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1 前言
近年來國內出現了用新型的SNS柔性防護技術對高邊坡進行防護,這種防護屬于柔性防護,它從作用原理上分為主動防護和被動防護兩大類。主動防護是將柔性網用其他構件直接覆蓋在有潛在地質災害的斜坡坡面上,通過對坡面淺表層的直接加固作用來避免地質災害的發生。國道217線喬爾瑪至那拉提段道路邊坡基巖破壞嚴重,崩塌、落石的物質來源較豐富,落石分散,危害道路設施和行車安全;而且此段還有雪崩,形成區位于山坡高處,相對高差較大,對此設置了柔性被動防護系統進行防護,長度730米,面積4380m2,經實踐證明收到了較好的防護效果。
2 SNS柔性防護系統工作原理
RX-050型SNS柔性網防護系統見圖1所示,其網型由鋼絲+ 格柵兩層構成,固定方式為:系統錨固+縱橫向支撐繩+縫合繩、孔口凹坑+張拉,傳力過程如圖2所示[1]。當落石下墜沖擊攔石網時,沖擊力通過網的柔性得以延緩,再向立柱和錨繩傳遞,最終傳至錨固基礎和穩定地層。而SNS柔性攔石結構與落石碰撞時接觸時間長,在相同撞擊條件下受力小,并通過系統的整體性能得以分散 [2]。因此,柔性攔石結構物可以攔截更大動能的落石,功能優于剛性攔石結構。
3 SNS被動防護系統的選型依據與布置
不同型號被動防護系統設計選型的主要依據是: 落石彈跳高度和落石動能。這些參數可根據條件通過理論模擬計算、現場試驗或經驗確定, 并由此選擇系統的防護能級和高度。由于崩塌落石的復雜性和隨機性, 所有方法確定的落石運動參數都不可能是精確的, 因此設計選型總存在一定的風險, 要降低這種風險, 就必須通過增加投資來提高防護水平, 這就存在一個既節省投資又能將風險降至最低的經驗確定問題, 即尋求一個最佳平衡點的問題。根據文獻3,一般來講在計算彈跳高度基礎上增加 1m作為安全儲備較為合理, 而在防護能級選擇上,能確保95%的落石動能在有效攔截范圍內即可。
落石沖擊攔石網時,系統將向前發生明顯的橫向位移,同樣威脅行人和行車的安全。最有效的措施是將系統的布置位置后移, 當仍不能滿足要求時, 可通過減小鋼柱間距(一般為4~12m)來實現。在不受此條件限制時, 建議一般采用10m的標準間距。本工程中由于道路寬度有限,將系統的布置后移顯然是不合理也不經濟的,因此將采用減小鋼柱間距來實現。
國道217線喬爾瑪至那拉提段道路邊坡采用型號為DO/8/200防護網,其上、下支撐繩采用φ16雙繩,每跨每根各一個減壓環,上拉錨繩采用φ14單繩,下拉、中間及側拉錨繩采用φ16單繩,縫合繩采用φ8直徑的鋼筋繩,網高3m,鋼柱直徑160mm,由于道路轉角較大且道路寬度有限,為防止橫向位移過大影響行車取鋼柱間距為4m。
4 主要施工方法及技術要求
4.1 施工要點及注意事項[5]
國道217線喬爾瑪至那拉提段道路邊坡,型號為DO/8/200防護網施工要點:(1)注漿用水泥砂漿強度不小于M10,灰砂比1∶1~1:1.2,水灰比0.4~0.45,水泥宜用32.5R普通硅鹽水泥,或用水灰比為0.45~0.5的純水泥漿。(2)注漿時應確保砂漿飽滿,在進行下道工序前注漿養護期不少于3d。(3)繩卡在支撐繩長度小于15m時為2個,大于30m時不少于4個。(4)鉆孔時應注意鉆孔角度和深度,鉆孔盡量垂直巖面,孔口高于孔底,以保證錨桿錨固效果。(5)注漿時漿管需插入至離孔底約10cm處,隨水泥砂漿的注入緩慢勻速拔出,隨即插入錨桿,以保證砂漿飽滿。(6)錨桿安放前必須除銹并在運輸過程中防止污染,以利于與水泥砂漿的粘接。(7)錨孔灌漿前采取臨時堵孔或遮蓋措施,防止雜物落入孔內。灌漿材料的水泥砂漿應嚴格按照設計的配合比進行配制。(8)本工程灌漿采用壓漿,由孔底開始返漿式灌注,直至灌注的孔口濃漿外溢。注漿過程中若漏漿現象嚴重,則采用封堵措施及間歇多次注漿法,每次注漿管口均需置于前次注漿砂漿所達頂面,以保證注漿飽滿,砂漿初凝收縮后,尚應進行補漿。灌漿完成28h 內不得敲擊和碰撞錨桿。
4.2 施工工序
錨桿及基座定位→基坑開挖及同灌注(土質地層B類錨固)或鉆鑿錨桿孔(巖質地層A類錨固)→基座及錨桿安裝→鋼柱及拉錨繩安裝調試→支撐繩安裝與張拉→環形網的鋪掛與縫合。
4.3 采購要求
由于SNS被動防護系統的特殊工作環境和對其壽命的特別要求,所用SNS被動防護系統的質量必須得到保證。系統到貨后,認真檢查出廠合格證和材質檢驗書,逐件進行外觀檢查,并按規定對其力學性能進行抽檢,全部符合標準后才能使用。
4.4 主要施工步驟及技術要求
1)按設計的位置并結合現場實際地形對錨桿孔位進行測量定位,由于坡面的起伏,實際的放線長度要比設計圖上標注的長度減小3%~8%,否則,支撐繩和防護網可能連接不上。
2)基坑開挖、預埋錨桿及灌注砼施工:如圖5所示,當工字鋼柱基礎地基是土夾石,且厚度較厚時,按設計的基礎尺寸人工開挖基坑(嚴禁放炮)。然后,按常規的方法安裝鋼筋籠、預埋地腳螺栓、澆筑C20混凝土并養生,待混凝土強度不小于85%設計強度以后,才能安裝工字鋼柱基座;地腳螺栓長度不小于1m+覆蓋層的厚度,等置換覆蓋層的混凝土強度不小于85%設計強度后,安裝鋼柱底座;當鋼柱基礎地基是裸露的基石時,直接在巖面上鉆出4個地腳螺栓孔,要求與上同。
3 )鋼柱和上、下側拉錨繩安裝:通過與基座間的連接和上拉錨繩來實現鋼柱的固定安裝。拉錨繩調整鋼柱方位滿足設計要求,誤差不得大于5°。拉錨繩繩端用不少于4個繩卡固定,上拉錨繩上的減壓環宜距鋼柱頂0.5~1.0 m。
4)上、下支撐繩安裝:上、下支撐繩都是雙繩,在每根鋼柱頂部(或底部),兩根鋼繩分別固定在鋼柱掛座的內、外側。將該支撐繩的掛環掛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,將支撐繩放在掛座內側,如此相間安裝支撐繩在基座掛座處外側和內側,直到本段最后一根鋼柱并向下繞至該鋼柱基座的座上,再用繩卡暫時固定;再次調整減壓環位置,當確信減壓環全部正確就位后拉緊支撐繩并用繩卡固定;第二根上部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的最后一根鋼柱向第一根鋼柱的方向反向安裝而已,且減壓環位于同一跨的另側;在距減壓環40cm處用一個繩卡將兩根上部支撐繩相互連接(僅用30%標準緊固力)[6]。
5)掛鋼繩網并縫合:鋼絲繩網只能與支撐繩或臨近網邊緣縫合聯結,嚴禁與鋼柱和基座等構件直接聯結。在2個并接繩卡之間或并接繩卡與無減壓環一側鋼柱之間,縫合繩應將網與2根支撐繩縫合纏繞在一起;直到與另一張網交界的地方轉向下將兩張網縫合在一起,當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1.0m并用2個繩卡與鋼絲繩網固定[7]。
6)格柵網的安裝:如圖3所示,格柵網鋪掛在鋼繩網的內側,并應疊蓋鋼繩網上緣,疊蓋寬度不小于15cm。用扎絲將格柵網固定在鋼繩網上,每平方米的固定點不少于4處。
5 結 語
SNS柔性防護系統技術自1995年引入中國以來,已成功地應用于國內鐵路、公路、水電站、礦山和市政工程的上千個邊坡工點,在高邊坡巖石崩塌、落石及雪崩等不良地質地段值得推廣應用,在確保公路運營安全方面有著重大的意義。
參考文獻:
[1] 羅四元.SNS柔性防護系統在既有線路基病害防治中的應用[J].鐵路建筑,2010(3):74-76
[2] 陽友奎,方向池.崩塌落石的SNS柔性攔石網系統[J].云南交通科技,1999(5):23-25.
[3] JT/T528-2004,公路邊坡柔性防護系統構件[S],2004.
[4] 陽友奎.巖崩災害及其SNS柔性防護[J].鐵路工程建設科技動態報告文集(鐵路地質和路基工程分冊).1997,PP:160 -165.
[5] 李勇良.SNS柔性防護系統在橋臺山體防護中的應用[J].世界橋梁,2004(2):75-76.
[6] 李學榮.SNS柔性防護系統在危巖邊坡中的應用[J].長沙大學學報,2007(2):50-52
[7] 王森昌.SNS柔性防護系統在邊坡防護中的應用[J].鐵道建筑技術,2004(5):48-51.