結合工程實例談柔性防護網在危巖防護中的應用

劉武權

近年來，隨著我國各種景區的大開發，原有的自然災害（危巖崩塌）和人為活動引發的滑坡在旅游景區較為常見，為保證景區游客安全、節約投資，本文以我單位某項目采用柔性防護網防護危巖的工程實例，談談其防護設計過程與心得。

工程簡介。某項目景區，北東面約3000m3為斜坡地貌，斜坡的坡向總體朝向南西，斜坡坡度為40～60埃逼律洗嬖詼稈鹵咂攏？），陡崖邊坡至斜坡坡腳水平距離100～130m，垂直高度20～80m。陡崖邊坡為巖質邊坡，邊坡高20～55m，坡度為67～90埃咂慮閬蛭？20～250埃也愕那閬？0～60埃憬？～10埃也闈閬蚱綠迥冢聰蚱攏咂掄邐榷ㄐ越蝦茫捎詒咂律喜糠菅姨褰誒砹嚴斗⒂彝飴叮追⑸浪<熬扒飩ㄍ3黨 ⒐芾矸考壩慰偷陌踩S贍陳糜問亂稻治形以憾躍扒倍嘍稈冶咂鹵浪Q姨宓牧閾鍬涫⒌艨榻蟹闌し槳干杓啤？

設計處理范圍。根據旅游事業局的巖土工程設計委托書，本防護方案設計僅針對景區北東側陡巖邊坡M-N段崩塌危巖體的零星落石、掉塊進行柔性被動防護設計。

工作目的。根據初步設計山體防護工程中所述：邊坡下存在崩塌體重5～1000kg，崩塌體向下滾動碎裂、散體，滾動距離約5.00～40.00m，40.00m外未發現崩塌滾石。大洞河景區植被茂盛，對崩塌體向下滾動具有一定的天然防護作用。

根據場地工程地質條件和危巖崩塌落石的特性，崩塌體重按1000kg考慮，采用定性和定量相結合的方法分析計算柔性被動防護網的高度及寬度，并對防護方案進行分析，經設置柔性被動防護網后確保小于或等于1000kg的崩塌、掉塊區安全可靠。

場地地形、地貌及地層巖性

地形、地貌。景區范圍約11.92km2。制高點海拔1354m，最低海拔974m。所處地貌類型為巖溶地貌，以峰叢谷地為主，屬云貴高原向四川盆地湖南丘陵地帶過渡的東斜坡北段。

地層巖性。場區內出露地層為寒武系金頂山組灰—灰黃—灰紅色薄—中厚層云母質砂巖，邊坡以上為寒武系清虛洞組中厚層粉晶灰巖。邊坡的傾向為220～250埃咂縷露任？7～90啊Q也愕那閬？0～60埃憬？～10埃也闈閬蚱綠迥冢嫦蚱攏咂掄邐榷ㄐ越蝦謾？

根據山體防護工程及現場地調查，巖體發育結構面組數為3組（含層面），詳見表1節理裂隙統計表，組與組之間平均間距1.0～0.3m，結構面結合程度為一般，結構面類型為裂隙面。

已產生的崩塌體重在5～1000Kg之間，未對周邊的建筑及生命財產造成危害；已產生的崩塌體向下滾動碎裂、散體，滾動距離約5～40m，40m外未發現崩塌落石，體積最大約為0.4m3（既1000Kg），崩塌落石主要發生在下大雨后；根據已發生的崩塌特征，預測未產生的崩塌危巖體影響范圍在陡崖腳180m內，沿節理裂隙面破壞，體積在0.1～0.4m3之間，運動軌跡為自由墜落地帶（坡度在60～90爸洌鈾僭碩卮ㄆ露仍？0～60爸洌？

設計原則

本設計以保證治理后治理范圍內游客的安全為根本原則，同時兼顧技術上可行性、經濟上合理性、功能上優化的原則。因防護區在旅游景區內，即在保證陡崖邊坡防護范圍內安全的基礎上，盡可能不破壞現狀坡面植被，使邊坡防治工程措施盡量在視覺效果上與周圍環境融為一體。

安全性：由于坡腳擬建（構）筑物密集，人員活動頻繁，所規劃治理工程必須最大限度地保證防護區內擬建（構）筑物，人員的安全。盡可能消除或減少坡面松動巖塊的崩落，即使發生少（微）量滾落，也不能危及坡腳人員安全。

適用性：所規劃治理工程必須與邊坡情況相適應，同時兼顧景區優美，邊坡處理措施應盡可能不破壞原有地形地貌，處理后邊坡表面視覺效果好，并且在具備植物生長條件的地方不影響后期自然或人工綠化植被的生長。因此，不宜采用坡率法治理工程。

經濟性：在使用年限內盡量做到維護工作量小，并且在達到同等防護效果的前提下盡量節約治理資金，使工程的經濟性得到體現。

防護方案選擇

根據地質災害防治的一般方法，結合本區的實際，對該邊坡的防治進行方案論證。

治理危巖崩塌邊坡，常用的方法有：減緩邊坡坡度的坡率法；錨固技術對危巖進行加固處理；對危巖裂隙進行封閉、注漿；對懸挑的危巖、險石即時進行清除；對崖腔、空洞等進行撐頂和鑲補；有水活動地段設置排水系統；坡腳設置攔石墻、落石槽和防護網等。

根據前述設計原則，首先，上述方法中坡率法是顯然不適用的。其次，根據目前掌握的邊坡基本情況，邊坡坡頂已接近山頂，匯水面積不大，外圍排水系統可以省略。另外，坡面并未見明顯的崖腔、空洞，撐頂和鑲補的方法也不可能普遍適用。因防護區為旅游景區故攔石墻和落石槽影響美觀、施工時破壞植被等，此方案不適宜本工程。故本工程采用SNS防護網是較理想的防護方案。

防護方案設計

落石運動模式分析。根據場地的地形地貌和崩塌落石特征分析，防護區崩塌落石的運動形式為：自由墜落地帶（坡度在60～90爸洌鈾僭碩卮ㄆ露仍？0～60爸洌1敬畏闌で揪弒敢隕狹街中問健？

SNS防護網高度計算。本設計計算是根據胡厚田《崩塌與落石》第六章第三節進行計算，主要是計算落石運動軌跡與山坡坡面的最大偏離，從而確定SNS防護網的高度，其計算結果見如下。

根據最不利的剖面B—B剖面綜合考慮建立計算簡圖如圖2。

落石運動軌跡垂直方向對斜坡面的最大偏離計算如下：

（1）石塊從陡坡上墜落至坡腳時的速度為：

（2）石塊自坡腳向前運動的反射切線分速度為：

（3）落石運動至防護網設置位置處的速度為：

（4）石塊反射速度的方向與縱坐標軸間的夾角 為：

根據以上所求出的，由此得出SNS防護網的高度為：

落石的沖擊能量計算。邊坡下存在崩塌體重5～1000kg，崩塌體向下滾動距離約5.00～40.00m，40.00m外未發現崩塌滾石，故設計落石的沖擊能量時按1000kg計算。

設計計算是根據陳洪凱《危巖防治原理》第五章第六節公式5.63進行計算落石的沖擊能量（E）：

針對該防護區坡面的特點、落石的沖擊能量（E），根據《鐵路沿線斜坡柔性安全防護網》（TB/T3089-2004）表2選擇RXI-050型被動防護網。RXI-050型被動防護網配置及防護功能、構成要求分別見表2、表3。

鋼繩錨桿錨固體與地層的錨固長度計算。場地為寒武系金頂山組地層，巖性為灰—灰黃色薄—中厚層云母質砂巖。按《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2002）公式7.2.1-1和7.2.3計算錨桿錨固體長度：

——地層與錨固體粘結強度特征值（kPa），考慮到場地覆蓋層較薄，基巖節理裂隙發育，根據《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330～2002）表7.2.3-1取=380kPa；

——錨固體與地層粘結工作條件系數，對永久性錨桿取1.00；

——錨桿所受水平拉力標準值，因設計被網動高為6m，根據《鐵路沿線斜坡柔性安全防護網》（TB/T3089-2004）附表B.1取抗拔力為80kN，既H_tk=80kN；

a——錨桿傾角，取a=25敖屑撲恪？

根據計算結果，《鐵路沿線斜坡柔性安全防護網》（TB/T3089-2004）附表B.1中取值符合本工程設計要求，故建議鋼繩錨必錨入云母質砂巖地層，桿錨固體長度按《鐵路沿線斜坡柔性安全防護網》（TB/T3089-2004）附表B.1取值。

該項目按設計方案采用RXI-050型被動防護網進行防護，效果很好。常規危巖崩塌治理方法：減緩邊坡坡度的坡率法、錨固技術對危巖進行加固處理、對危巖裂隙進行封閉、注漿、對懸挑的危巖、險石即時進行清除、對崖腔及空洞等進行撐頂和鑲補等方法，一是影響美觀、施工時破壞植被；二是施工難度大；三是投資費用高。采用RXI-050型被動防護網進行防護突破了常規方法，大大降低投資成本，是景區危巖治理的優先考考慮的一種方法。