SNS 柔性防護系統在高邊坡地質災害治理中的應用

樓莉莉，王洪林

(四川準達巖土工程有限責任公司，四川成都 610072)

1 工程概況

桐雅公路是二灘水電站建設時期修建的對外專線公路，位于雅礱江右岸，從桐子林大橋至攀枝花市雅江橋，全長14.7 km，設計為礦山二級公路，路基寬度為10 m，路面寬度為9 m，全線通車時間為1993年1月。橄欖坡位于桐雅公路K4+940～K5+060段，高程為1200～1300 m 左右，公路至橄欖坡坡頂最大高差約270 m，路面至雅礱江水面高差40 m 左右。高陡邊坡的崩塌落石(尤其在雨季)給公路運行維護、車輛、行人的安全造成了很大的影響，也對公路路面造成了一定的損壞，對其進行防護至關重要。

2 防護設計方案

橄欖坡坡高壁陡，尤其是高程1150 m 以上，坡度達65°以上，形成陡壁，崩塌塊石主要產生于此處。針對橄欖坡地形地質條件，設計采用被動防護系統為主，主動防護為輔的防護措施。筆者在文中僅介紹了被動防護系統的設計方案及安裝方法。

SNS 系統是我國從瑞士引入的一種以熱鍍鋅高強度鋼絲繩網為主要構成的柔性防護系統，其主要采用主動覆蓋和被動攔截兩大基本形式實現對崩塌落石、坡面風化剝落等地質災害的防治，以落石所具有的沖擊動能這一綜合參數作為最主要的設計參數，對地形地貌有較廣泛的適應性，可實現部件的工廠化生產和標準化安裝，為崩塌落石的整治提供了一種非常可行的方法。

2.1 危石沖擊動能計算

計算公式:

單一坡度的山坡危石運動速度計算公式:

式中 H 為危石墜落高度，m;g 為重力加速度，m/s2;α為山坡坡度角，(°);K 為阻力特性系數，m，其計算公式見表1;ε為速度系數;μ為系數;η為系數，取1.1。

以樁號DK5+015～DK5+064段為計算示例，取上部高處質量為800 kg 為代表的危石作為研究對象，取H=200 m，α=65°，計算可求得Vj=51.96 m/s，E=1296 kJ。據此，在1100 m 高程處選擇能級為1500 kJ 的RXI-150型防護網能滿足要求。

表1 阻力特性系數K 值表

2.2 被動防護網布置

根據橄欖坡的地質條件及落石特征，依據具體計算，在高程108～1082 m、樁號DK5+015～DK5+064;高程1098～1100 m、樁號DK5+070～DK5+120;高程1085～1090 m、樁號DK5+197～DK5+325布置三段RXI-150型SNS 被動防護網，柱高4 m、柱間距10 m。在高程1085～1090 m、樁號DK5+140～DK5+197段布置RXI-200型SNS 被動防護網，柱高4 m，柱間距10 m。考慮到危石騰越、地形等因素，在邊坡下部DK4+957～DK5+017、DK5+150～DK5+306兩段擋墻上，以及高程1063 m，樁號DK5+169～DK5+235段;高程1067 m，樁號DK5+140～DK5+163段;高程1065 m，樁號DK5+076～DK5+104段布置RXI-100型SNS 被動防護網，柱高3 m，柱間距10 m，用以攔截騰越過第一道防護網的危石。

3 SNS 被動防護系統的安裝方法

被動防護系統是一種能攔截和堆存落石的柔性攔石網，能在系統的設計能力范圍內完全吸收落石的動能并將其轉變為系統的變形能而加以消散，它由鋼絲繩網、固定系統(基座、錨桿、拉錨繩、支撐繩)、減壓環和鋼柱構成(圖1)。系統的柔性主要來自鋼絲繩網、支撐繩和減壓環等結構，鋼柱與基座間采用可動鉸連接以確保整個系統的柔性匹配。

圖1 SNS 被動防護系統結構圖

3.1 基座錨固安裝

高邊坡落石產生的沖擊力通過鋼絲繩網傳遞給鋼柱，因此，鋼柱的穩定性是SNS 防護系統有效攔截落石的保證。鋼柱的固定采用混凝土基座或錨桿(在漿砌石擋墻上的基座)。

首先，對鋼柱和錨桿基礎進行測量定位，開挖至基巖并鉆鑿錨桿孔，插入錨桿錨固后進行基礎混凝土澆筑，待混凝土強度達到50%后，將基座套入地腳螺栓并將螺帽擰緊。

3.2 鋼柱及拉錨繩的安裝

將鋼柱順坡向上放置，使鋼柱底部位于基座處，把上拉錨繩的掛環掛于鋼柱頂端掛座上，然后將上拉錨繩的另一端與對應的拉錨桿環套連接并用繩卡固定，將鋼柱緩慢抬起并對準基座，將鋼柱底部插入基座，最后插入連接螺桿并擰緊。通過上拉錨繩按設計方位調整好鋼柱方位，拉緊錨繩并用繩卡固定。側拉錨繩及下拉錨繩的安裝方法同上拉錨繩，只是在上拉錨繩安裝好后進行。

3.3 上、下支撐繩的安裝

(1)上支撐繩的安裝方法。

將第一根上支撐繩的掛環端暫時固定于端柱(分段安裝時為每一段的起始鋼柱)的底部，然后沿平行于系統走向的方向上調支撐繩并放置于基座的下側，將減壓環調節就位(距鋼柱50 cm，同一根支撐繩上每一跨的減壓環相對于鋼柱對稱布置)，將該支撐繩掛環于端柱的頂部掛座上。在第二根鋼柱處，用繩卡將支撐繩固定于掛座的外側(僅用30%標準緊固力)。在第三根鋼柱處，將支撐繩放在掛座的內側，如此相間安裝支撐繩在基座掛座的外側和內側，直到本段最后一根鋼柱并向下繞至該鋼柱基座的掛座上，再用繩卡暫時固定。調整減壓環位置，當確定減壓環全部正確就位后拉緊支撐繩并用繩卡固定。第二根上支撐繩和第一根的安裝方法相同，只不過是從第一根支撐繩子的最后一根鋼柱向第一根鋼柱的方向后向安裝而已，且減壓環位于同一跨的另一側;在距減壓環40 cm 處用一個繩卡將兩根上支撐繩相互連接(僅用30%標準緊固力)。

(2)下支撐繩的安裝。

將第一根下支撐繩的掛環掛于端柱基座的掛座上，然后沿平行于系統走向的方向調直支撐繩并將其放置于基座的外側，將減壓環調節就位(距鋼柱約50 cm，同一根支撐繩上每一跨的減壓環相對于鋼柱對稱布置);在第二個基座處，用繩卡將支撐繩固定于掛座的外側(僅用30%的標準緊固力);在第三個基座處，將支撐繩放在掛座內下側。如此相間安裝支撐繩在基座掛座的內下側，直到本段最后一個基座并將支撐繩纏繞在該基座的掛座上，再用繩卡暫時固定。檢查確定減壓環全部正確就位后拉緊支撐繩卡固定。按上述步驟安裝第二根下支撐繩，但需反向安裝且減壓環位于同一跨的另一側。在距減壓環約40 cm 處用一個繩卡將兩根底部支撐繩相互連接(僅用30%標準緊固力)，如此在同一掛座處形成內下側和外側兩根交錯的雙支撐繩結構。

3.4 鋼絲繩網的安裝

將鋼絲繩網按組編號，并在鋼柱之間按照對應的位置展開，用一根多余的起吊鋼繩穿過鋼絲繩網上的圓網孔(同一跨內兩張網同時起吊)，一端固定在一根臨近鋼柱的頂端，另一端通過另一根鋼柱掛座繞到其基座并暫時固定。用緊繩器將起吊繩拉緊，直到鋼絲繩網上升到上支撐繩的水平為止，再用多余的繩卡將網與上支撐繩暫時進行松動連接，同時也可將網與下支撐繩暫時連接以確保縫合時更為安全，此后，起吊繩可以松開抽出。重復上述步驟，直到全部鋼絲繩暫時掛到上支撐繩上為止，并側向移動鋼絲繩網使其位于正確位置。將縫合繩按單張網周邊長的1.3倍截斷，并在其中點作標記。鋼絲繩網的縫合從系統的一端開始，先將縫合繩中點固定在每一張網的上緣中點處的支撐繩上，從中點開始用一半縫合繩向左逐步將網與兩根支撐繩纏繞在一起。最后，用繩卡將縫合繩與鋼絲繩網固定在一起，繩卡應放在離縫合繩末端約0.5 m 的地方，縫合繩的另一半從網上緣中點開始向右縫合，直到與另一張網交界的地方轉而向下將兩張網縫合在一起，當其到達下支撐繩時轉向該張網并與兩根支撐繩纏繞在一起，最后使左右側的縫合繩端頭重疊1 m。

3.5 格柵的安裝

將格柵鋪掛在鋼絲繩網的內側，上側緊貼上支撐繩，用扎絲與上支撐繩縫合，格柵底部沿斜坡向上鋪設0.5 m 左右，并為使下支撐繩與地面間不留縫隙，用一些石塊將格柵底部壓住，每張格柵間疊蓋約5 cm，用扎絲將格柵固定到網上，扎結間距不大于1 m。

4 結語

桐雅公路橄欖坡邊坡SNS 防護系統自2009年5月施工完畢，兩年多時間，有效攔截了邊坡上部山體的崩塌塊石，保證了邊坡下部桐雅公路的正常運行和車輛、行人的安全。

對于被動防護網邊坡內側堆積的所攔截落石需要定期或不定期派人清理，以保證被動防護系統一直發揮有效的攔截作用。

SNS 被動防護系統尤其適用于主動防護網、錨噴支護等難以施工的高陡邊坡，其施工工期短，攔截性能安全、可靠，現已廣泛應用于鐵路、公路、水利水電、地質災害治理等工程的邊坡防護施工中。

［1］張力.長河壩電站右岸高邊坡安全防護網的設計與施工［J］.山西建筑，2009，35(21):361～362;

［2］鐵路沿線斜坡柔情安全防護網，TB/T3089-2004［S］.