采用引导式和分离式柔性防护网综合整治崩塌落石病害

刘强

摘 要：山体崩塌落石尤其是隧道進出口地段的落石，因其具有突发性、不易察觉、难以清除等特点，日益成为对行车安全的重大隐患。近些年，采用主、被动柔性防护网对崩塌落石进行整治已成为惯用做法，但在运营过程中出现了柔性网内落石不易清除、柔性网易损坏、防护效果不佳等弊病，本文介绍了通过改变柔性防护网的铺挂、联接、组合等方式来对落石进行综合整治的做法，通过这种做法，达到了扬长避短的目的，取得了较好的效果。

关键词：防护网；综合整治；崩塌落石

1 具有柔性防护网的特点

目前，采用柔性防护网整治崩塌落石主要有两种，分别为主动柔性防护网和被动柔性防护网，简称主动网和被动网。顾名思义，主动网是网片直接与山体相连，形成包裹状；被动网是在危石正前方形成一道“隔离带”，当危石滚落至网前时，网片将其阻拦在“隔离带”范围之内，防止其继续滚落，侵入限界。

传统的主动网，在防护网范围内设置数量众多的锚杆，防护网将边坡覆盖得严严实实，需耗费大量的网片。同时，这种“包裹”的防护方式，时间一长，容易形成大块落石的堆积，在越来越多的脱离母体的危石对主动网持续作用下，网绳及受力部分的锚杆会产生徐变、松弛，如果脱离母体的危石足够大，将会冲破护网、拔出锚杆，造成护网的破损、失效，其有效使用寿命就会缩短，同时将可能危及行车及人身安全。

传统的被动网，由于钢柱的转动性较差，在落石冲击时，钢柱容易承受较大的力，造成钢柱发生弯曲，钢柱也就成了其拦截落石的薄弱环节及瓶颈；同时，由于被动网直接承受落石正面冲击，理论上讲，落石的重力势能有多大，它承受落石冲击的能量就有多大，这就好比是矛与盾的关系，矛有多锋利，盾就需要有多坚固，但事实上，钢柱、网片的抗屈服能力不可能无限大，因此，只能预防有限能量的落石，即使能预防足够能量的落石，其造价极高，不适宜推广使用。

综合以上分析，可以说采用主被动防护网的方式对落石进行整治是可行的，但要克服并改进其不足之处，以利更好地确保行车安全。经过历年的使用和研究，大秦铁路股份有限公司原平工务段引进了一种新型整治崩塌落石的防护体系——采用引导式和分离式柔性防护网对山体崩塌落石进行综合整治，该体系起到了扬长避短的作用，从而避免了上述防护网的缺点，更好地完成对山体落石的整治。

2 引导式及分离式柔性防护网的介绍

2.1 引导式柔性防护网（形状如窗帘，又名窗帘网）是一种高能量吸收落石的防护产品，即在接收滚石的坡面上设有距离较远的支柱，铺设具有弹性的帘状防护网，并设置纵、横向铺设的钢丝绳，主要通过防护网及钢丝绳的柔性来吸收落石的能量。其张口端的钢支柱设置于坡顶，可以较好地避免落石的飞溅，或者根据现场情况，将钢支柱设置于边坡中部，在避免落石飞溅的前提下，减少防护网的铺设面积。具有如下特点：

①具有强韧性，能很好地吸收落石能量。在引导式防护网最上端的横向绳和支柱的吊绳都采用强度更高、柔软性能更好的钢丝绳，横向和纵向的钢丝绳都是以1米的间隔排列的，所以，不只防护网部分单独起作用，而是防护网和钢丝绳作为一个整体来拦截落石。

②支柱的间隔变大。它可以避开有落石危险的某个斜面和不稳定的岩石区域，而选择在稳固的地点设置安放，因此，也可以避免落石对支柱和吊绳的直接冲击。

③有效地阻截高处的滚石。由于其最上部有口袋式的大开口，可以把支撑帘状防护网部分的钢支柱高度提高，钢支柱高度可以从2.5米到8米，从而能有效地拦截从高处跳跃落下的落石。

④不容易损坏，维护和管理简单。由于其对落石的滚落有很好的引导性，落石沿着防护网缓慢下落至防护网底部，因此对防护网的破坏较小。

⑤节省施工时间及工作量。由于柔性网与岩体接触点变少，因此，也相应地减少了锚固工作量，缩短了工期。

2.2 分离式柔性防护网网柱相对分离，避免了由于某一部件的损害而影响整体防护效果，主要部分包括环形网、固定系统、减压环和钢支柱，具有如下特点：

①分离式防护网的钢支柱顶部和底部各设置有开孔，拉锚绳从开孔中穿过，与上、下支撑绳连接；当落石冲击到防护网的时候，分离式防护网的钢支柱柱脚与基础的特殊连接使得其具有一定的转动能力，与目前常用的被动网相比，这种措施结构保证了钢支柱受力很小，在一定程度上可以避免落石冲击后发生弯曲。

②落石对防护网的冲击作用绝大部分通过上、下支撑绳传递给上、下拉锚绳，通过拉锚绳传递给锚杆，然后传递到基础中。

3 施工流程

施工时先设置分离式防护网，再安装引导式防护网，这样即使在施工过程中有危石脱落，也不至于侵入限界，进而影响行车、人身安全。

3.1 分离式防护网

3.2 引导式防护网

3.3 施工小结

通过该段在北同蒲线铁路芦庄—轩岗区间的整治施工，我们总结出与传统主动网和被动网相比，引导式与分离式防护系统有如下特点：

①防护理念不同。

传统主动防护网采用的是“包裹”理念，使防护网主动“包裹”落石，从而起到防护的目的。而引导式防护网采用的是“引导”理念，通过防护网与山体之间形成的“间隙”制约落石的速度、引导落石滚落轨迹，达到防护目的。前者会出现“鼓肚子”的现象，使落石堆积、停留在某一区域，很难维护清理，形成二次落石危害；而后者通过引导、疏通，使落石按照预先设定的路线下落至收集区，大大的降低了二次落石危害，并具有较好的维护性，二者比较，引导式防护网能更有效地体现“主动”这一概念。

②结构不同。

传统主动网是通过锚杆将防护区域人为划分成许多小块，通过防护网“包裹”山体进行防护；而引导式防护网则是对防护区域整体考虑，根据不同地形采用“覆盖型”或“张口型”因地制宜的进行防护。二者相比，前者要求对防护区域进行多锚杆处理，对防护区整体性有一定程度的破坏。

③防护能级不同。

传统被动防护网由于受到落石正面冲击，它的防护能级相对较小，为提高防护能级必须加强构件材料，而分离式防护网由于采用科学的防护理念，系统基本不会受到正面冲击，尤其与引导式防护网综合使用后，它的防护能级得到大大的提升。

④性价比高。

a引导式防护网与普通主动网的比较。

引导式防护网与普通主动网相比，它不需要对被防护区域全覆盖，只需要在坡面上某个点张开一个口子，就能对其上部的山体落石进行防护，且锚固点密度（数量）也较小，在相同能级下，使用的材料更经济、科学。

b分离式防护网与普通被动网的比较。

分离式防护网采用的是缠绕型环形网，与普通的平绕型环形网相比，在相同材料下，由于缠绕工艺比平绕受力性能更好，其整体的防护性能远远大于平绕型环形网。缠绕型环形网的搭接处采用高强度不锈钢卡扣，与钢丝绳网（菱形网）的十字卡扣相比连接更紧密，力学性能也更好。价格虽然较普通产品提高了约25%，但使用壽命延长2-3倍，综合性价比高。

4 适用范围

4.1 引导式防护网是运用“引导”的理念，即通过防护网的引导、约束和阻滞作用，使落石沿山体坡面向下运动的速度和轨迹受到控制，使其保持在合理的范围之内，并最终进入预先设定的收

集区（堆积区），从而达到对落石进行防护的一种新型柔性防护产品。

引导式防护网的防护能级范围宽，安装方式灵活，可覆盖、可张口（加钢支柱），适用范围很广，只要网的底部有一坡坎或相对平坦的坡面（1～2米）用于堆积落石，几乎适用于各种地质、地貌、地表、地势（坡度），尤其适合对植被保护有特殊要求的场合。

4.2 分离式防护网是采用主钢丝（支撑绳）与支柱互相分离的结构方式，提高防护网的变形空间、降低受力传递阻力，从而达到“以柔克刚”的目的。其配套使用的网片采用高强度缠绕式环形网，具有优良的力学变形性能，可以承受高能级的落石冲击，由于其钢支柱与防护网的分离式结构，大大提高了产品的防护效果，对于大落石、高能级的冲击有很好的防护效果，适用在山体坡面较陡、高度较高、落石潜在能级较高的地域。

5 努力方向

5.1 尽管采用柔性防护网整治崩塌落石在铁路上已经应用多年，但截至目前，仍未能建立起一套完整的对其进行养护、维修、管理的理论体系，目前，对防护网出现的网片、卡扣锈蚀等问题及锚杆松动等现象仍没有具体检测、更换标准。

5.2 现阶段，大家普遍认为对于崩塌落石只要采取了柔性防护措施就一劳永逸，没有隐患，没有将注意力转到日常的检查、养护维修上来，因而也就未能及时观测到其发生的细微变化，从而采取预防及进一步改进措施。

5.3 对防护网的使用寿命没有科学的鉴定依据，需要进一步调查、研究。