功攔截。故本工程選用RXI-050型被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，其配置為R7/3/300環(huán)形網(wǎng)+SO/2.2/50鋼絲格柵網(wǎng)+H型鋼鋼柱，系統(tǒng)以每跨為獨(dú)立布置單元。R7/3/300環(huán)形網(wǎng)為主要受力構(gòu)件，每環(huán)鋼絲繩環(huán)繞7圈，鋼絲繩直徑3mm，網(wǎng)環(huán)直徑300mm，鋼絲繩強(qiáng)度不應(yīng)低于1770MPa，熱鍍鋅等級(jí)不低于AB級(jí)。

表1　RXI-050型鋼絲繩網(wǎng)被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成

RXI-050型鋼絲繩網(wǎng)被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)符合《鐵路沿線斜坡柔性安全防護(hù)網(wǎng)》（TB/T 3089-2004）第5條技術(shù)要求的規(guī)定，主要部件規(guī)格見(jiàn)表1。

4.3柱間距的確定

系統(tǒng)的柔性隨柱間距的減小而降低，為此，柱間距一般不應(yīng)小于6m，否則在鋼柱、減壓環(huán)等構(gòu)件用量增加而帶來(lái)投資增大的情況下，反而會(huì)降低系統(tǒng)的防護(hù)能力。但是，柱間距也不是越大越好，過(guò)大的柱間距一方面將帶來(lái)系統(tǒng)安裝時(shí)過(guò)大的下垂（雖可通過(guò)張拉來(lái)降低，但這會(huì)給系統(tǒng)施加過(guò)大的安裝荷載），特別是在遭受落石沖擊時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生較大橫向位移對(duì)的同時(shí)其高度也會(huì)明顯降低，這都會(huì)使系統(tǒng)的有效攔截高度降低；另一方面，當(dāng)遭受落石沖擊時(shí)，過(guò)大的柱間距將帶來(lái)整個(gè)系統(tǒng)的劇烈晃動(dòng)，鋼柱可能發(fā)生扭曲或翻轉(zhuǎn)，不利于系統(tǒng)的整體穩(wěn)定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，比較合理的柱間距是8～12m，本工程取柱間距為10m。

4.4鋼柱規(guī)格

在被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)中，鋼柱的主要作用是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的直立支撐，同時(shí)還為支撐繩、拉錨繩的固定提供條件。鋼柱的高度與設(shè)計(jì)系統(tǒng)高度相同，由于鋼柱在整個(gè)系統(tǒng)中并不是承力構(gòu)件，其橫斷面規(guī)格主要從系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性考慮，一般不需要考慮系統(tǒng)可能受到的沖擊荷載大小，因此，在一般情況下，鋼柱的斷面規(guī)格按設(shè)計(jì)高度來(lái)確定，采用工字鋼柱時(shí)其間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2：

表2　鋼柱高度與橫斷面規(guī)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系（工字鋼）

鋼柱采用18號(hào)工字鋼，其截面慣性矩不小于2370cm4，寬翼緣或中翼緣H型鋼。

綜上所述，本工程采用RXI-050型鋼絲繩網(wǎng)被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，長(zhǎng)430.6m，高度4m，面積1722.4m2。鋼柱間距10m，鋼柱及其配套的基座、連接件等構(gòu)件，應(yīng)采用熱浸鍍鋅處理，熱浸鍍鋅應(yīng)符合GB/T 13912的規(guī)定。鋅附著量不應(yīng)低于460g/m2，即任何局部鋅層厚度不應(yīng)低于65μm。基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?；?根地腳螺栓錨桿由Ф28螺紋鋼筋加工制作而成，長(zhǎng)1.0m，頂端絲扣M28×100，并配相應(yīng)墊片和螺母。拉錨錨桿及縫合繩配置見(jiàn)表3，錨桿設(shè)計(jì)抗拔力120kN，側(cè)拉錨桿長(zhǎng)3.0m，其它拉錨錨桿長(zhǎng)2.5m。鉆孔注漿錨桿采用M30水泥砂漿。上拉錨繩、側(cè)拉錨繩和上下支撐繩均應(yīng)配置減壓環(huán)，減壓環(huán)力學(xué)性能要求見(jiàn)表4。

表3　RXI-050型被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)錨繩配置

表4　減壓環(huán)力學(xué)性能要求

5　結(jié)論

（1）SNS(Safety Netting System)系統(tǒng)是以高強(qiáng)度被動(dòng)網(wǎng)(鋼絲繩網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、高強(qiáng)度鋼絲格柵)作為主要構(gòu)成部分，是治理各類(lèi)斜坡坡面崩塌落石、風(fēng)化剝落等地質(zhì)災(zāi)害新型被動(dòng)防護(hù)結(jié)構(gòu)，是集構(gòu)件設(shè)計(jì)與加工、系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)與定型、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)選型、現(xiàn)場(chǎng)布置與施工設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化技術(shù)。

（2）項(xiàng)目區(qū)坡面發(fā)現(xiàn)多處地下水出露點(diǎn)，如單純采用被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，坡面留下的泥水將直接排到路面上，也會(huì)影響交通安全，在路旁加設(shè)攔石墻，泥水經(jīng)反濾帶過(guò)濾，水通過(guò)泄水孔和涵洞排走。被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)和攔石墻結(jié)合使用，不僅能夠全面抑制崩塌成災(zāi)的可能性，而且可提高雨天行車(chē)安全性，不失為一個(gè)較好的治理方案。

[1]《黑龍江省地質(zhì)地質(zhì)災(zāi)害防治和保護(hù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與預(yù)算編制工作指導(dǎo)意見(jiàn)》（2007）.

[2]《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》DZ/T 0219-2006.

[3]《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB 50330-2002.

[4]《巖土工程勘察規(guī)范（2009年版）》GB 50021-2001.

[5]《鐵路沿線斜坡柔性安全防護(hù)網(wǎng)》 （TB/T3089-2004）.

[6]陽(yáng)友奎，周迎慶，姜瑞琪等.《坡面地質(zhì)災(zāi)害柔性防護(hù)的理論與實(shí)踐》[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

P694[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-414-2