SNS被动防护网在中南部铁路工程中的应用

邱好才

（中铁三局集团有限公司运输工程分公司，山西 晋中 030600）

1 工程概况

新建山西中南部铁路通道工程瓦塘—汤阴东（含）段工程位于山西省的吕梁市和临汾市境内、河南省的安阳市境内，北起兴县瓦塘镇，向南经临县、柳林、石楼、隰县折向东—洪洞北站，沿河向东北方向到达古县后，以太岳山隧道越岭后到达安泽站，出安泽后向东经长子南、长治县南、壶关、到达下社，之后折向东南，翻越太行山，经安阳、鹤壁、到达汤阴东站，正线长度640.554 km。

1.1 地形地貌

线路依次穿越了黄土高原的丘陵及低山区、吕梁山脉的中低山区、临汾盆地、太行—太岳山构造侵蚀山地（沁潞高原）、豫北太行山山前冲积倾斜平原等地貌单元。横穿的主要山脉有吕梁山、太岳山、太行山。黄土高原的丘陵及低山区，以黄土梁、峁和深切冲沟为主；吕梁山、太岳山和太行山山区地形起伏强烈，河谷地段沟深壁陡，其间两大河流汾河和沁河两岸分别为临汾盆地、长治盆地，地形平缓；太行山山前倾斜平原，地形起伏小，局部出露残丘。沿线总体上地势西高东低，太岳山脉为黄河水系与海河水系的分水岭。吕梁山为本段最高点，地面高程为1555 m，豫北太行山山前洪积倾斜平原最低点，地面高程约80 m。

1.2 工程地质

1.2.1 不良地质

沿线区域范围发育的不良地质类型主要有压矿及采空区、滑坡、顺层、岩溶、地震液化及活动断裂、有害气体等。

1.2.2 滑坡、顺层

线路瓦塘—洪洞段走行于黄土高原的黄土丘陵及低山区，以黄土梁、峁及冲沟为主，表覆厚层第四系新黄土、老黄土，各河流、大冲沟两岸坡的下部及局部沟心出露第三系黏土、粉质黏土、三叠、二叠系砂、泥岩。由于黄土具直立性，在干燥状态下形成陡崖或峭壁，受降雨、采矿等外界因素影响，滑坡不良地质发育。线路已绕避大部滑坡区域，受平纵断面及车站等技术条件控制，局部地段穿越滑坡。

2 施工准备

（1）查坡面尺寸，若与设计有较大出入，则必须在设计原则允许的范围内作出设计调整或变更设计。

（2）施工前清除坡面浮石、浮土或其他堆积物。

（3）现场放线确定钢柱基础，上拉锚绳基础，侧拉及中间加固锚绳基础的位置。按设计并结合现场实际地形对钢柱和锚绳基础进行测量定位，现场放线长度应比设计系统长度减少约3%～8%，对地形起伏较大，系统布置难沿同一等高线呈直线布置时取上限（8%）；对地形较平整规则，系统布置能基本上在同一等高线沿直线布置时取下限（3%）。

（4）准备施工安装工具。

3 施工顺序

SNS被动防护网施工顺序：锚杆安装－基座安装－钢柱及上拉、侧拉锚绳安装－上支撑绳安装－下支撑绳安装－钢丝绳网安装。

4 钢柱、锚绳基础

（1）土质及软土岩石地基钢柱、拉锚绳基础为钢柱及拉锚绳最小混凝土基础尺寸，当基础所在位置覆盖层厚度不小于混凝土基础深度时采用，在确保锚固深度的前提下，可以加大混凝土基础尺寸。

（2）当基础位置处地层为硬质岩石，直接钻凿锚杆孔，其锚杆尺寸方位与本图同；钢柱混凝土基础地脚螺栓锚杆孔径不小于φ45，基础顶面用薄层C20细石混凝土或M20水泥砂浆抹平；拉锚绳锚杆孔径不小于φ45。对水泥砂浆钢筋锚杆，孔深误差不宜大于±50 mm；对钢绳锚杆、孔深应比设计锚杆长度大50 mm～100 mm，孔深不得小于设计锚杆长度；自钻式锚杆钻进深度误差不宜大于±50 mm。

（3）当基础位置处地层为厚度小于混凝土基础深度的覆盖层时，覆盖层部分用C20混凝土置换，下部直接钻凿锚杆孔，形成复合基础，否则应采用C20片石混凝土基础。

（4）钢柱及拉锚绳基础采用人工开挖，禁止爆破作业。

（5）混凝土基础顶面与SNS系统走向中心线处地面齐平；钢柱基础长轴（A-A）方向与该基础中心和其左右基础中心连线夹角的平分线方向一致。

（6）钢柱混凝土基础侧壁外露高度超过30 cm时，需采用C30钢筋混凝土，钢筋笼采用φ16螺纹钢筋制作，钢筋保护层厚度不小于50 mm；对地面以下的埋入式钢柱基础和各拉锚绳锚杆基础为C20素混凝土。

（7）钻孔注浆锚杆采用M30水泥砂浆或纯水泥浆。

（8）地脚螺栓锚杆由φ28螺纹钢筋加工制作，总长L=1.0 m，顶端丝口M27×100，并配相应垫片和螺母。

（9）钢筋锚杆杆体使用前应平直、除锈、除油；钢绳锚杆杆体使用前应除油。

5 钢柱基座安装

将基座搬到基坑位置后，将基座套入地脚螺栓，用水平尺测量基座的水平度，若不平整用水泥砂浆垫平，待水泥砂浆凝固到能承受力时，将螺帽拧紧，基座的各个方向水平误差在允许范围内，基座地与混凝土必须完全接触，若有缝隙，必须用水泥砂浆将缝隙补满。在安装基座时，注意基座的安装方向。

6 钢柱及上拉锚绳安装

（1）将钢柱顺坡向上放置并使钢柱底部位于基座处。

（2）将上拉锚绳的挂环挂于钢柱顶端挂座上，然后将拉锚绳的另一端与对应的上拉锚杆环套连接并用绳卡暂时固定（设置中间加固和下拉锚绳时，同上拉锚绳一起安装或待上拉锚绳安装好后再安装均可）。

（3）将联接板按正确方向用M27×120的螺栓与钢柱联接，并拧上螺帽。注意螺帽不能拧得太紧，需联接板能够转动。

（4）将钢柱缓慢抬起并对准基座，然后将联接板另一端插入基座中，插入联接螺栓并拧紧。

（5）通过上拉锚绳来按设计方位调整好钢柱的方位，拉紧上拉锚绳并用绳卡固定。

（6）侧拉锚绳及中间加固锚绳安装同上拉锚绳。

7 上支撑绳安装

（1）上支撑钢丝绳钢丝公材质强度不宜低于1770 MPa的6×19+IWS结构类型的高强度钢芯钢丝绳；钢丝绳公称直径16 mm且必须采用镀锌量大于70 g/m2的热镀锌钢丝绳。钢丝绳质量性能应符合国家标准《钢丝绳》（GB/T8918—1996）的要求。

（2）将第一根上支撑绳的挂环暂时固定于端柱（分段安装时为每一段的起始钢柱）的底部，然后沿平行于系统走向的方向上调至支撑绳并放置于基座的下侧，并将减压环调节就位（紧邻钢柱的减压环边距钢柱约50 cm）；在第二根钢柱处，用绳卡将支撑绳固定悬挂于挂座的外侧；在第三根钢柱处，将支撑绳放在挂座内侧；如此相同安装支撑绳在基座挂座的外侧和内侧，直到本段最后一根钢柱并向下绕至该钢柱基座的挂座上，再用绳卡暂时固定，再次调整减压环位置，当确信减压环全部正确就位后拉紧支撑绳并用绳卡固定；再次调整减压环位置，当确信减压环全部正确就位后拉紧支撑绳并用绳卡固定，绳卡数量根据支撑绳长度按以下要求选定；支撑绳长度L≤10 m绳卡2个，支撑绳长度10 m＜L≤30 m绳卡3个，支撑绳长度L＞30 m绳卡4个。

（3）第二根上支撑绳和第一根的安装方法相同，只不过是从第一根支撑绳的最后一根钢柱向第一根钢柱的方向反向安装而已，且减压环位于同一跨的另侧。在距减压环约40 cm处用一个绳卡将两根上部支撑绳相互并结（仅用30%标准紧固力）。

8 下支撑绳安装

（1）下支撑钢丝绳的材质要求同上支撑绳。

（2）将第一根下支撑绳的挂环挂于端柱基座的挂座上，然后沿平行于系统走向的方向上调至支撑绳并放置于基座的外侧，并将减压环调节就位（紧邻钢柱的减压环边距钢柱约50 cm）；在第二个基座处，用绳卡将支撑绳固定悬挂于挂座的外侧；在第三个基座处，将支撑绳放在挂座内下侧；如此相同安装支撑绳在基座挂座的外侧和内下侧，直到本段最后一个基座并将支撑绳缠绕在该基座的挂座上，再用绳卡暂时固定；再次调整减压环位置，当确信减压环全部正确就位后拉紧支撑绳并用绳卡固定；绳卡数量根据支撑绳长度按以下要求选定；支撑绳长度L≤10 m绳卡2个，支撑绳长度10 m＜L≤30 m绳卡3个，支撑绳长度L＞30 m绳卡4个。

（3）第二根下支撑绳和第一根的安装方法相同，只不过从第一根支撑绳的最后一个基座向第一个基座的方向反向安装而已，且减压环位于同一跨的另侧；在距减压环约40 cm处用一个绳卡将两根下部支撑绳相互并结（仅用30%标准紧固力）。

9 钢丝绳网的安装

（1）钢绳网编制用钢丝绳及其安装缝合绳的材质强度不应低于1770 MPa的6×7+IWS结构类型的高强度钢芯钢丝绳；钢丝绳公称直径8 mm；必须采用镀锌量大于70 g/m2的热镀锌钢丝绳；钢丝绳质量和性能应满足国家标准《钢丝绳》（GB/T8918—1996）。

（2）钢绳网采用菱形网孔编制方式，网孔尺寸采用150 mm×150 mm规格，单张网块尺寸设计为一般宜用4 m×4 m规格。

（3）施工前，应认真检查和处理SNS主动防护作业区的危石，施工机具应布置在安全地带。

（4）钢丝绳网的起吊就位方法宜根据现场施工场地、机具（起吊滑轮组、钢丝绳、粗麻绳、葫芦、梯子等）、人力条件以及经验和习惯而定，一般宜采用以下方法：①用一根起吊绳（钢丝绳和专门准备的粗麻绳）穿钢丝绳上缘第三排左右网孔，一端固定在临近钢柱的顶端，另一端穿过悬挂固定于上支撑绳上的起吊滑轮组并使尾端垂落到地面附近；②拉动起吊绳尾端，直到钢丝绳网上缘上升到上支撑绳水平为止，再用绳卡将网与上支撑绳暂时进行松动联结，同时也可以将网与下支撑绳暂时联结以确保缝合时的更为安全，此后起吊绳可以松开抽出。③重复上述步骤直到全部钢丝绳网暂时挂到上支撑绳上为止，并侧向移动钢丝绳网使其位于正确位置。

（5）将缝合绳按单张网周边长的1.3倍截短，并在其中点作上标志。

（6）钢丝绳网的缝合；从系统的一端开始，先将缝合绳中点固定在每一张网的上缘中点处支撑绳上。从中点开始各用1/5缝合绳向两侧逐步将网与两根支撑绳缠绕在一起，直到用绳卡将两根支撑绳并结在一起的地方之后，用缝合绳将网与不带减压环的一根支撑绳缠绕在一起，转向下继续将网与相邻网边缘或支撑绳（上支撑绳的与钢柱平行的单绳段）缝合缠绕在一起直到基座挂座，同样从挂座的前侧穿过并转向该张网后继续缠绕不带减压环的一根下支撑绳直到并结两根支撑绳的绳卡之处，从这里开始再用缝合绳将网与两根下支撑绳缠绕在一起，直到跨越钢绳网下缘中点1 m为止，最后用绳卡将缝合绳与钢绳网固定在一起，绳卡应放在离缝合绳末端约0.5 m的地方。缝合绳的另一半从网上缘中点开始向右缝合，直到与另一张网交界的地方转向下将两张网缝合在一起，当到达下支撑绳时转向该张网并与两根支撑绳缠绕在一起，最后使左右侧的缝合绳端头重叠1.0 m。

（7）当支撑绳分段设置而使一段拦石网的部分中部钢柱有与其平行的单支撑绳时，由于钢柱间距的非完全均匀布置，钢丝绳网边缘可能不刚好在该钢柱处，此时在缝合完毕后宜用绳卡将钢丝绳网与该单支撑绳段松动联结，联结点间距1 m左右。

10 施工时做好安全防护工作，确保人员及机具安全

（1）应先清除山坡表面危石后再施工该系统。

（2）系统的施工工序：应按以下顺序进行，选定钢柱、拉锚锚杆位置，按设计图施工安装钢柱、上拉锚、侧拉锚、中间加固拉锚绳及减压环，安装上下支撑绳及减压环，挂网、缝合。

（3）系统施工前应按锚杆设计深度进行拉拔试验，试验数量应不少于设计数量的5%，当拉拔试验值小于设计值时，应加长锚杆长度，试验应根据设计文件选择在不同位置分区进行，每一代表区域不少于5处，至此SNS被动防护系统在该工点中的具体应用已经介绍完毕，需要特别注意的是，设计工作中最关键的部分在于根据现场实际情况来确定系统的型号及防护高度，但目前还没有通过十分可靠和简便的计算方式来确定的有效方法，只能依靠设计人员及其他资料的经验。因此，需要在以后的不断实践中加以弥补。

11 结束语

SNS防护系统是一种新型的柔性防护系统，目前，国内公路及城市建设中应用比较多，铁路近几年也开始采用这一新兴技术，与传统的防护方法相比较，具有明显的优点：①施工简便、快捷、经济适用、工程造价低；②不扰动原始地质和植被，符合目前提倡的绿色环保要求；③整体防护性能强，防护能级范围大、防护效果好；④维护方便、简单，使用寿命长。SNS被动防护系统网是治理崩塌落石的一种经济可行方法，因此，这种技术在山区铁路的防护工程中值得推广应用。