SNS柔性防护网在北京崩塌防治工程中的应用

黄来源，张 亮，曹国强

（1.北京市地质研究所，北京 100120，2. 北京市勘察设计研究院有限公司，北京 100038）

SNS柔性防护网在北京崩塌防治工程中的应用

黄来源1，张 亮1，曹国强2

（1.北京市地质研究所，北京 100120，2. 北京市勘察设计研究院有限公司，北京 100038）

崩塌是北京山区汛期最常见的一种不良地质现象，北京地区尤其西部和北部山区崩塌的形成主要与长期以来人类工程活动密切相关，通过工程实践与经验积累，柔性防护网技术在国内已经使用的越来越多。这种以钢丝绳为主要构成特征的SNS边坡柔性防护系统，已在铁路、公路、水电站、矿山、市政工程的崩塌落石、浅层坍滑、风化剥落和泥石流等坡面地质灾害防护中得到广泛的推广应用，本文以怀柔老公营崩塌治理工程为例，介绍了SNS柔性防护网在北京市边坡防治工程中的应用。

怀柔；SNS柔性防护网；崩塌；边坡防治工程

0 引言

崩塌是北京山区汛期最常见的一种不良地质现象。据调查统计，北京市崩塌很发育，虽然造成的直接危害程度总体相对较小，但发灾频繁，具有突发性、隐蔽性的特点，其主要是对交通干线和少数村户造成危害（刘连刚等，2008）。北京地区尤其西部、北部山区崩塌的形成主要与长期以来的人类工程活动密切相关，随着首都经济建设的全面提速，北京山区掀起了工程建设的高潮，包括山区公路建设、景区建设、城市建设向山区的扩展等各项建设活动都导致了山区不稳定边坡的急剧增加，这些边坡绝大部分的发灾趋势为崩塌灾害。

起源于欧洲的SNS柔性防护系统，已100余年历史，在崩塌治理、边坡防护、泥石流治理、道路挡墙、拦渣、拦石、加固等工程中，得到了广泛应用，20世纪90年代引入国内，较早应用于铁路、公路沿线的边坡防护（王伟等，2006）。SNS柔性防护系统产品特点是属于柔性结构，在不影响边坡形态、绿化植被等自然景观的情况下可以防止碎石崩落、水土流失，使用寿命50～100年，适用于永久性工程建设。近几年，通过工程实践与经验积累，柔性防护网技术在国内使用的越来越多，这种以钢丝绳为主要构成特征的SNS边坡柔性防护系统，在铁路、公路、水电站、矿山、市政工程的崩塌落石、浅层坍滑、风化剥落和泥石流等坡面地质灾害防护中得到了推广应用（贺咏梅等，2006）。本文通过工程实例，系统的阐述SNS主动柔性防护网的设计要点、选型、特点，介绍其在岩质高边坡中的应用。

1 老公营村崩塌地质灾害特征

老公营崩塌危岩分布在老公营村北侧的基岩斜坡和陡壁处，岩体节理裂隙发育，崩塌危岩带所在坡面裸露总面积约5000㎡。3～4组结构面将岩体切割成块状体或碎裂状，稳定性较差，为崩塌灾害发生奠定了基本条件。

工作区内主要分布5处崩塌危岩带，各崩塌危岩带（体）分布详见照片1，各崩塌危岩带基本特征见表1。老公营村北侧高陡边坡危岩威胁紧邻坡脚的52户，166口人的生命财产安全（黄来源等，2011）。

照片1 老公营村北高陡边坡危岩带Fig.1 D angerous rock band on the north slope of Laogongying vallage

表1 老公营崩塌危岩带一览表Tab.1 List of dangerous rock in Laogongying collapse

2 柔性防护网的设计

2.1 治理工程总体设计

针对该地区不稳定边坡危害可能造成的损失及其地质条件，为保持坡体稳定，控制和减轻灾害造成的损失，根据琉璃庙镇老公营村北侧边坡高度较高、坡度较陡、边坡顶部存在多处危岩体，边坡上部岩体风化、破碎、节理发育的特征，提出采取以主动防护和被动拦挡相结合的措施为主，配合局部清除危岩和警示标识的综合整治方案（黄来源等，2011）。此方案是将边坡顶部及边坡上宽缓处存在的危岩体进行人工清除，减轻中、小型危岩体隐患；将中上部风化、破碎严重存在多处危岩带的边坡采用主动防护系统进行主动防护，防治边坡小型块石崩落；在坡脚修筑拦挡网，对主动防护措施失效或主动防护区域以外块石零星掉落的情况下进行被动拦挡；配合树立醒目的警示标识，提醒相关人员崩塌灾害危险。

2.2 治理工程分项设计

（1）局部清危

在斜坡中部宽缓地带及顶部平台，堆积若干小型孤石、块石，其稳定性差，且具备人工清除条件，应清除以消除隐患，清危总方量约为270m3（表2）。清危体积为初步估算，实施过程采用信息法施工，以满足防护工程需要为准。

（2）GPS2型SNS主动防护网

主动防护网系统常用于坡面崩塌、危岩、落石、风化剥落、溜坍、溜滑或塌落类地质灾害加固防护，其明显特征是采用系统锚杆固定，并根据柔性网的不同，分别通过支撑绳和缝合张拉（钢丝绳网和铁丝格栅）或预应力锚杆（TECCO-65格栅）来对柔性网部分实现预张，从而对整个边坡形成连续支撑，其预张拉作业使系统尽可能紧贴面并形成了抑制局部岩土体移动或在发生局部位移或破坏后将其裹缚（滞留）原位附近的预应力，从而实现其主动防护（加固）功能。

表2 各危岩带清危体积统计表Tab.2 Removal volume statistics of dangerous rock

GPS2型SNS主动防护网施工周期短，对地形的适应性比较强，施工安装比较灵活，使用年限一般为50年，适用于本治理工程。锚杆采用ф16mm钢绳锚杆，锚孔孔径为ф50mm，单根锚杆抗拔力不小于50kN。

主动防护网工程主要布设在斜坡上部陡峻和基岩出露地带。通过现场调查，工作区内区主要存在五处典型的危岩带（体），防护面积3616m2（表3）。

（3）RXI型SNS被动拦挡网

SNS柔性被动防护网，是采用锚杆、钢柱、支撑绳和拉锚绳等固定方式将钢丝绳网形成栅栏形式的拦石网。被动拦石网采用柔性被动网，柔性被动网工程主要布设在坡脚空间有限，难于设置拦石墙位置处的斜坡较平缓地带，系统组成见图1。

根据《铁路沿线斜坡柔性安全防护网》（TB/ T 3089-2004），被动网按其防护能力、特征构成和结构形式的不同分为三类17种型号，防护能级为150～2000kJ。根据工作区崩塌边坡特征及防治目标，本次统一选用RXI型被动网。

表3 各危岩带防护面积统计表Tab.3 Protection area of statistics of dangerous rock band

图1 被动防护网系统示意图Fig.1 Schematic diagram of passive fence system

通过现场调查及落石运动路径分析，模拟工作区内边坡松散块体最大直径1.2m，从坡顶掉落至坡脚拦挡网处最大落石冲击动能范围为22.5～522.72kJ，由于落石体积的不确定性和运动特征的复杂性，实际拦挡网需要选用防护级别远高于模拟冲击动能量级，所以选用防护最高能级确定为750 kJ，根据规范，对应的标准产品型号为RXI-075型的被动柔性网，其主要构成特征为D0/08/150钢丝绳网（柱间距10m），网高3m，具体安装位置见表4。

根据勘查报告，拟设被动网的坡脚处，崩坡积层厚度3～5m，钢柱基础设计埋深1.5m，采用C20细石砼基础，M20水泥砂浆抹平。钢柱间距10m，钢柱高度3m。

3 柔性防护网的特点

3.1 SNS主动柔性防护网的特点

SNS主动柔性防护网是指采用钢丝绳锚杆或钢筋锚杆和支撑绳固定方式将金属柔性网覆盖在有潜在地质灾害的坡面上，从而实现坡面加固或限制落石运动范围的一种防护网（铁路沿线斜坡柔性安全防护网（TB/T3089-2004））。与其他类似边坡防护工程采用传统的边坡防护措施相比，SNS主动柔性防护网具有以下特点：

表4 柔性被动网安装位置控制点Tab.4 Installation position control points of passive fence system

（1）更好的贴合性。因金属网的柔性特征，能更好贴合凹凸不平边坡，能适应破碎岩块大小不一的坡面；柔性网通过支撑绳和缝合线预张拉后，可以紧紧贴近坡面铺展，这样就形成了抑制局部岩土体失稳的附加应力。

（2）转化局部失稳边坡突出应力应变，整体承载。当有局部岩土体失稳后对柔性网产生局部荷载时，荷载除了向邻近锚杆传递，柔性网还能将局部应力向四周传递以充分发挥整体的防护能力，具有“局部受载，整体作用”的防护功能（李有志等，2004）。这就降低了对单根锚杆锚固力的要求。在传统的喷锚防护结构中，由于混凝土等材料的刚性特征，一旦局部失稳荷载较大，极易造成局部应力集中破坏。

（3）构件标准化，流水施工作业规范、效率高、工程造价低。SNS主动柔性防护系统构件都由工厂直接生产，现场主要是安装工作，可进行流水施工作业，减轻了施工劳动强度，缩短了工期，提高了效率。SNS主动柔性防护系统的优势还在于可以不直接在危岩上进行钻孔作业，而将锚杆设置在周边的稳定基岩上，利用柔性网的连续铺挂和张紧来实现“包裹”式加固，从而避免了对危岩的扰动，保证了施工人员和设备的安全，避免了施工风险（贺咏梅等，2006）。

（4）有效解决防排水问题且环保、美观。SNS主动柔性防护结构对大气降雨和地下水自由排泄影响较小，避免了因地下水压力的升高而引起的边坡失稳问题；同时，可以最大程度上保持原坡面自然景观不变，即不破坏坡体的原始地貌，因此具有防灾和环境修复的双重优点。传统的浆砌石和喷锚护坡虽然也能达到护坡的作用，但工程存续期会出现一些问题，如防护结构与坡面分离；防护结构影响降雨及地下水排泄，从而使地下水压力升高导致边坡失稳或防护结构破坏等。

（5）使用寿命长，维修方便。行业规范要求钢丝绳网设计使用年限50年，与相应的传统土木工程结构使用年限相当，而且如果钢丝绳网某处发生破坏后，维修、替换较方便。

3.2 SNS被动柔性防护网的特点

SNS柔性防护系统中的被动防护网是一种非常新颖的彻底改变传统的边坡防护观念的新技术产品（黄来源等，2009）。能够将工程对环境的影响降到最低点，其防护区域内可以充分的保持土地、岩石的稳固，通过人工实施植草、植树的绿化作用。适用于任何复杂的地形，同时又不破坏原始地貌，产品呈网状，视觉干扰下，便于人工绿化，利于环保，系统以钢丝绳作为主要构成部分并以拦截爆破飞石、坠物等危害的柔性安全防护系统技术和产品（黄来源等，2012）。被动防护是在公路边立一道钢丝绳网和菱形网复合防护层，如有跌落的石头将被网子挡住，保护下面的汽车等，这种方式应用于坡度小的山崖防护。

（1）构件标准化，施工流程规范、效率高、工程造价低。SNS被动柔性防护系统大部分构件由工厂直接生产，现场主要是安装工作，因此施工简便，减轻了施工劳动强度，缩短了工期，提高了效率。SNS被动柔性防护系统的最大优势在于可以最大限度节省坡脚施工空间，一般崩塌危岩坡脚距离受威胁的道路、 建筑等设施较近，往往不具备布置传统的浆砌石挡墙，落石槽等土木工程的空间，而被动拦挡系统将只需开挖数量较少的立杆和拉锚基槽，或者直接固定在周边的稳定基岩上，利用柔性网的连续铺挂来实现“拦挡”式防护。

（2）有效解决防排水问题且环保、美观，占用空间小。SNS被动柔性防护系统同样对大气降雨和地下水的径流和排泄影响较小，避免了因地下水压力的升高而引起的边坡失稳问题；另外可以最大程度上保持原坡面自然景观不变，即不破坏坡体的原始地貌，还可以配合工程种植相应的绿化植物，达到防灾和环保的双重效果。

（3）使用寿命长，维修方便。行业规范一般钢丝绳网设计使用年限为50年，与相应的传统土木工程结构使用年限相当，而且如果钢丝绳网某处发生破坏后，维修、替换较方便，即使拉锚立柱或拉锚由于承接了较大荷载而发生破坏，相应的配件也较容易修复更换。

4 结论

（1）SNS柔性网防护系统的部件采用标准化工厂生产，材料性能稳定，安装方便快捷，施工简单，易操作，防落物效果好，适用性广。

（2）与传统的全坡面防护方法施工方法相比，改变了原有施工工艺，克服了刚性防护施工中诸多弊端，采用模块化安装方式、缩短了工期和施工费用，同时又增添了边坡景观的美感。

（3）在进行SNS被动柔性网防护后，有效拦截了土石方开挖滚落的石头，未发生一起安全事故，达到了防护效果。

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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

黄来源（1978- ），男，高工，主要研究方向：地质灾害的防治。E-mail： huangly78@126.com