硤石山邊坡SNS主動柔性防護系統綜合治理技術

羅 偉

（河南省地質礦產勘查開發局第四地質探礦隊，河南鄭州 450001）

硤石山邊坡SNS主動柔性防護系統綜合治理技術

羅 偉

（河南省地質礦產勘查開發局第四地質探礦隊，河南鄭州 450001）

介紹了310國道硤石山邊坡采用SNS主動柔性防護系統的工程實例，提出了該系統的設計方案及施工工藝。綜合治理實踐表明，SNS主動柔性防護技術具有可靠、安全和施工簡便、速度快、投資小、環保等優點。

SNS主動柔性防護;邊坡治理;綜合治理

1 概述

擬治理的邊坡在310國道的陜縣硤石段，來往車輛頻繁。該邊坡時有發生巖塊墜落和崩塌現象，2008年7月因硤石山邊坡巨石滾落造成一輛轎車被砸、當場2人死亡1人重傷的惡性事故，地方公路部門經濟損失嚴重。2008年10月，受三門峽市公路局的委托，我單位承擔了該邊坡的勘查治理施工任務，并提交了幾個治理方案。由于不能中斷通行以及施工安全保障、經濟性的綜合考慮，經過有關專家、技術人員的充分論證，最終選擇局部邊坡采用SNS（Safety Netting System）主動柔性防護系統為主的綜合治理方案。SNS主動柔性防護系統在豫西山區道路屬于首次使用，且豫西山區邊坡地質條件幾近類似，通過該工程的實施，為今后該地區的推廣起到了示范作用。

該邊坡屬人工開挖形成的巖質高邊坡，邊坡高度在11.6～41.9 m之間，坡度48°～90°，邊坡段全長約440 m，位于半徑140 m彎道上;邊坡巖土體為強風化鮞狀灰巖、泥頁巖、砂巖及碎石坡積物。受地質構造運動影響，巖體受到強烈擠壓，裂隙、節理發育，形成破碎的危巖體，誘發的主要地質災害種類為危巖墜落和崩塌。

2 場區工程地質條件評價

2.1 邊坡地層

硤石高邊坡大致可分為3個地質區段。

Ⅰ區段:巖性主要為鮞狀灰巖，坡向在286°～296°之間，坡角在64°～72°之間，裂隙很發育，以豎向裂隙為主。豎向裂隙走向為298°，傾角近90°，裸露裂隙寬度多在1～20 cm，最大可達50 cm;水平裂隙走向26°，傾角19°～24°，裸露裂隙寬度多在0.5～5 cm，裂隙內有石英脈充填。由于節理縱橫交錯，形成X型巖塊，受雨水沖刷，裂隙充填的膠結物流失，在振動、應力平衡破壞的情況下，易造成危巖墜落和崩塌災害。

Ⅱ區段:為擠壓破碎的褶皺帶，下部巖性主要為互層的泥頁巖和砂巖，上部有少量破碎的灰巖，坡向在282°～298°，坡角在70°～90°。泥頁巖產狀 215°～230°∠12°～37°，砂巖產狀 205°∠18°，灰巖產狀192°∠37°。塊石的體積較小，受振動和風化作用，巖體呈小體積剝蝕墜落，形成落石和崩塌。

Ⅲ區段:下部為坡積物碎石體邊坡，巖性主要為灰巖，坡向在 200°～289°之間，坡角在 48°～88°之間，灰巖產狀215°∠25°。裂隙內有少量粘土充填，膠結性差，易形成碎落或坡面溜坍;上部為順層砂巖和鈣質結核層，受雨水沖刷，在自重壓力下巖塊易發生坡面溜坍。

310國道硤石山高邊坡段完全具備了崩塌、落石形成的條件:邊坡坡度大，節理發育，構造面臨空且傾角較陡，雨水沖刷裂隙等因素。

2.2 邊坡穩定性分析

采用SNS主動柔性防護系統治理區的危石主要為軟硬相間的砂巖、頁巖互層，在長期風化及雨水沖刷作用下，頁巖風化較快而先脫落，使位于上方而風化較慢的危石懸空重疊在上方，在這種情況下，危石的穩定與否取決于裂隙面的抗剪強度。設下塊危石的寬度為a，高度為d，懸臂長b，巖體容重為r，則拉應力為:

式中:Fs——危巖的安全系數;Rt——巖石的抗拉強度。

一般情況下，完整的巖石具有較大的抗拉強度，懸臂較小時尚不致使其墜落。但是當產生最大彎矩附近的巖石中有裂隙面或有裂紋時，巖石的抗拉強度將大大減低，將導致在這個面上發生破壞而發生塊石墜落。

式（1）表示上一塊巖石能自己穩定，對下一塊無影響的情況。如必須考慮上一塊巖石的影響，計算時可根據具體情況適當加大d值后再驗算。

根據現場情況，利用式（2）計算出危巖的安全系數Fs在0.95～1.05之間，處于極限穩定狀態。

3 治理方案

本次邊坡以防治崩塌、落石為主，根據該邊坡巖體特征、破壞形式及經濟性等方面綜合考慮，建議邊坡局部區域采用SNS主動柔性防護系統為主的治理方案:

（1）適當挖方削坡并清理危石，降低邊坡高度與坡度，做二級階梯式邊坡;

（2）采用SNS主動柔性防護系統，即一種鋼絲繩網為主要構件，用于攔截坡面崩塌、落石的柔性攔截遮擋結構，采取主動覆蓋形式對崩塌落石進行防治;

（3）在邊坡底部和二級平臺上設截水溝，并做好邊坡排水措施，防止水沖刷破碎巖石裂隙;

（4）對局部坡面、坡腳臨空面采取嵌補支撐加固措施，即采用漿砌片石、現澆混凝土結構填補和支撐懸空的危巖。

綜上所述，我們依據安全性，從技術上可行性、經濟上合理性及施工難度等方面考慮，分段采用不同的治理方案，具體如下:

Ⅰ區段主要采用清理危巖、在坡腳增設漿砌石護墻的方法進行治理。即先把破碎、松動的巖體清除;一些大塊巖體雖已懸空而不易清除的，采用嵌補支撐措施，在坡腳增設漿砌石護墻來填補和支撐懸空的危巖;對裂隙較大及裂隙充填物沖刷、流失嚴重區域采用灌注砂漿措施進行充填。

Ⅱ區段主要采用清理危巖、局部放坡及SNS主動柔性防護系統的方法進行治理。即適當挖方削坡并清理危石，降低邊坡高度與坡度，修整已有二級階梯式邊坡;在邊坡底部及二級平臺上設截水溝和防護欄，利用有利位置將截水溝匯水排至路基以外，截水溝寬1～1.5 m;最后在該區段增設SNS主動柔性防護系統。

Ⅲ區段主要采用清理危巖、放坡、部分區域采用SNS主動柔性防護系統的方法進行治理。即適當挖方削坡并清理危石，降低邊坡高度與坡度，做二級階梯式邊坡，坡比控制在1∶0.5左右，臺階寬約5 m。

在二級平臺上設截水溝，利用有利位置將截水溝匯水排至路基以外，截水溝寬約1～1.5 m，詳見圖1。

4 施工技術

4.1 施工順序及工藝

清除危巖、錨桿定位、鉆鑿錨桿孔、錨桿錨固、縱橫向支撐繩安裝、格柵網與鋼絲網繩縫合張拉。

4.2 SNS主動柔性防護系統布置和選型

主動防護系統的柔性網與危石或坡面間依靠錨桿來實現力的傳遞，因此，錨固設計極為重要。一般條件下，系統布置時，對于危石分片集中分布的坡面，可分片布置，而對危石分散隨機分布的坡面，宜將系統連續布置。對于局部的特大危石或危石堆，在系統連續布置的基礎上，可采用相應加強錨固措施予以局部加強。

圖1 施工治理平面示意圖

圖2 SNS主動柔性防護系統圖

4.3 施工參數及質量控制

4.3.1 錨桿施工

4.3.1.1 錨桿參數

根據邊坡地質巖體特征和地質勘察數據，設計錨桿長度為2.5～6.0 m，孔徑≮45 mm，錨桿間距≯4.5 m，帶鋼絲繩網系統上沿錨桿的設計抗拔力≮50 kN，其余錨桿設計抗拔力≮30 kN;頂部采用長度≮3.0 m的鋼絲繩錨桿錨固處理，錨桿向上傾斜10°，最下一排錨桿距坡腳平均4.0 m左右。

4.3.1.2 定位成孔

預先對坡面防護區域的浮土、浮石進行清除，從防護區域下沿中部開始向上和兩側放線測量確定錨桿孔位，采用氣腿式風鉆成孔，按設計深度鉆鑿錨桿孔并清除孔內粉塵進行清孔，孔深應比設計錨桿長50 mm以上，孔徑≮45 mm;當受巖體限制時，構成每根錨桿的兩股鋼繩可分別錨入2個孔徑≮35 mm的錨孔內，形成人字形錨桿，兩股鋼繩間夾角為15°～30°，以達到同樣的錨固效果。

4.3.1.3 注漿錨固

清孔完畢并插入錨桿，錨桿必須置于鉆孔中心位置后方可灌漿。應采用標號不低于M20水泥砂漿，灰砂比1∶（1～1.2）、水灰比0.45～0.5，注漿壓力≮0.4 MPa，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，優先選用粒徑≤3 mm的中細砂，以確保漿液飽滿。為防止注漿體發生體縮，應摻入適量微膨脹早強劑。在施行下一道工序前，注漿體養護時間≮3天。根據邊坡巖石性質，錨桿與注漿體容許粘結強度為0.12 MPa，極限粘結強度為0.35 MPa。

4.3.2 掛網施工要求

（1）安裝縱橫向支撐繩，張拉緊后兩端各用2～4個繩卡與錨桿外露環套固定連接。

（2）從上向下鋪掛格柵網，格柵網間重疊寬度≮5 cm，兩張格柵網的縫合，格柵網與支撐繩間用1.2 mm鐵絲按1 m間距進行扎結。

4.4 漿砌石護墻

采用清理危巖、在坡腳增設漿砌石護墻的方法進行治理。即先把破碎、松動的巖體清除;一些大塊巖體雖已懸空而不易清除的，采用嵌補支撐措施:在坡腳增設漿砌石護墻來填補和支撐懸空的危巖;對裂隙較大及裂隙充填物沖刷、流失嚴重區域采用灌注砂漿措施進行充填。

Ⅰ區段一些大塊巖體已懸空，在重力或過往車輛震動情況下有失穩形成落石的可能，因此在坡面、坡腳臨空面處采取坡腳增設漿砌石護墻的加固措施。

采用漿砌石護墻時，漿砌石一律采用座漿砌筑的方法。采用 M10漿砌塊石結構，毛石強度≮MU40，安全等級為二級，施工控制質量為B級。底層先鋪5 cm左右的稠砂漿后，再安放底部塊石。兩層塊石盡量錯縫搭砌，不留有通縫、干縫，每兩層塊石初步找平一次。接縫以塞入碎石的砂漿填補，漿要飽滿。砌體灰縫寬度≯2 cm。面石尾石留有足夠的長度，使其與填心石聯結堅固。

4.5 截水溝

在二級平臺適當位置上設截水溝，截水溝采用梯形截面，斷面尺寸為:上寬為1.5 m，下底寬為0.6 m，高為0.6 m，兩側坡度均為1∶0.75。截水溝采用漿砌片石砌筑，M10砂漿抹面。

4.6 綠色工程

為美化治理區周邊環境，在Ⅲ區和其它局部區域進行綠化，進行植被固土，防止水土流失，碎石失穩。

治理前后的效果如圖3、4所示。

圖3 治理后情況

5.2 錨桿的錨固力

對于端頭錨固式和摩擦式錨桿應做拉拔試驗，當被檢測錨桿的錨固力符合下式條件時說明錨桿質量合格。當錨桿的抗拔力不符合要求時，要采用加密錨桿的方法予以補強。

式中:Tan——同批n組試件抗拔力的平均值，kN;Td——錨桿的設計錨固力，kN;Tamin——同批 n組試件抗拔力的最小值，kN

5 質量檢驗

5.1 注漿體的質量

被檢驗的注漿體一般應在施工現場提取，也可按施工時的配比來制作試件，在現場環境下養護28天，其抗壓強度不應小于設計要求。砂漿錨桿注漿的密實度宜使用無損傷檢驗的方法進行檢驗。

圖3 治理前情況

6 結語

（1）本次治理方案針對性的優化選用了SNS主動柔性防護技術，工程造價僅為掛網噴錨等技術的1/4，受到甲方好評。

（2）通過近2年的使用和驗證，該工程效果優良，危巖孤石被固定，植被大幅度覆蓋，為今后該地區類似工程提供了可靠的施工經驗。

（3）現行國家技術經濟政策，要求我們巖土工作者，作到技術先進，經濟合理，確保工程質量，提高經濟效益。本工程的實踐表明，有許多工程方面的問題，要在不斷創新、不斷改進、再實踐中不斷應用推廣。

［1］ GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術規范［S］.

［2］ JTGF 801-2004，公路工程質量檢驗評定標準［S］.

［3］ JT/T 528-2004，公路邊坡柔性防護系統構件［S］.

［4］ 梁炯均.錨固與注漿技術手冊［M］.北京:中國電力出版社，1999.

［5］ 鄭穎人，等.邊坡與滑坡工程治理［M］.北京:人民交通出版社，2010.

Technology of Comprehensive Treatment with SNS Active Flexible Protective System in Xiashishan Slope

LUO Wei（No.4 Geological Exploration Party，Henan Provincial Bureau of Geo-exploration and Mineral Development，Zhengzhou Henan 450001，China）

The paper introduced the engineering case of slope treatment with SNS active flexible protective system in Xiashishan slope by National Highway 310 and described the design plan and construction technology of the system.The practice of comprehensive treatment showed that the SNS active flexible protective system has the advantages of reliability，safety，easy operation，fast-speed，less investment and environmental protection.

SNS active flexible protection;slope treatment;comprehensive treatment

U418.5+2

A

1672-7428（2012）01-0073-04

2011-07-11;

2011-11-03

羅偉（1972-），男（漢族），河南信陽人，河南省地質礦產勘查開發局第四地質探礦隊工程師，勘查技術與管理專業，從事鉆探工程、巖土工程、勘查施工及技術管理工作，河南省鄭州市科學大道81號，lw970401@126.com。