黃來(lái)源，張 亮，曹?chē)?guó)強(qiáng)

（1.北京市地質(zhì)研究所，北京 100120，2. 北京市勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100038）

SNS柔性防護(hù)網(wǎng)在北京崩塌防治工程中的應(yīng)用

黃來(lái)源1，張 亮1，曹?chē)?guó)強(qiáng)2

（1.北京市地質(zhì)研究所，北京 100120，2. 北京市勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100038）

崩塌是北京山區(qū)汛期最常見(jiàn)的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象，北京地區(qū)尤其西部和北部山區(qū)崩塌的形成主要與長(zhǎng)期以來(lái)人類(lèi)工程活動(dòng)密切相關(guān)，通過(guò)工程實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)積累，柔性防護(hù)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)使用的越來(lái)越多。這種以鋼絲繩為主要構(gòu)成特征的SNS邊坡柔性防護(hù)系統(tǒng)，已在鐵路、公路、水電站、礦山、市政工程的崩塌落石、淺層坍滑、風(fēng)化剝落和泥石流等坡面地質(zhì)災(zāi)害防護(hù)中得到廣泛的推廣應(yīng)用，本文以懷柔老公營(yíng)崩塌治理工程為例，介紹了SNS柔性防護(hù)網(wǎng)在北京市邊坡防治工程中的應(yīng)用。

懷柔；SNS柔性防護(hù)網(wǎng)；崩塌；邊坡防治工程

0 引言

崩塌是北京山區(qū)汛期最常見(jiàn)的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，北京市崩塌很發(fā)育，雖然造成的直接危害程度總體相對(duì)較小，但發(fā)災(zāi)頻繁，具有突發(fā)性、隱蔽性的特點(diǎn)，其主要是對(duì)交通干線和少數(shù)村戶(hù)造成危害（劉連剛等，2008）。北京地區(qū)尤其西部、北部山區(qū)崩塌的形成主要與長(zhǎng)期以來(lái)的人類(lèi)工程活動(dòng)密切相關(guān)，隨著首都經(jīng)濟(jì)建設(shè)的全面提速，北京山區(qū)掀起了工程建設(shè)的高潮，包括山區(qū)公路建設(shè)、景區(qū)建設(shè)、城市建設(shè)向山區(qū)的擴(kuò)展等各項(xiàng)建設(shè)活動(dòng)都導(dǎo)致了山區(qū)不穩(wěn)定邊坡的急劇增加，這些邊坡絕大部分的發(fā)災(zāi)趨勢(shì)為崩塌災(zāi)害。

起源于歐洲的SNS柔性防護(hù)系統(tǒng)，已100余年歷史，在崩塌治理、邊坡防護(hù)、泥石流治理、道路擋墻、攔渣、攔石、加固等工程中，得到了廣泛應(yīng)用，20世紀(jì)90年代引入國(guó)內(nèi)，較早應(yīng)用于鐵路、公路沿線的邊坡防護(hù)（王偉等，2006）。SNS柔性防護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)品特點(diǎn)是屬于柔性結(jié)構(gòu)，在不影響邊坡形態(tài)、綠化植被等自然景觀的情況下可以防止碎石崩落、水土流失，使用壽命50～100年，適用于永久性工程建設(shè)。近幾年，通過(guò)工程實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)積累，柔性防護(hù)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)使用的越來(lái)越多，這種以鋼絲繩為主要構(gòu)成特征的SNS邊坡柔性防護(hù)系統(tǒng)，在鐵路、公路、水電站、礦山、市政工程的崩塌落石、淺層坍滑、風(fēng)化剝落和泥石流等坡面地質(zhì)災(zāi)害防護(hù)中得到了推廣應(yīng)用（賀詠梅等，2006）。本文通過(guò)工程實(shí)例，系統(tǒng)的闡述SNS主動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、選型、特點(diǎn)，介紹其在巖質(zhì)高邊坡中的應(yīng)用。

1 老公營(yíng)村崩塌地質(zhì)災(zāi)害特征

老公營(yíng)崩塌危巖分布在老公營(yíng)村北側(cè)的基巖斜坡和陡壁處，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，崩塌危巖帶所在坡面裸露總面積約5000㎡。3～4組結(jié)構(gòu)面將巖體切割成塊狀體或碎裂狀，穩(wěn)定性較差，為崩塌災(zāi)害發(fā)生奠定了基本條件。

工作區(qū)內(nèi)主要分布5處崩塌危巖帶，各崩塌危巖帶（體）分布詳見(jiàn)照片1，各崩塌危巖帶基本特征見(jiàn)表1。老公營(yíng)村北側(cè)高陡邊坡危巖威脅緊鄰坡腳的52戶(hù)，166口人的生命財(cái)產(chǎn)安全（黃來(lái)源等，2011）。

照片1 老公營(yíng)村北高陡邊坡危巖帶Fig.1 D angerous rock band on the north slope of Laogongying vallage

表1 老公營(yíng)崩塌危巖帶一覽表Tab.1 List of dangerous rock in Laogongying collapse

2 柔性防護(hù)網(wǎng)的設(shè)計(jì)

2.1 治理工程總體設(shè)計(jì)

針對(duì)該地區(qū)不穩(wěn)定邊坡危害可能造成的損失及其地質(zhì)條件，為保持坡體穩(wěn)定，控制和減輕災(zāi)害造成的損失，根據(jù)琉璃廟鎮(zhèn)老公營(yíng)村北側(cè)邊坡高度較高、坡度較陡、邊坡頂部存在多處危巖體，邊坡上部巖體風(fēng)化、破碎、節(jié)理發(fā)育的特征，提出采取以主動(dòng)防護(hù)和被動(dòng)攔擋相結(jié)合的措施為主，配合局部清除危巖和警示標(biāo)識(shí)的綜合整治方案（黃來(lái)源等，2011）。此方案是將邊坡頂部及邊坡上寬緩處存在的危巖體進(jìn)行人工清除，減輕中、小型危巖體隱患；將中上部風(fēng)化、破碎嚴(yán)重存在多處危巖帶的邊坡采用主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行主動(dòng)防護(hù)，防治邊坡小型塊石崩落；在坡腳修筑攔擋網(wǎng)，對(duì)主動(dòng)防護(hù)措施失效或主動(dòng)防護(hù)區(qū)域以外塊石零星掉落的情況下進(jìn)行被動(dòng)攔擋；配合樹(shù)立醒目的警示標(biāo)識(shí)，提醒相關(guān)人員崩塌災(zāi)害危險(xiǎn)。

2.2 治理工程分項(xiàng)設(shè)計(jì)

（1）局部清危

在斜坡中部寬緩地帶及頂部平臺(tái)，堆積若干小型孤石、塊石，其穩(wěn)定性差，且具備人工清除條件，應(yīng)清除以消除隱患，清危總方量約為270m3（表2）。清危體積為初步估算，實(shí)施過(guò)程采用信息法施工，以滿(mǎn)足防護(hù)工程需要為準(zhǔn)。

（2）GPS2型SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)

主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)系統(tǒng)常用于坡面崩塌、危巖、落石、風(fēng)化剝落、溜坍、溜滑或塌落類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害加固防護(hù)，其明顯特征是采用系統(tǒng)錨桿固定，并根據(jù)柔性網(wǎng)的不同，分別通過(guò)支撐繩和縫合張拉（鋼絲繩網(wǎng)和鐵絲格柵）或預(yù)應(yīng)力錨桿（TECCO-65格柵）來(lái)對(duì)柔性網(wǎng)部分實(shí)現(xiàn)預(yù)張，從而對(duì)整個(gè)邊坡形成連續(xù)支撐，其預(yù)張拉作業(yè)使系統(tǒng)盡可能緊貼面并形成了抑制局部巖土體移動(dòng)或在發(fā)生局部位移或破壞后將其裹縛（滯留）原位附近的預(yù)應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)其主動(dòng)防護(hù)（加固）功能。

表2 各危巖帶清危體積統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Removal volume statistics of dangerous rock

GPS2型SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)施工周期短，對(duì)地形的適應(yīng)性比較強(qiáng)，施工安裝比較靈活，使用年限一般為50年，適用于本治理工程。錨桿采用ф16mm鋼繩錨桿，錨孔孔徑為ф50mm，單根錨桿抗拔力不小于50kN。

主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)工程主要布設(shè)在斜坡上部陡峻和基巖出露地帶。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，工作區(qū)內(nèi)區(qū)主要存在五處典型的危巖帶（體），防護(hù)面積3616m2（表3）。

（3）RXI型SNS被動(dòng)攔擋網(wǎng)

SNS柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，是采用錨桿、鋼柱、支撐繩和拉錨繩等固定方式將鋼絲繩網(wǎng)形成柵欄形式的攔石網(wǎng)。被動(dòng)攔石網(wǎng)采用柔性被動(dòng)網(wǎng)，柔性被動(dòng)網(wǎng)工程主要布設(shè)在坡腳空間有限，難于設(shè)置攔石墻位置處的斜坡較平緩地帶，系統(tǒng)組成見(jiàn)圖1。

根據(jù)《鐵路沿線斜坡柔性安全防護(hù)網(wǎng)》（TB/ T 3089-2004），被動(dòng)網(wǎng)按其防護(hù)能力、特征構(gòu)成和結(jié)構(gòu)形式的不同分為三類(lèi)17種型號(hào)，防護(hù)能級(jí)為150～2000kJ。根據(jù)工作區(qū)崩塌邊坡特征及防治目標(biāo)，本次統(tǒng)一選用RXI型被動(dòng)網(wǎng)。

表3 各危巖帶防護(hù)面積統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Protection area of statistics of dangerous rock band

圖1 被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of passive fence system

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及落石運(yùn)動(dòng)路徑分析，模擬工作區(qū)內(nèi)邊坡松散塊體最大直徑1.2m，從坡頂?shù)袈渲疗履_攔擋網(wǎng)處最大落石沖擊動(dòng)能范圍為22.5～522.72kJ，由于落石體積的不確定性和運(yùn)動(dòng)特征的復(fù)雜性，實(shí)際攔擋網(wǎng)需要選用防護(hù)級(jí)別遠(yuǎn)高于模擬沖擊動(dòng)能量級(jí)，所以選用防護(hù)最高能級(jí)確定為750 kJ，根據(jù)規(guī)范，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品型號(hào)為RXI-075型的被動(dòng)柔性網(wǎng)，其主要構(gòu)成特征為D0/08/150鋼絲繩網(wǎng)（柱間距10m），網(wǎng)高3m，具體安裝位置見(jiàn)表4。

根據(jù)勘查報(bào)告，擬設(shè)被動(dòng)網(wǎng)的坡腳處，崩坡積層厚度3～5m，鋼柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)埋深1.5m，采用C20細(xì)石砼基礎(chǔ)，M20水泥砂漿抹平。鋼柱間距10m，鋼柱高度3m。

3 柔性防護(hù)網(wǎng)的特點(diǎn)

3.1 SNS主動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)的特點(diǎn)

SNS主動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)是指采用鋼絲繩錨桿或鋼筋錨桿和支撐繩固定方式將金屬柔性網(wǎng)覆蓋在有潛在地質(zhì)災(zāi)害的坡面上，從而實(shí)現(xiàn)坡面加固或限制落石運(yùn)動(dòng)范圍的一種防護(hù)網(wǎng)（鐵路沿線斜坡柔性安全防護(hù)網(wǎng)（TB/T3089-2004））。與其他類(lèi)似邊坡防護(hù)工程采用傳統(tǒng)的邊坡防護(hù)措施相比，SNS主動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)具有以下特點(diǎn)：

表4 柔性被動(dòng)網(wǎng)安裝位置控制點(diǎn)Tab.4 Installation position control points of passive fence system

（1）更好的貼合性。因金屬網(wǎng)的柔性特征，能更好貼合凹凸不平邊坡，能適應(yīng)破碎巖塊大小不一的坡面；柔性網(wǎng)通過(guò)支撐繩和縫合線預(yù)張拉后，可以緊緊貼近坡面鋪展，這樣就形成了抑制局部巖土體失穩(wěn)的附加應(yīng)力。

（2）轉(zhuǎn)化局部失穩(wěn)邊坡突出應(yīng)力應(yīng)變，整體承載。當(dāng)有局部巖土體失穩(wěn)后對(duì)柔性網(wǎng)產(chǎn)生局部荷載時(shí)，荷載除了向鄰近錨桿傳遞，柔性網(wǎng)還能將局部應(yīng)力向四周傳遞以充分發(fā)揮整體的防護(hù)能力，具有“局部受載，整體作用”的防護(hù)功能（李有志等，2004）。這就降低了對(duì)單根錨桿錨固力的要求。在傳統(tǒng)的噴錨防護(hù)結(jié)構(gòu)中，由于混凝土等材料的剛性特征，一旦局部失穩(wěn)荷載較大，極易造成局部應(yīng)力集中破壞。

（3）構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，流水施工作業(yè)規(guī)范、效率高、工程造價(jià)低。SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)構(gòu)件都由工廠直接生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)主要是安裝工作，可進(jìn)行流水施工作業(yè)，減輕了施工勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了工期，提高了效率。SNS主動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)還在于可以不直接在危巖上進(jìn)行鉆孔作業(yè)，而將錨桿設(shè)置在周邊的穩(wěn)定基巖上，利用柔性網(wǎng)的連續(xù)鋪掛和張緊來(lái)實(shí)現(xiàn)“包裹”式加固，從而避免了對(duì)危巖的擾動(dòng)，保證了施工人員和設(shè)備的安全，避免了施工風(fēng)險(xiǎn)（賀詠梅等，2006）。

（4）有效解決防排水問(wèn)題且環(huán)保、美觀。SNS主動(dòng)柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)大氣降雨和地下水自由排泄影響較小，避免了因地下水壓力的升高而引起的邊坡失穩(wěn)問(wèn)題；同時(shí)，可以最大程度上保持原坡面自然景觀不變，即不破壞坡體的原始地貌，因此具有防災(zāi)和環(huán)境修復(fù)的雙重優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的漿砌石和噴錨護(hù)坡雖然也能達(dá)到護(hù)坡的作用，但工程存續(xù)期會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如防護(hù)結(jié)構(gòu)與坡面分離；防護(hù)結(jié)構(gòu)影響降雨及地下水排泄，從而使地下水壓力升高導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)或防護(hù)結(jié)構(gòu)破壞等。

（5）使用壽命長(zhǎng)，維修方便。行業(yè)規(guī)范要求鋼絲繩網(wǎng)設(shè)計(jì)使用年限50年，與相應(yīng)的傳統(tǒng)土木工程結(jié)構(gòu)使用年限相當(dāng)，而且如果鋼絲繩網(wǎng)某處發(fā)生破壞后，維修、替換較方便。

3.2 SNS被動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)的特點(diǎn)

SNS柔性防護(hù)系統(tǒng)中的被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)是一種非常新穎的徹底改變傳統(tǒng)的邊坡防護(hù)觀念的新技術(shù)產(chǎn)品（黃來(lái)源等，2009）。能夠?qū)⒐こ虒?duì)環(huán)境的影響降到最低點(diǎn)，其防護(hù)區(qū)域內(nèi)可以充分的保持土地、巖石的穩(wěn)固，通過(guò)人工實(shí)施植草、植樹(shù)的綠化作用。適用于任何復(fù)雜的地形，同時(shí)又不破壞原始地貌，產(chǎn)品呈網(wǎng)狀，視覺(jué)干擾下，便于人工綠化，利于環(huán)保，系統(tǒng)以鋼絲繩作為主要構(gòu)成部分并以攔截爆破飛石、墜物等危害的柔性安全防護(hù)系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品（黃來(lái)源等，2012）。被動(dòng)防護(hù)是在公路邊立一道鋼絲繩網(wǎng)和菱形網(wǎng)復(fù)合防護(hù)層，如有跌落的石頭將被網(wǎng)子擋住，保護(hù)下面的汽車(chē)等，這種方式應(yīng)用于坡度小的山崖防護(hù)。

（1）構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，施工流程規(guī)范、效率高、工程造價(jià)低。SNS被動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)大部分構(gòu)件由工廠直接生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)主要是安裝工作，因此施工簡(jiǎn)便，減輕了施工勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了工期，提高了效率。SNS被動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)在于可以最大限度節(jié)省坡腳施工空間，一般崩塌危巖坡腳距離受威脅的道路、 建筑等設(shè)施較近，往往不具備布置傳統(tǒng)的漿砌石擋墻，落石槽等土木工程的空間，而被動(dòng)攔擋系統(tǒng)將只需開(kāi)挖數(shù)量較少的立桿和拉錨基槽，或者直接固定在周邊的穩(wěn)定基巖上，利用柔性網(wǎng)的連續(xù)鋪掛來(lái)實(shí)現(xiàn)“攔擋”式防護(hù)。

（2）有效解決防排水問(wèn)題且環(huán)保、美觀，占用空間小。SNS被動(dòng)柔性防護(hù)系統(tǒng)同樣對(duì)大氣降雨和地下水的徑流和排泄影響較小，避免了因地下水壓力的升高而引起的邊坡失穩(wěn)問(wèn)題；另外可以最大程度上保持原坡面自然景觀不變，即不破壞坡體的原始地貌，還可以配合工程種植相應(yīng)的綠化植物，達(dá)到防災(zāi)和環(huán)保的雙重效果。

（3）使用壽命長(zhǎng)，維修方便。行業(yè)規(guī)范一般鋼絲繩網(wǎng)設(shè)計(jì)使用年限為50年，與相應(yīng)的傳統(tǒng)土木工程結(jié)構(gòu)使用年限相當(dāng)，而且如果鋼絲繩網(wǎng)某處發(fā)生破壞后，維修、替換較方便，即使拉錨立柱或拉錨由于承接了較大荷載而發(fā)生破壞，相應(yīng)的配件也較容易修復(fù)更換。

4 結(jié)論

（1）SNS柔性網(wǎng)防護(hù)系統(tǒng)的部件采用標(biāo)準(zhǔn)化工廠生產(chǎn)，材料性能穩(wěn)定，安裝方便快捷，施工簡(jiǎn)單，易操作，防落物效果好，適用性廣。

（2）與傳統(tǒng)的全坡面防護(hù)方法施工方法相比，改變了原有施工工藝，克服了剛性防護(hù)施工中諸多弊端，采用模塊化安裝方式、縮短了工期和施工費(fèi)用，同時(shí)又增添了邊坡景觀的美感。

（3）在進(jìn)行SNS被動(dòng)柔性網(wǎng)防護(hù)后，有效攔截了土石方開(kāi)挖滾落的石頭，未發(fā)生一起安全事故，達(dá)到了防護(hù)效果。

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The Application of SNS Flexible Net in Beijing Slope Protection Project

HUANG Laiyuan1， ZHANG Liang1， CAO Guoqiang2
（1. Beijing Institute of Geology， Beijing 100120； 2. The Survey and Design Institute Co.， LTD.， Beijing 100120）

The food collapse in Beijing mountain area is one of the most common geological hazards， especially the collapse of the western， northern mountainous areas in Beijing is closely related to the long-term human engineering activities. Through engineering practice and experience accumulation， the fexible net technology has been used more and more in China. The SNS fexible protection net is mainly composed of steel wire rope， which has been used in the railway， highway， hydropower， mining， municipal engineering to prevent the collapses of the rockfalls， shallow slumping slide， weathering fake and the slope. Taking Huairou Laogongying collapse protection project as an example， this paper introduces the application of SNS flexible net in the slope protection project.

Huairou district； SNS fexible protection net； Collapse； slope protection project

U417.1

A

1007-1903（2016）03-0091-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.03.018

黃來(lái)源（1978- ），男，高工，主要研究方向：地質(zhì)災(zāi)害的防治。E-mail： huangly78@126.com