水电站高边坡中柔性网被动防护系统的应用

2015-03-23王锦江李明柱

东北水利水电 2015年11期

王锦江，李明柱，金辉，蒋攀

（1 中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江杭州310004；2 中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

1 工程概况

盖下坝水电站大坝右岸拱槽开挖，开口线高程为447 m，开口线上部岩石最大坡高170 m，边坡为垂直边坡，地形陡峻，拱槽开挖前已组织进行了开口线上部边坡的危石处理，但由于局部陡坡处处理人员无法到达进行处理，仍有部分陡坡存在少量的危岩体，为保证施工期施工作业人员的安全，特在右岸拱肩槽开挖开口线上部设置SNS被动柔性防护装置。

2 SNS 防护系统设计方案

2.1 总体说明

SNS (Safety Netting System) 系统是以高强度柔性网（菱形钢丝绳网、rocco 环形网、高强度钢丝格栅）作为主要构成部分，并以覆盖（主动防护）和拦截（被动防护）两大基本类型来防治各类斜坡坡面地质灾害和雪崩、岸坡冲刷、爆破飞石、坠物等危害的柔性安全防护系统技术和产品，它是一种集构件设计与加工、系统配置设计与定型、现场设计选型、现场布置与施工设计的系统化技术。

2.2 总体要求

1）主动防护网采用披覆裹塑钢丝绳网，结构配置为系统钢丝绳锚杆+支撑绳+缝合绳，孔口凹坑+张拉，主要防护功能为坡面加固，抑制崩塌和风化剥落、溜坍的发生，限制局部或少量落石的运动范围。

2）被动防护网结构配置为钢柱+支撑绳+拉锚系统+缝合绳+减压环，防护等级不小于750 kg。

3）编网、支撑绳及拉锚系统所用钢丝绳应符合GB/T20118-2006《钢丝绳》的规定，其钢丝强度不应低于1770MPa，热镀锌等级不低于AB 级。

4）钢丝格栅编织用钢丝应符合GB/T343-1994《一般用途低碳钢丝》的规定，热镀锌等级不低于AB 级，其中高强度钢丝格栅亦可采用重量不低于150 g/m2的锌铝合金镀层处理。

5）环形网用钢丝应符合GB/T343-1994《一般用途低碳钢丝》的规定，其钢丝强度不应低于1 770 MPa，热镀锌等级不低于A/AB 级或采用重量不低于150 g/m2的锌铝合金镀层处理。

2.3 SNS 被动防护系统的主要参数

被动防护系统是将以钢丝绳网为主的栅栏式柔性拦石网设置于斜坡上相应位置，用于拦截斜面上的滚落石以避免其破坏保护的对象，从而实现防止崩落石危害的目的。

SNS 被动系统由钢丝绳网、高强度钢丝格栅网、锚杆、工字钢柱、上下拉锚绳、消能环、底座及上下支撑绳等部件构成。

①被动防护系统主要构成：钢柱、基座、连接件、带减压环的双支撑绳、“人”字型上拉锚绳(每跨6 个减压环)，6 根侧拉锚绳(单绳)，钢丝绳网、钢丝格栅和缝合绳。

②支撑绳、上拉锚绳和侧拉锚绳直径为16 mm，钢丝绳抗拉强度为1 770 MPa，破断拉力T>150 kN；缝合绳直径为8 mm，钢丝抗拉强度为1 770 MPa，每延米破断拉力T>37.6 kN。

③钢柱间距10m，高度5m，工字钢型号I20b。

④基座混凝土强度等级为C20，基座的施工应满足(DL/T5144-2001)《水工混凝土施工规范》的要求。基础采用人工开挖，禁止爆破作业。对于岩石地基直接可以打设锚杆连接。

3 主要施工方法

1）由于右岸至今没有施工道路，防护材料运抵工地后，采用土缆索将防护材料运输至右岸EL410 m 平台上，经人工运输至工作面，每次运输重量不得超过200 kg。

2）根据设计要求并结合现场实际地形，对钢柱和锚杆基础进行测量定位。现场放线长度应比设计系统长度增加约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%。在此基础上，柱间距可在设计间距20%的缩短或加宽范围内调整。

3）基坑开挖：对覆盖层不厚的地方，当开挖至基岩而尚未达到设计深度时，则在基坑内的锚孔位置钻凿锚杆孔，待锚杆插入基岩并注浆后再灌注上部基础混凝土，预理锚杆并灌注基础混凝土；对于岩石基础，直接钻锚杆孔和锚杆安装；对于覆盖层深的地方浇筑混凝土基础，预埋锚筋安装锚杆。

4）基座安装：将基座套入地脚螺栓并用螺帽拧紧。

5）钢柱及上拉锚绳安装：①将钢柱顺坡向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将钢柱缓慢抬起并对准基座，然后将钢柱底部插入基座中，最后插入连接螺杆并拧紧。④通过上拉锚绳的方式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）侧拉锚绳的安装：安装方法同上拉锚绳，只是在上拉锚绳安装好后进行。

7）上支撑绳的安装：①将第一根上支撑绳的挂环端暂时固定于端柱(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直支撑绳并放置于基座的下侧，将减压环调节就位（紧邻钢柱的减压环边距钢柱约50 cm）。②将该支撑绳的挂环挂于端柱的顶部挂座上。③在第二根钢柱处，用绳卡将支撑绳固定悬挂于挂座的外侧；在第三根侧柱处，将支撑绳置于挂座内侧；如此相间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。④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。⑤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一侧。⑥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%标准紧固力或手动拧紧即可)。

8）下支撑绳的安装：①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直支撑绳并放置于基座的外侧，将减压环调节就位（紧邻钢柱的减压环边距钢柱约50 cm）。②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；如此相间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。③检查确定减压环全部正确就位后拉紧支撑绳并用绳卡固定。④按上述步骤安装第二根下支撑绳，但需反向安装，且减压环位于同一跨的另一侧。⑤在距减压环约40 cm 处，用一个绳卡将两根底部支撑绳相互并结（仅用30 %标准紧固力），如此在同一挂座处形成内下侧和外侧两根交错的双支撑绳结构。

9）钢绳网的安装：①钢丝绳网的起吊就位方法根据现场施工场地、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：

用一根起吊绳（钢丝绳或专门准备的粗麻绳）穿过钢丝绳网上缘第三排的左右网孔，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。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，同时也可将网与下支撑绳暂时联结，以确保缝合时更为安全。此后，起吊绳可以松开抽出。

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。

②将缝合绳按单张网周边长的1.3 倍截短，并在其中点作一标志。

③钢绳网的缝合：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的支撑绳上。从中点开始，各用一半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，当到达柱顶挂座时，将缝合绳从挂座的前侧穿过（不能缠绕到挂座上），继续将网与相邻网边缘或支撑绳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处，从此处开始，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，直到在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。

④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能恰好在该钢柱处，此时，缝合完毕后用绳卡将钢丝绳网与该单支撑绳段松动连接点间距1 m 左右。

10）格栅安装：①格栅铺挂在钢绳网的内侧（迎坡面侧），应叠盖钢绳网上缘并折到网的外侧15 cm，用扎丝固定到网上。②格栅底部应沿斜坡向上敷设0.5 mm 左右，并为使下支撑绳与地面间不留缝隙，用一些石块将格栅底部压住。③每张格栅间叠盖约10 cm。④用扎丝将格栅固定到网上每平米固定约4 处。