SNS主动防护系统技术在铁路边坡防护中的实施运用

发布时间：2014-07-28 10:05

　　1 黄桶至织金铁路经过贵州省毕节地区，地形陡峭。DK57+897～DK58+000段线路左侧路堑设计坡度为1：0.5，边坡最高处达32m。爆破开挖后，揭示线路坡体存在陡崖危岩落石，岩层为二迭统茅口组灰岩，灰岩呈灰白色、灰色，薄～中厚层状，弱风化，基岩岩层产状近于水平，但垂直节理，裂隙、裂缝发育，溶蚀严重，两处形成“天生桥”。据统计陡崖处发育有11条明显垂直裂缝，裂缝主要集中在DK57+950～+980的30 m范围内，为8条；DK57+912～+938发育有3条裂缝。裂缝宽2～15cm，长度5～15m，均未有充填物，裂缝沿山体发育深度2～20m不等。虽然目前对山体的稳定没有影响，但该段岩体极不稳定，运营期间在列车振动及风化的影响下，将加大裂隙、裂缝的发育及贯通，最终会导致崩塌等不良地质的发生，对铁路运营形成安全隐患，危及附近居民安全。经综合评估，笔耕文化传播，须对段内危岩进行整治。
　　2 边坡防护常用方案的比较
　　针对黄织铁路此段边坡的特点，提出了浆砌片石护面墙、挂网喷锚及SNS柔性防护系统等边坡防崩塌落石的方案。指挥部对上述几种方案进行了技术、经济及施工等方面的综合比较及论证。
　　2.1浆砌护面墙
　　通常而言，对于边坡高度较小的边坡防护，采用浆砌片石护面墙、护坡还是经济有效的防护方法，但本段均为高陡路堑边坡，最高处达32m，如果采用浆砌片石护面墙、护坡，大量的材料仅能采用人搬运上坡面，故劳动强度大，进度缓慢，投入资金大。
　　且片石砌筑的墙体自身重量非常大，砌筑太高后稳定性较差，随着时间的推移易形成与坡面分离的覆盖层，自身都形成了安全隐患。护面墙表面不能绿化，严重破坏了自然景观，综上所述，护面墙对本工程而言不是一种理想的方案。
　　2.2 挂网喷锚
　　挂网喷锚在施工中使用较多，主要防护岩体边坡的风化剥蚀，在通常情况下可以防止边坡岩石碎块崩落，但对于相对较大的岩体崩落的防护能力较差，总体而言对落石防护并不够理想。且业界对挂网喷锚的结构寿命有了重新认识及坡面难以绿化等问题说明了挂网喷锚存在一定的技术缺陷。
　　挂网喷锚的造价也相对比较高，施工工期也较长。故挂网喷锚不是最佳边坡防护方法。
　　2.3 SNS柔性防护系统
　　SNS主动柔性网防护系统是以钢丝绳网为主的各类柔性网覆盖包裹在所需防护坡面和岩石上，以限制坡面岩石土体的风化剥落或破坏以及岩体崩塌，起到加固防护的作用；或将落石控制于一定范围内运动，此时起到围护作用。采用的材料为：钢丝绳网、普通钢丝格栅（常称铁丝格栅）和TECCO高强度钢丝格栅。前两者通过钢丝绳锚杆和/或支撑绳固定方式，后者通过钢筋（可施加预应力）和/或钢丝绳锚杆（有边沿支撑绳时采用）、专用锚垫板以及必要时的边沿支撑绳等固定方式。
　　作用原理与喷锚和土钉墙等常用的边坡防护体系基本上类似，但因其特有的柔性特征能使系统将受到的局部集中荷载向四周均材质匀传递，可以使整个系统的防护能力共同充分发挥作用，即局部受载，整体起防护作用，可以使系统能承受较大的荷载作用，同时能降低单根锚杆的锚固力要求 。
　　系统具有开放性，地下水能够自由排泄，避免了由于地下水压力的升高而引起边坡失稳的问题；该系统不仅对稳定边坡有一定贡献，还能抑制边坡遭受进一步的风化剥蚀。该系统能适应各种不同的坡面形态特征，且不破坏和改变坡面原有地貌形态和植被生长条件，其系统的开放性给随后或今后人工坡面绿化实施保留了必要的条件，绿色植物能够在其开放的空间上不受限制地生长，植物根系的固土作用与坡面防护系统结为一体。从而能够很好地抑制水土流失和坡面的冲刷破坏，实现最佳的边坡防护和环境保护相统一的目的。
　　可见SNS主动柔性网系统是一种技术先进、施工简便、安全有效、环保、经济的边坡防护新技术。
　　最终选定采用SNS主动柔性网系统进行本工程的边坡防护。
　　3 SNS主动柔性网系统布置的技术要求和参数
　　锚杆采用φ16钢筋，长度为2m（上沿锚杆长度为2.5m）。锚杆孔尽可能布置在天然低洼处，可在锚杆的标准间距30cm以内调整，以确保系统紧贴岩面，局部区域根据需要可增补长度为2m的固定锚杆；锚杆孔应与岩面尽可能垂直。
　　纵横支撑绳采用φ16钢丝绳，纵横支撑绳均穿过沿程钢丝绳锚杆的环套，并用紧线葫芦张拉至手感不再松动为止，两端用绳卡固定。
　　钢丝绳网采用DO/08/300型，尺寸有4m×4m和4m×2m两种。
　　纵横交错并进行依次预张力的φ16支撑绳与4.5m×4.5m正方形标准模式（边沿局部根据需要有时为4.5m×2.5m）布置的锚杆相联结，每个网格内铺设一张4m×4m（或4m×2m）的钢绳网，每张钢绳网与四周支撑绳间用φ8缝合绳缝合，并进行预张拉，该预张拉工艺能使系统对坡面施以一定的法向预紧压力，从而提高表层岩体的稳定性，控制危岩体的移动。防止崩塌落石的发生。SNS主动柔性网系统结构如图1所示。
　　黄织铁路DK57+897～DK58+000左侧长103m的高边坡均采用SNS主动柔性网进行防护，总面积超过1500m2。施工时仅投入了15人，在13天内完成了该段边坡的防护网施工，且在施工时不影响其它项目的正常施工。可见该方法有施工简便，安全有效的特点。图2为施工完成后的效果图。
　　4 施工安装方法
　　1）准备好施工所用设备及材料，在坡面防护范围内自上而下清除坡面上威胁施工安全的浮土和浮石，处理修整不利于系统以后正常工作的松渣堆积体及突出坡面的岩体，并在坡面上搭建钢管脚手架工作平台。
　　2）按设计施工范围对锚杆孔位进行测量放线，从防护区域下沿中部开始向上和两侧放线测量确定锚杆孔位，孔位可根据地形条件进行调整，但其调整范围为设计位置30cm内。锚杆的孔位尽量选在可调整范围内的低凹处。并在每一锚杆孔位处凿一深度不小于锚杆外露环套长度，边缘平顺的凹坑，一般孔口上沿直径20cm，深度20cm。 对于非低凹处及不能让系统安装后钢丝网紧贴坡面锚杆孔，增设长度不少于50cm的局部锚杆孔。
　　3）按设计要求的深度进行锚杆孔的钻眼，孔眼深度一般大于锚杆长度5～10cm，孔径不小于φ45mm，锚杆孔的角度得满足设计及规范要求，钻孔的孔眼用高压风清孔用水进行清孔。如果受当受凿岩设备限制时，构成每根锚杆的两股钢绳可分别锚入两个孔径不小于φ35 mm的锚孔内，形成人字型锚杆，两股钢绳间之间的夹角为15°～32°，可达到同样的锚固效果；如果部分锚杆处因岩体破碎或松散，不能形成有效锚孔时，清除破碎岩土，采用平面尺寸不小于40cm×40cm的C15混凝土作锚杆基础。
　　4）锚杆尽量均使用厂家配套供应的成品锚杆。如要现场制作，则要严格按设计及规范的各项要求进行。锚杆在使用前要进行检查及处理，确保锚杆平直、无锈、无污染。安装时在锚杆上设置定位支架，使锚杆处于钻孔中间，杆体插入孔内长度应满足设计要求，采用标号不低于M20的水泥砂浆，宜用灰砂比1：1～1：1.2，水灰比0.45～0.50的水泥砂浆，水泥宜用32.5级普通硅酸盐水泥，优先选用粒径不大于3mm的中细砂，确保浆液饱满。注浆后进行养护，时间不得少于3天。
　　5）安装纵横支撑绳，支撑绳张拉紧后两端绳卡与锚杆外露环套固定连接。支撑绳长度小于15m时用两个2个绳卡，15～30m时用3个绳卡，超过40m时用4个。
     

 

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