SNS柔性防護網(wǎng)在北京崩塌防治工程中的應用

黃來源，張 亮，曹國強

（1.北京市地質(zhì)研究所，北京 100120，2. 北京市勘察設計研究院有限公司，北京 100038）

SNS柔性防護網(wǎng)在北京崩塌防治工程中的應用

黃來源1，張 亮1，曹國強2

（1.北京市地質(zhì)研究所，北京 100120，2. 北京市勘察設計研究院有限公司，北京 100038）

崩塌是北京山區(qū)汛期最常見的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象，北京地區(qū)尤其西部和北部山區(qū)崩塌的形成主要與長期以來人類工程活動密切相關，通過工程實踐與經(jīng)驗積累，柔性防護網(wǎng)技術在國內(nèi)已經(jīng)使用的越來越多。這種以鋼絲繩為主要構成特征的SNS邊坡柔性防護系統(tǒng)，已在鐵路、公路、水電站、礦山、市政工程的崩塌落石、淺層坍滑、風化剝落和泥石流等坡面地質(zhì)災害防護中得到廣泛的推廣應用，本文以懷柔老公營崩塌治理工程為例，介紹了SNS柔性防護網(wǎng)在北京市邊坡防治工程中的應用。

懷柔；SNS柔性防護網(wǎng)；崩塌；邊坡防治工程

0 引言

崩塌是北京山區(qū)汛期最常見的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，北京市崩塌很發(fā)育，雖然造成的直接危害程度總體相對較小，但發(fā)災頻繁，具有突發(fā)性、隱蔽性的特點，其主要是對交通干線和少數(shù)村戶造成危害（劉連剛等，2008）。北京地區(qū)尤其西部、北部山區(qū)崩塌的形成主要與長期以來的人類工程活動密切相關，隨著首都經(jīng)濟建設的全面提速，北京山區(qū)掀起了工程建設的高潮，包括山區(qū)公路建設、景區(qū)建設、城市建設向山區(qū)的擴展等各項建設活動都導致了山區(qū)不穩(wěn)定邊坡的急劇增加，這些邊坡絕大部分的發(fā)災趨勢為崩塌災害。

起源于歐洲的SNS柔性防護系統(tǒng)，已100余年歷史，在崩塌治理、邊坡防護、泥石流治理、道路擋墻、攔渣、攔石、加固等工程中，得到了廣泛應用，20世紀90年代引入國內(nèi)，較早應用于鐵路、公路沿線的邊坡防護（王偉等，2006）。SNS柔性防護系統(tǒng)產(chǎn)品特點是屬于柔性結構，在不影響邊坡形態(tài)、綠化植被等自然景觀的情況下可以防止碎石崩落、水土流失，使用壽命50～100年，適用于永久性工程建設。近幾年，通過工程實踐與經(jīng)驗積累，柔性防護網(wǎng)技術在國內(nèi)使用的越來越多，這種以鋼絲繩為主要構成特征的SNS邊坡柔性防護系統(tǒng)，在鐵路、公路、水電站、礦山、市政工程的崩塌落石、淺層坍滑、風化剝落和泥石流等坡面地質(zhì)災害防護中得到了推廣應用（賀詠梅等，2006）。本文通過工程實例，系統(tǒng)的闡述SNS主動柔性防護網(wǎng)的設計要點、選型、特點，介紹其在巖質(zhì)高邊坡中的應用。

1 老公營村崩塌地質(zhì)災害特征

老公營崩塌危巖分布在老公營村北側的基巖斜坡和陡壁處，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，崩塌危巖帶所在坡面裸露總面積約5000㎡。3～4組結構面將巖體切割成塊狀體或碎裂狀，穩(wěn)定性較差，為崩塌災害發(fā)生奠定了基本條件。

工作區(qū)內(nèi)主要分布5處崩塌危巖帶，各崩塌危巖帶（體）分布詳見照片1，各崩塌危巖帶基本特征見表1。老公營村北側高陡邊坡危巖威脅緊鄰坡腳的52戶，166口人的生命財產(chǎn)安全（黃來源等，2011）。

照片1 老公營村北高陡邊坡危巖帶Fig.1 D angerous rock band on the north slope of Laogongying vallage

表1 老公營崩塌危巖帶一覽表Tab.1 List of dangerous rock in Laogongying collapse

2 柔性防護網(wǎng)的設計

2.1 治理工程總體設計

針對該地區(qū)不穩(wěn)定邊坡危害可能造成的損失及其地質(zhì)條件，為保持坡體穩(wěn)定，控制和減輕災害造成的損失，根據(jù)琉璃廟鎮(zhèn)老公營村北側邊坡高度較高、坡度較陡、邊坡頂部存在多處危巖體，邊坡上部巖體風化、破碎、節(jié)理發(fā)育的特征，提出采取以主動防護和被動攔擋相結合的措施為主，配合局部清除危巖和警示標識的綜合整治方案（黃來源等，2011）。此方案是將邊坡頂部及邊坡上寬緩處存在的危巖體進行人工清除，減輕中、小型危巖體隱患；將中上部風化、破碎嚴重存在多處危巖帶的邊坡采用主動防護系統(tǒng)進行主動防護，防治邊坡小型塊石崩落；在坡腳修筑攔擋網(wǎng)，對主動防護措施失效或主動防護區(qū)域以外塊石零星掉落的情況下進行被動攔擋；配合樹立醒目的警示標識，提醒相關人員崩塌災害危險。

2.2 治理工程分項設計

（1）局部清危

在斜坡中部寬緩地帶及頂部平臺，堆積若干小型孤石、塊石，其穩(wěn)定性差，且具備人工清除條件，應清除以消除隱患，清?？偡搅考s為270m3（表2）。清危體積為初步估算，實施過程采用信息法施工，以滿足防護工程需要為準。

（2）GPS2型SNS主動防護網(wǎng)

主動防護網(wǎng)系統(tǒng)常用于坡面崩塌、危巖、落石、風化剝落、溜坍、溜滑或塌落類地質(zhì)災害加固防護，其明顯特征是采用系統(tǒng)錨桿固定，并根據(jù)柔性網(wǎng)的不同，分別通過支撐繩和縫合張拉（鋼絲繩網(wǎng)和鐵絲格柵）或預應力錨桿（TECCO-65格柵）來對柔性網(wǎng)部分實現(xiàn)預張，從而對整個邊坡形成連續(xù)支撐，其預張拉作業(yè)使系統(tǒng)盡可能緊貼面并形成了抑制局部巖土體移動或在發(fā)生局部位移或破壞后將其裹縛（滯留）原位附近的預應力，從而實現(xiàn)其主動防護（加固）功能。

表2 各危巖帶清危體積統(tǒng)計表Tab.2 Removal volume statistics of dangerous rock

GPS2型SNS主動防護網(wǎng)施工周期短，對地形的適應性比較強，施工安裝比較靈活，使用年限一般為50年，適用于本治理工程。錨桿采用ф16mm鋼繩錨桿，錨孔孔徑為ф50mm，單根錨桿抗拔力不小于50kN。

主動防護網(wǎng)工程主要布設在斜坡上部陡峻和基巖出露地帶。通過現(xiàn)場調(diào)查，工作區(qū)內(nèi)區(qū)主要存在五處典型的危巖帶（體），防護面積3616m2（表3）。

（3）RXI型SNS被動攔擋網(wǎng)

SNS柔性被動防護網(wǎng)，是采用錨桿、鋼柱、支撐繩和拉錨繩等固定方式將鋼絲繩網(wǎng)形成柵欄形式的攔石網(wǎng)。被動攔石網(wǎng)采用柔性被動網(wǎng)，柔性被動網(wǎng)工程主要布設在坡腳空間有限，難于設置攔石墻位置處的斜坡較平緩地帶，系統(tǒng)組成見圖1。

根據(jù)《鐵路沿線斜坡柔性安全防護網(wǎng)》（TB/ T 3089-2004），被動網(wǎng)按其防護能力、特征構成和結構形式的不同分為三類17種型號，防護能級為150～2000kJ。根據(jù)工作區(qū)崩塌邊坡特征及防治目標，本次統(tǒng)一選用RXI型被動網(wǎng)。

表3 各危巖帶防護面積統(tǒng)計表Tab.3 Protection area of statistics of dangerous rock band

圖1 被動防護網(wǎng)系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of passive fence system

通過現(xiàn)場調(diào)查及落石運動路徑分析，模擬工作區(qū)內(nèi)邊坡松散塊體最大直徑1.2m，從坡頂?shù)袈渲疗履_攔擋網(wǎng)處最大落石沖擊動能范圍為22.5～522.72kJ，由于落石體積的不確定性和運動特征的復雜性，實際攔擋網(wǎng)需要選用防護級別遠高于模擬沖擊動能量級，所以選用防護最高能級確定為750 kJ，根據(jù)規(guī)范，對應的標準產(chǎn)品型號為RXI-075型的被動柔性網(wǎng)，其主要構成特征為D0/08/150鋼絲繩網(wǎng)（柱間距10m），網(wǎng)高3m，具體安裝位置見表4。

根據(jù)勘查報告，擬設被動網(wǎng)的坡腳處，崩坡積層厚度3～5m，鋼柱基礎設計埋深1.5m，采用C20細石砼基礎，M20水泥砂漿抹平。鋼柱間距10m，鋼柱高度3m。

3 柔性防護網(wǎng)的特點

3.1 SNS主動柔性防護網(wǎng)的特點

SNS主動柔性防護網(wǎng)是指采用鋼絲繩錨桿或鋼筋錨桿和支撐繩固定方式將金屬柔性網(wǎng)覆蓋在有潛在地質(zhì)災害的坡面上，從而實現(xiàn)坡面加固或限制落石運動范圍的一種防護網(wǎng)（鐵路沿線斜坡柔性安全防護網(wǎng)（TB/T3089-2004））。與其他類似邊坡防護工程采用傳統(tǒng)的邊坡防護措施相比，SNS主動柔性防護網(wǎng)具有以下特點：

表4 柔性被動網(wǎng)安裝位置控制點Tab.4 Installation position control points of passive fence system

（1）更好的貼合性。因金屬網(wǎng)的柔性特征，能更好貼合凹凸不平邊坡，能適應破碎巖塊大小不一的坡面；柔性網(wǎng)通過支撐繩和縫合線預張拉后，可以緊緊貼近坡面鋪展，這樣就形成了抑制局部巖土體失穩(wěn)的附加應力。

（2）轉(zhuǎn)化局部失穩(wěn)邊坡突出應力應變，整體承載。當有局部巖土體失穩(wěn)后對柔性網(wǎng)產(chǎn)生局部荷載時，荷載除了向鄰近錨桿傳遞，柔性網(wǎng)還能將局部應力向四周傳遞以充分發(fā)揮整體的防護能力，具有“局部受載，整體作用”的防護功能（李有志等，2004）。這就降低了對單根錨桿錨固力的要求。在傳統(tǒng)的噴錨防護結構中，由于混凝土等材料的剛性特征，一旦局部失穩(wěn)荷載較大，極易造成局部應力集中破壞。

（3）構件標準化，流水施工作業(yè)規(guī)范、效率高、工程造價低。SNS主動柔性防護系統(tǒng)構件都由工廠直接生產(chǎn)，現(xiàn)場主要是安裝工作，可進行流水施工作業(yè)，減輕了施工勞動強度，縮短了工期，提高了效率。SNS主動柔性防護系統(tǒng)的優(yōu)勢還在于可以不直接在危巖上進行鉆孔作業(yè)，而將錨桿設置在周邊的穩(wěn)定基巖上，利用柔性網(wǎng)的連續(xù)鋪掛和張緊來實現(xiàn)“包裹”式加固，從而避免了對危巖的擾動，保證了施工人員和設備的安全，避免了施工風險（賀詠梅等，2006）。

（4）有效解決防排水問題且環(huán)保、美觀。SNS主動柔性防護結構對大氣降雨和地下水自由排泄影響較小，避免了因地下水壓力的升高而引起的邊坡失穩(wěn)問題；同時，可以最大程度上保持原坡面自然景觀不變，即不破壞坡體的原始地貌，因此具有防災和環(huán)境修復的雙重優(yōu)點。傳統(tǒng)的漿砌石和噴錨護坡雖然也能達到護坡的作用，但工程存續(xù)期會出現(xiàn)一些問題，如防護結構與坡面分離；防護結構影響降雨及地下水排泄，從而使地下水壓力升高導致邊坡失穩(wěn)或防護結構破壞等。

（5）使用壽命長，維修方便。行業(yè)規(guī)范要求鋼絲繩網(wǎng)設計使用年限50年，與相應的傳統(tǒng)土木工程結構使用年限相當，而且如果鋼絲繩網(wǎng)某處發(fā)生破壞后，維修、替換較方便。

3.2 SNS被動柔性防護網(wǎng)的特點

SNS柔性防護系統(tǒng)中的被動防護網(wǎng)是一種非常新穎的徹底改變傳統(tǒng)的邊坡防護觀念的新技術產(chǎn)品（黃來源等，2009）。能夠?qū)⒐こ虒Νh(huán)境的影響降到最低點，其防護區(qū)域內(nèi)可以充分的保持土地、巖石的穩(wěn)固，通過人工實施植草、植樹的綠化作用。適用于任何復雜的地形，同時又不破壞原始地貌，產(chǎn)品呈網(wǎng)狀，視覺干擾下，便于人工綠化，利于環(huán)保，系統(tǒng)以鋼絲繩作為主要構成部分并以攔截爆破飛石、墜物等危害的柔性安全防護系統(tǒng)技術和產(chǎn)品（黃來源等，2012）。被動防護是在公路邊立一道鋼絲繩網(wǎng)和菱形網(wǎng)復合防護層，如有跌落的石頭將被網(wǎng)子擋住，保護下面的汽車等，這種方式應用于坡度小的山崖防護。

（1）構件標準化，施工流程規(guī)范、效率高、工程造價低。SNS被動柔性防護系統(tǒng)大部分構件由工廠直接生產(chǎn)，現(xiàn)場主要是安裝工作，因此施工簡便，減輕了施工勞動強度，縮短了工期，提高了效率。SNS被動柔性防護系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于可以最大限度節(jié)省坡腳施工空間，一般崩塌危巖坡腳距離受威脅的道路、 建筑等設施較近，往往不具備布置傳統(tǒng)的漿砌石擋墻，落石槽等土木工程的空間，而被動攔擋系統(tǒng)將只需開挖數(shù)量較少的立桿和拉錨基槽，或者直接固定在周邊的穩(wěn)定基巖上，利用柔性網(wǎng)的連續(xù)鋪掛來實現(xiàn)“攔擋”式防護。

（2）有效解決防排水問題且環(huán)保、美觀，占用空間小。SNS被動柔性防護系統(tǒng)同樣對大氣降雨和地下水的徑流和排泄影響較小，避免了因地下水壓力的升高而引起的邊坡失穩(wěn)問題；另外可以最大程度上保持原坡面自然景觀不變，即不破壞坡體的原始地貌，還可以配合工程種植相應的綠化植物，達到防災和環(huán)保的雙重效果。

（3）使用壽命長，維修方便。行業(yè)規(guī)范一般鋼絲繩網(wǎng)設計使用年限為50年，與相應的傳統(tǒng)土木工程結構使用年限相當，而且如果鋼絲繩網(wǎng)某處發(fā)生破壞后，維修、替換較方便，即使拉錨立柱或拉錨由于承接了較大荷載而發(fā)生破壞，相應的配件也較容易修復更換。

4 結論

（1）SNS柔性網(wǎng)防護系統(tǒng)的部件采用標準化工廠生產(chǎn)，材料性能穩(wěn)定，安裝方便快捷，施工簡單，易操作，防落物效果好，適用性廣。

（2）與傳統(tǒng)的全坡面防護方法施工方法相比，改變了原有施工工藝，克服了剛性防護施工中諸多弊端，采用模塊化安裝方式、縮短了工期和施工費用，同時又增添了邊坡景觀的美感。

（3）在進行SNS被動柔性網(wǎng)防護后，有效攔截了土石方開挖滾落的石頭，未發(fā)生一起安全事故，達到了防護效果。

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The Application of SNS Flexible Net in Beijing Slope Protection Project

HUANG Laiyuan1， ZHANG Liang1， CAO Guoqiang2
（1. Beijing Institute of Geology， Beijing 100120； 2. The Survey and Design Institute Co.， LTD.， Beijing 100120）

The food collapse in Beijing mountain area is one of the most common geological hazards， especially the collapse of the western， northern mountainous areas in Beijing is closely related to the long-term human engineering activities. Through engineering practice and experience accumulation， the fexible net technology has been used more and more in China. The SNS fexible protection net is mainly composed of steel wire rope， which has been used in the railway， highway， hydropower， mining， municipal engineering to prevent the collapses of the rockfalls， shallow slumping slide， weathering fake and the slope. Taking Huairou Laogongying collapse protection project as an example， this paper introduces the application of SNS flexible net in the slope protection project.

Huairou district； SNS fexible protection net； Collapse； slope protection project

U417.1

A

1007-1903（2016）03-0091-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.03.018

黃來源（1978- ），男，高工，主要研究方向：地質(zhì)災害的防治。E-mail： huangly78@126.com