柔性防護(hù)網(wǎng)在山體崩塌治理工程中的選型及應(yīng)用

褚俞飛 杜恒

山西冶金巖土工程勘察總公司

柔性防護(hù)網(wǎng)在山體崩塌治理工程中的選型及應(yīng)用

褚俞飛 杜恒

山西冶金巖土工程勘察總公司

崩坍是山區(qū)常見的地質(zhì)現(xiàn)象，與人類工程的活動(dòng)具有很大聯(lián)系。目前在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下，柔性防護(hù)網(wǎng)已經(jīng)應(yīng)用到山體崩塌治理中。本文主要在SNS柔性防護(hù)網(wǎng)基礎(chǔ)上，以山西某工程為例，介紹了柔性防護(hù)網(wǎng)在山體崩塌治理工程的選型與應(yīng)用，希望可以給同類工程提供參考。

山體；崩塌；柔性防護(hù)網(wǎng)；選型

1 引言

省道坪曲線是山西省的重要交通干道，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)具有很大作用。其中K0～K19段位于陵川縣境內(nèi)，位于山嶺重丘區(qū)，路基依山傍河，上邊坡直立陡峭，無法滿足工程規(guī)定的邊坡率。目前邊坡巖體已經(jīng)發(fā)生了邊坡落石、滑塌等現(xiàn)象。同時(shí)受降雨天氣影響，導(dǎo)致省道坪曲線出現(xiàn)了多處地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)情，給當(dāng)?shù)厝嗣竦纳钤斐闪司薮笥绊懀仨毤皶r(shí)進(jìn)行治理。

2 柔性防護(hù)網(wǎng)選型與設(shè)計(jì)

2.1 工程治理方案

結(jié)合工程實(shí)際情況，制定柔性防護(hù)為主的措施，具體治理措施包括危巖清除、錨索加固、主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、錨噴防護(hù)及攔石墻等方面。首先，治理區(qū)域進(jìn)行危巖清除，避免施工過程中發(fā)生碎石掉落的安全隱患；其次，治理區(qū)域巖石風(fēng)化嚴(yán)重、支離破碎的部位進(jìn)行錨噴防護(hù)，然后對(duì)危巖邊坡塌落使用主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)治理。

2.2 SNS主動(dòng)防護(hù)選型與設(shè)計(jì)

第一，了解分類與特征。主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)類系統(tǒng)主要使用支撐繩、鋼絲繩網(wǎng)及錨桿進(jìn)行覆蓋或包裹危巖體，主要目的是控制風(fēng)化或破損引起危巖崩塌。如下圖1所示。如果從防護(hù)功能、能力及機(jī)構(gòu)等劃分，可分為多種形式，本次主要使用坡面錨固與固定形式作為選型設(shè)計(jì)。

圖1 SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)類系統(tǒng)分類

第二，比較主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)類系統(tǒng)。（1）鋼絲繩網(wǎng)類系統(tǒng)。該系統(tǒng)缺陷是：使用十字卡扣的材料為電鍍鋅，防腐能力較低；鋼絲繩交叉節(jié)點(diǎn)固定，鋼絲繩主要發(fā)揮網(wǎng)片柔性，加固中網(wǎng)片難以擰緊；近正方形承載力固定，不能調(diào)節(jié)外界荷載。（2）TECCO鋼絲網(wǎng)與SPIDER絞索網(wǎng)類系統(tǒng)。系統(tǒng)利用長(zhǎng)菱形網(wǎng)孔鏈?zhǔn)骄幹?，克服了鋼絲繩缺陷，實(shí)現(xiàn)了縱向承載力事前分配；（3）QUAROX絞索網(wǎng)類系統(tǒng)。系統(tǒng)具有鋼絲繩網(wǎng)近正方形網(wǎng)絡(luò)特征，克服了鋼絲繩網(wǎng)缺陷，荷載自適應(yīng)能力較強(qiáng)。（4）帶錨墊板鋼筋錨桿梅花形布置系統(tǒng)。鋼筋錨桿具有抗滑作用，梅花形解決了地區(qū)差異。錨墊板直接壓箱地面，提升了淺表層穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是重量大，在高邊坡不易攜帶施工；（5）鋼絲繩錨桿經(jīng)緯規(guī)則布置加固系統(tǒng)。系統(tǒng)主要存在以下缺陷：錨桿鉆孔位置影響內(nèi)網(wǎng)和支撐繩掛鋪平展程度及與巖面的貼合度。鋼絲繩錨桿柔性不易控制淺表層滑動(dòng)變形；

2.3 選型建議

受到山體高度、巖體破碎風(fēng)化與下行S331省道車輛通行的影響，增加了施工難度，本次主要使用鋼絲繩網(wǎng)類系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)，提高鋼絲繩網(wǎng)防腐能力，不固定鋼絲繩交叉節(jié)點(diǎn)，主要目的是自由調(diào)整荷載分布，滿足材料拉運(yùn)鋪設(shè)等操作需求。

3 主動(dòng)與被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)布置與確定

3.1 主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)布置與確定

經(jīng)過對(duì)工程實(shí)際情況分析發(fā)現(xiàn)，一般可從以下幾種情況進(jìn)行分析：當(dāng)危石塊較大時(shí)，可使用繩索網(wǎng)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，還要增設(shè)錨桿錨索；危石塊較小時(shí)，如果要滿足坡面加固和崩坍落實(shí)需求，可使用主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，并根據(jù)防護(hù)環(huán)境與條件制定綠化措施；在崩坍允許范圍內(nèi)發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，可應(yīng)用被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)。

布置系統(tǒng)方面時(shí)，如果坡面危巖石較多，可分片布置。局部出現(xiàn)特大巖堆時(shí)，可加強(qiáng)錨固。實(shí)際選型中主要根據(jù)落石直徑與地區(qū)情況確定。處理大量落石時(shí)，一般應(yīng)用主動(dòng)加固會(huì)消耗大量費(fèi)用，而且施工難度較大，容易對(duì)系統(tǒng)造成損壞；使用被動(dòng)防護(hù)時(shí)，受落實(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)影響，在緩坡路段會(huì)發(fā)生連續(xù)彈跳，施工難度較大。為防止石質(zhì)邊坡年久風(fēng)化落石，本次設(shè)計(jì)對(duì)上述路段邊坡進(jìn)行SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)防護(hù)，常規(guī)平均采用3m的錨桿，局部大塊危石坡面梅花形布置6m錨桿。

3.2 被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)類系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型

第一，特征與分類。被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)類系統(tǒng)一般以絞索網(wǎng)柵欄式入刑系統(tǒng)設(shè)置，避免落石滾下。被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)主要從防護(hù)能量與結(jié)構(gòu)形式可分為很多級(jí)別。系統(tǒng)主要使用鋼絲繩網(wǎng)、消能件、固定系統(tǒng)與鋼柱組成，系統(tǒng)柔性主要來源于從消能件、絞索網(wǎng)及支撐繩，可與系統(tǒng)柔性匹配。本次系統(tǒng)主要從彈跳高度與落石動(dòng)能進(jìn)行選擇，合理設(shè)置高度。

第二，比較被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)系統(tǒng)。（1）RXI系統(tǒng)鋼絲繩網(wǎng)類系統(tǒng)。該系統(tǒng)缺陷是：鋼絲繩交叉節(jié)點(diǎn)固定，吸收落石的動(dòng)能主要來源于鋼絲繩力學(xué)變形，沖擊力有限；鋼絲繩抗沖擊能力較低，需要的減壓環(huán)較多，導(dǎo)致維護(hù)工作量較大；減壓環(huán)式消能后需更換；近正方形網(wǎng)孔側(cè)承載力固定，不具有外界調(diào)節(jié)能力。（2）多跨單元與緩沖區(qū)。此種布置使用GBR與RXI中的獨(dú)立布置，消能集中在支撐繩兩端，減少了消能，同時(shí)消能件維護(hù)工作較少。（3）TECCO高強(qiáng)度鋼絲網(wǎng)與SPIDER繩索網(wǎng)類系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)用長(zhǎng)菱形網(wǎng)孔鏈?zhǔn)骄幹?，具有外荷載調(diào)節(jié)能力，抗沖擊力較強(qiáng)。（4）ROCCO環(huán)形網(wǎng)類系統(tǒng)。系統(tǒng)使用鏈?zhǔn)骄幹瞥删W(wǎng)，網(wǎng)變形能力主要依靠網(wǎng)環(huán)變形，外界荷載調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，抗沖擊能力較高。（5）GBE系統(tǒng)。系統(tǒng)使用多跨獨(dú)立布置與緩沖結(jié)構(gòu)，可選擇經(jīng)濟(jì)性能良好的網(wǎng)型；支撐繩應(yīng)用導(dǎo)引鋼輪方式懸掛，系統(tǒng)作用加大，投資充分利用的消能件減輕了系統(tǒng)維護(hù)。

3.3 柔性主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)施工工藝

第一、清理坡面：人工對(duì)坡面防護(hù)區(qū)域的浮土及浮石進(jìn)行清除；

第二、放線測(cè)量確定錨桿孔位（根據(jù)地形條件，孔間距可有0.3m的調(diào)整量），并在每一孔位處鑿一定深度不小于錨桿外露環(huán)套長(zhǎng)度的凹坑，一般口徑20cm,深20cm；

第三、鉆孔

A、錨孔鉆進(jìn)：成孔勻速鉆進(jìn)，嚴(yán)格控制鉆孔速度，以防止鉆孔彎曲和變形，鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，不停鉆，在停止進(jìn)尺的情況下，穩(wěn)鉆1-2分鐘；

B、造孔精度要求

a、孔徑誤差：造孔孔徑大于42mm；

b、孔深：錨孔設(shè)計(jì)深度大于5cm以上；

第四、灌漿及插入鋼繩錨桿。采用標(biāo)號(hào)不低于M20的水泥砂漿，宜用灰砂比1:1～1:1.2，水灰比0.45～0.50的水泥砂漿或水灰比0.45～0.50的純水泥漿。水泥宜用42.5普通硅酸鹽水泥，優(yōu)先選用粒徑不大于3mm的中細(xì)砂，確保漿液飽滿。在進(jìn)行下一道工序前，注漿體的養(yǎng)護(hù)不少于三天；

第五、上支撐繩安裝。在坡頂，以某一錨桿為起點(diǎn)，將上支撐繩反包并固定在該錨桿錨頭上，沿坡走向依次穿過相鄰錨桿錨頭，在穿過終點(diǎn)錨桿錨頭后將支撐繩拉緊，并以與起點(diǎn)同樣的方式反包固定。

第六、從上向下鋪掛Steelgird高強(qiáng)加筋網(wǎng)。將網(wǎng)片頂部繞過上支撐繩并折疊反包0.3～0.5m，用繩夾和絞合鋼絲對(duì)反包段進(jìn)行固定。每根加筋鋼絲繩處用兩個(gè)繩夾，其余部分用直徑? 2.2mm的絞合鋼絲進(jìn)行點(diǎn)扎，點(diǎn)扎間距15～20cm。水平相鄰網(wǎng)面采用直徑?2.2mm絞合鋼絲進(jìn)行點(diǎn)扎連接，點(diǎn)扎間距15～20cm。

第七、中下支撐繩安裝。參見上支撐繩的安裝方法，布置形式參見系統(tǒng)一般布置示意圖。單根長(zhǎng)度不宜大于25m。

4 質(zhì)量管理措施

為了提高工程質(zhì)量，還要從以下幾方面做起：第一，項(xiàng)目部設(shè)置質(zhì)檢小組，對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收，一旦發(fā)現(xiàn)問題必須及時(shí)解決。第二，做好工程質(zhì)量管理，由項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)組織全體職工學(xué)習(xí)各種技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和施工安全的結(jié)合，以優(yōu)質(zhì)、高速、低成本的方式建設(shè)高質(zhì)量的工程。第三，成立質(zhì)量管理體系，從原材料采購(gòu)、使用、組織方案制定、施工工藝等進(jìn)行監(jiān)督，管理好各個(gè)環(huán)節(jié)。

5 結(jié)束語

目前SNS柔性系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用到山體崩塌落石防護(hù)中，可以給工程人員提供較多的設(shè)計(jì)方案。實(shí)際操作中，必須對(duì)地區(qū)邊坡形態(tài)、區(qū)域與保護(hù)體關(guān)系、邊坡病害調(diào)整及技術(shù)等因素進(jìn)行考慮，然后合理選型，得到最佳的防治效果?，F(xiàn)階段，山西崩塌已經(jīng)成功將入柔性防護(hù)網(wǎng)應(yīng)用到實(shí)踐中，在保證當(dāng)?shù)氐孛才c植被不受影響的前提下，解決了山體崩塌地質(zhì)災(zāi)害問題，值得同類工程進(jìn)行借鑒。

[1] 姚萬森;王彥靜;耿萬青.柔性防護(hù)網(wǎng)在張家口西太平山崩塌W19危巖體治理工程中的應(yīng)用[J].交通科技,2016(5).

[2] 黃來源;曹國(guó)強(qiáng).SNS柔性防護(hù)網(wǎng)在北京崩塌防治工程中的應(yīng)用[J].城市地質(zhì),2016(3).

[3] 金志偉,鄧永煌.SNS主動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)在邊坡防護(hù)中的應(yīng)用[J].土工基礎(chǔ),2014(2).

[4] 李有志.論SNS邊坡柔性防護(hù)工程實(shí)踐中的幾個(gè)問題[J]中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2014(5).

[5] 賀詠梅;彭偉;陽友奎邊坡柔性防護(hù)系統(tǒng)的典型工程應(yīng)用[J]巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2013(6).