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1、高边坡坡面柔性防护技术初探第32卷第8期?96?2006年4月山西建筑SHANXIARCHITECTUREV_o1.32No.8Apt.2006文章编号:10096825(200608009602高边坡坡面柔性防护技术初探李志斌摘要:结合工程实例,探计了SNS柔性防护技术特点及SNS主动防护系统的原理,阐述了沙窝子高边坡分区及坡面防护设计的具体方案,论述了施工质量现场检验的内容,研究了该防护系统的优势.关键词:高边坡,坡面稳定,防护中图分类号:U416.14文献标识码:A引言沙窝子高边坡位于国道317,213都江堰至汶川公路新建路段,桩号K74+783K75+191,为岷江沙窝子右岸,路面设计
2、标高l318ml319m,边坡坡高约150rB,岩体强风化破碎,坡面稳定性差,需防护面积达42731m2.2004年2月都汶路开工后,沙窝子边坡开始开挖清方,清除l号滑坡滑体,危岩及卸荷拉裂岩体后,坡面植被遭到破坏,加上裸露的岩(土)质边坡构造裂隙及小断层发育,岩体破碎强风化,岩体结构呈碎裂结构,坡面稳定性较差,雨季常发生崩塌及滚石,威胁施工安全.尤其是起风时,坡面扬尘及落石十分严重,直接威胁到陡坡上施工人员的生命安全.加之边坡高陡,滚石弹跳已到坡脚公路面,直接威胁到公路行车安全.落石高度(144m)及落石范围(长390m)扩大后,坡面角砾砂粒扬尘和陡坡滚石弹跳上公路已成为公路行车安全的直接隐
3、患.1坡面防护设计1.1SNS柔性防护技术特点SNS(SMetyNettingSystem)柔性防护系统是利用钢绳网作为主要构成部分来防止崩塌落石危害的柔性安全防护系统,其与以圬工结构为代表的传统方法的主要差别在于系统本身具有的柔性和高强度,更能适应于抗击集中荷载和高冲击荷载,且在大量的室内外试验和理论分析计算基础上建立的标准化部件形式,使系统的设计计算原理趋于科学化和标准化.此外,系统设置后的较小视觉干扰和最大限度的维持原始地貌和植被,同时可进行人工绿化,在美化环境方面的社会效益是其他方法无法比拟的.该系统包括主动系统和被动系统两个类型,主动防护系统通过锚杆和支撑绳固定方式将钢绳网覆盖在有潜
4、在崩塌落石灾害的坡面上,从而通过阻止崩塌落石发生或限制崩岩运动范围来实现防止崩塌落石危害的目的.根据都汶公路边坡的地质条件和潜在落石特征,选用SNS主动系统对边坡进行了防护.1.2SNS主动防护系统的原理该系统在作用原理上类似于喷锚和土钉墙等面层护坡体系,但因其柔性特征能使系统将局部集中荷载向四周均匀传递以充分发挥整个系统的防护能力,即局部受载,整体作用,从而使系统能承受较大的荷载并降低单根锚杆的锚固力要求.此外,由于系统的开放性,地下水可以自由排泄,避免了由于地下水压力的升高而引起的边坡失稳问题;该系统除对稳定边坡有一定贡献外,同时还能抑制边坡遭受进一步的风化剥蚀,且对坡面形态特征无特殊要求
5、,不破坏和改变坡面原有地貌形态和植被生长条件,其开放特征给随后或今后有条件并需要实施人工坡面绿化保留了必要的条件,绿色植物能够在其开放的空间上自由生长,植物根系的固土作用与坡面防护系统结为一体,从而抑制坡面破坏和水土流失,反过来又保护了地貌和坡面植被,实现最佳的边坡防护和环境保护目的.1.3沙窝子高边坡分区及坡面防护设计该边坡坡面防护范围K74+790K75+150,高程l319m1445m;实际防护面积42731m2.拟采取SNS主动网防护为主,合理布置被动网和坡脚挡墙,以达到坡面防护效果.A区属基本稳定区,是指1号滑坡后缘边坡和飞石区以上的坡体,现坡面上植被较发育.基本不存在危岩体,坡面未
6、见变形裂缝,也没有垮塌现象.但在坡高l455m以上,桩号K75+095-K75+135段,边坡局部存在碎落现象,发生频率不高,但落石对公路安全运营威胁较大.拟在桩号K75+095K/5+135,高程1455m左右设置RX-050型钢绳被动网拦截碎落飞石.该被动网高4m,长40m,被动防护网面积160m2,置于基岩边坡上.RX一050型SNS被动网主要由钢丝绳网,固定系统,减压环和钢柱四个部分构成.钢丝绳网下要铺设小网孔50nllllx50nlln的无纽结编制的铁丝格栅网.减压环的能量吸收能力不小于30,启动荷载介于17kN57.5kN.钢柱采用工字钢加工而成,表面采用防锈漆和银粉漆涂刷处理.B
7、区桩号K74+79OK74+915,高程l320m1375m,防护面积9185m.在清除l号滑坡滑体后,滑床边坡坡面岩体存在崩塌,飞石现象,坡面稳定性较差,坡体岩体倾倒变形.拟对B区坡面挂GTC-65A型柔性主动防护网防护,以消除崩塌,飞石现象,提高坡面的整体稳定性,并在倾倒变形岩体前缘修建坡脚仰斜式挡墙,防止岩体倾倒变形的进一步发展.挡墙桩号K74+8lOK74+915,高4m,基础埋深1rll2rll,底面宽0.93m.C15片石混凝土354.9m3,墙体设有排水孔,排水孔间距2,5ITI呈梅花形布置.GTC-65A柔性主动防护网系统锚杆采用梅花形,等间距4m布置.锚杆长度3m,采用o=2
8、5mm的精轧螺纹钢筋,也可采用普通螺纹钢筋,但必须一端加工螺纹,并根据需要进行热镀锌处理(成孔困难时可采用自进式中空注浆锚杆).系统锚杆打入方向宜垂直于坡面或与岩层层面大角度相交.顺坡铺挂的菱形钢丝网应由高强度防腐钢丝编织,高强度防腐钢丝强度需达到1770N/ram2,菱形钢丝网孔内切圆直径65mm,通过锚垫板与锚杆连接,并通过张拉对坡面施加3OkN5OkN的预应力.锚垫板采用菱形钢板,四个角带有弯钩,尺寸不小于350mm170mm,厚度不小于8mm.C区桩号K74+886K74+975,高程1375m1421m,防收稿日期:20051023作者简介:李志斌(1970一),男,工程师,中铁十九
9、局集团第四工程有限公司,内蒙古通辽028000第32卷第8期2006年4月李志斌:高边坡坡面柔性防护技术初探?97?护面积4055m2.坡面清方后,岩土质边坡主要存在掉块碎落现象,发生的频率较高.由于c区分布位置较高,具有较强的势能,对公路安全运营威胁较大,所以采用GPS2型柔性主动防护网防护.GPS2型柔性主动防护网系统锚杆采用矩形,等间距4.5m布置.锚杆采用216mm的柔性钢绳锚杆,锚杆长度3m,钢绳锚杆孔口应开凿孔口凹坑,以确保钢绳网尽可能紧贴坡面.纵横交错的支撑绳与4.5m4.5m正方形模式(边沿局部根据需要有时为4.5m2,5m)布置的锚杆相连接并进行预张拉,支撑绳构成的每个4.5
10、m4.5m(或4.5m2,5m)网格内铺设一张4m4m(或4m2m)钢丝绳网.钢丝绳网下要铺设小网孔501TIITI50rnm的无纽结编制的铁丝格栅网.钢丝绳网采用中8钢丝绳编制,网孔边长300mm.编网用十字卡扣的材质,结构尺寸和压接工艺必须保证其抗错动能力(两根相互交叉的钢丝绳,在交叉结点处用十字卡扣固定后,使其中一根钢丝绳沿受力方向滑出的最大拉力)不得小于5kN和大于8kN,抗脱落能力(两根相互交叉的钢丝绳,在交叉结点处用十字卡扣固定后,使两根钢丝绳沿其交叉面法线方向发生分离的最大拉力)不小于10kN.每张钢绳网均用一根长约31m(或27m)的稍缝合绳(钢绳)与支撑绳进行缝合并预张拉.缝
11、合绳两端各用两个绳卡与钢绳进行固定连接.D区为上游塌方三角形区,桩号K75+065K75+150,高程1365m-1440m,防护面积7545m2,坡面清方后,岩质边坡坡面岩体风化破碎,存在碎落,崩塌,雨季塌方严重,发生的频率较高,具有较高的势能,对公路安全运营影响严重,拟采用GPS2型柔性主动防护网防护.E区桩号K74+915K75+150,高程1350m1385m,防护面积8885m2.坡面清方后,强风化岩土质边坡坡面主要存在局部碎落,扬尘问题,发生的频率较高,并已经被落石试验成果所验证.E区分布位置较高,具有较强的势能,对公路安全运营威胁较大,为防止坡面碎落,采用GTC-65A型柔性主动
12、防护网防护,面积8885m2.F区桩号K74+915K75+150,高程1350m以下至坡脚范围内,防护面积13061m2,坡面清方后,岩质边坡主要存在碎落,扬尘问题.但分布区较低,具有较弱的势能,对公路安全运营威胁较小.但坡脚顺河桥段,为保护桥墩不受落石冲撞.拟在公路内侧在K74+915K75+060设置一道RXI一050型柔性被动网.长145m,高4m,面积580m2.其余坡脚段采用普通铁丝格栅网防护.RXI一050型被动网主要由环形钢丝绳网,固定系统,GS-8000减压环和钢柱四个部分构成.环形钢丝绳网是由直径3mm的钢丝,盘结7圈,按网孔内切圆直径300tnna编织成的长5m,宽3m的
13、环形网.环形钢丝绳网下要铺设小网孔50tnna50tuna的无纽结编制的铁丝格栅网.减压环其能量吸收能力不小于3okJ,启动荷载介于17kN57.5kN.钢柱采用工字钢加工而成,表面采用防锈漆和银粉漆涂刷处理.坡面栽植适宜本地生长的杂草固坡坡脚栽植适宜本地生长的蔓藤植物或乔木.F区坡面上栽种适宜当地生长的草本植物共计13061m2,藤本植物共计1520棵.并在路基边沟内侧间距3m栽植高大乔木一排,共计80棵.2施工质量现场检验1)正式施工前,应进行锚杆抗拔试验.a.4m高RX一050型和RXI一050型被动网的上拉锚杆抗拔力不小于50kN,侧拉锚杆抗拔力不小于60kN,下拉锚杆抗拔力不小于50
14、kN,中间加固锚杆抗拔力不小于50kN;b.6m高RXI一050型被动网的上拉锚杆抗拔力不小于60kN,侧拉锚杆抗拔力不小于80kN,下拉锚杆抗拔力不小于60kN,中间加固锚杆抗拔力不小于60kN;C.GPS2型主动网锚杆抗拔力不小于50kN:d.GT065A型主动网锚杆抗拔力不小于50kN.2)所购材料应有产品合格证,且质量要达到设计要求.3)锚杆直径,深度和间距应符合设计要求.4)柔性被动网和主动网检验主要依据铁路沿线斜坡柔性安全防护网.5)喷射混凝土的厚度(采用凿孔法监测),喷射混凝土强度监测主要依据锚杆喷射混凝土支护技术规范.6)挡土墙检验主要依据公路工程质量检验评定标准.3结语在都汶
15、公路的边坡中采用了sNS柔性主动网为主的防护系统.该系统对边坡防护技术具有以下几方面的优势:1)该系统为工厂化与标准化生产,安装施工速度快,工期短,易于操作.2)该系统充分利用柔性材料的易铺展性和高防冲击能力,通过系统和大量现场试验形成了适应各类边坡和自然坡面的地质灾害防护的系统化技术,并便于工程质量控制和工程量的准确计量.3)充分利用高强金属材料的质轻和易加工特点来实现系统的轻型,部件生产的工厂化和积木式部件安装,以尽可能简单的机具,最短的工期和最少的劳动来实现施工安装和维护的简单快速化,从而解决山区复杂地形条件下传统防护措施施工困难,进展缓慢的长期难题;并充分利用系统的柔性和施工布置的灵活
16、性来最大限度地适应各种复杂的地形地貌环境,避免或尽可能降低因开挖所造成的环境破坏和对边坡稳定性的危害,确保公路正常运营安全.4)充分利用系统的开放性来减小系统的视觉干扰和保护原有植被及其生长条件,并给实施人工绿化提供了可能,以充分利用植被根系的护坡加固作用和绿色植物的环境绿化美化功能,将工程治理与环境保护和改造融为一体.DiscussiononflexibleprotectiontechnologyforhighsideslopeLIZhi-binAbstract:Combinedwithspecificengineering,itdiscussescharacteristicofflexibleprotectiontechnologyandprincipleofSNSactiveprotectionsystem,illustratesspecificplanonprotectiondesignforhighsideslope,anddiscussescontentoffieldcheckforconstructionqualityandre-searchesmeritsofprotectionsystem.Keywords:highsideslope,stabilityofsideslope,protection