余　超

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，四川 成都　610091)

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SNS柔性防護技術(shù)在兩河口水電站中的應用

余超

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，四川 成都610091)

闡述了SNS柔性防護網(wǎng)這一安全可靠、簡單易行、環(huán)保經(jīng)濟的柔性防護新技術(shù)及其在水電工程領(lǐng)域內(nèi)的應用。

SNS柔性；防護；技術(shù)；兩河口水電站

1　概　述

雅礱江兩河口水電站左岸泄洪建筑物進、出口及壩肩邊坡支護工程最低開挖高程約超出河面126～250 m，開挖區(qū)高差更達606 m，且開挖區(qū)坡陡，坡度最大達到50°。在進行邊坡開挖時，一旦發(fā)生滾石，將對公路的交通及邊坡施工形成非常大的安全威脅。

因此，為保護上述構(gòu)筑物或部位的安全，在深孔泄洪洞、放空洞、豎井泄洪洞、洞室溢洪道、5號導流洞開挖時布置了SNS柔性防護網(wǎng)進行安全防護。

2　SNS柔性防護系統(tǒng)

SNS系統(tǒng)是以高強度柔性網(wǎng)作為主要構(gòu)成部分，并以覆蓋(主動防護)和攔截(被動防護)兩大基本類型來防治各類斜坡坡面地質(zhì)災害、岸坡沖刷、爆破飛石、墜物等危害的一種柔性安全防護系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品，它是一種集構(gòu)件設計與加工、系統(tǒng)配置設計與定型、現(xiàn)場設計選型、現(xiàn)場布置與施工設計的系統(tǒng)化技術(shù)。

SNS被動防護系統(tǒng)由鋼絲繩網(wǎng)或環(huán)形網(wǎng)、固定系統(tǒng)、減壓環(huán)和鋼柱四個主要部分構(gòu)成，系統(tǒng)的柔性主要來自于柔性網(wǎng)、支撐繩和減壓環(huán)等結(jié)構(gòu)，且鋼柱與基座間亦采用可動鉸聯(lián)結(jié)以確保整個系統(tǒng)的柔性匹配，具體情況見圖1。

圖1　SNS被動防護系統(tǒng)示意圖

3　SNS柔性防護網(wǎng)的布置原則

(1)SNS柔性防護網(wǎng)一般布置在被防護對象的正上方，且其防護范圍應超出被保護對象的范圍30～50 m(視自然邊坡的地形而定，當?shù)匦尾焕麜r，可適當加大范圍；當?shù)匦斡欣麜r，可減小范圍)。

(2)應盡可能不干擾主體工程施工。

雖然SNS防護系統(tǒng)為防護開挖滾石而設，但其一般應設在開挖區(qū)外，距開挖區(qū)開口線有一定的距離，既不妨礙開挖施工，也不至因開挖的原因而使防護系統(tǒng)遭到破壞。但當開挖范圍很大時，有必要在開挖區(qū)中設置，此時則應在適當?shù)母叱毯头秶鷥?nèi)設置，既不過多地占用開挖位置，同時又能有效地起到防護作用。

(3)設置多重防護網(wǎng)。

盡管被動防護系統(tǒng)具有明顯的柔性，但它所起到的作用不是無限的，當落石速度超過25 m/s時(環(huán)形網(wǎng)為30 m/s)，即便落石動能沒有達到系統(tǒng)的防護能級，在系統(tǒng)的其他構(gòu)件不發(fā)生明顯變形破壞時，也可能會因“子彈效應”而使柔性網(wǎng)發(fā)生穿透性破壞。因此，當預計落石速度過大時，應考慮在不同高程分段設置攔石網(wǎng)。

此外，當自然邊坡過陡或為巖石邊坡時，滾石在滾動過程中易產(chǎn)生彈跳、改變飛行方向和躍過防護網(wǎng)的現(xiàn)象，此時需考慮布置多重防護網(wǎng)。

(4)合理選擇防護網(wǎng)的高度。

SNS柔性防護網(wǎng)的高度最大不超過7 m，隨著高度的增加，施工難度、時間和成本也相應增加，在本工程中，采用的是5 m高度。

(5)合理選擇防護網(wǎng)的防護能級。

由于本工程中為施工安全而設的防護網(wǎng)僅為臨時性的，最長使用壽命僅為14～15個月，因此，防護網(wǎng)在使用期間允許有一定的破壞，且在使用期間一般不進行維護，故防護網(wǎng)的防護能級需選擇適中，一般可選擇防護能級為700 kJ的鋼絲繩網(wǎng)。

(6)長期與短期、局部與整體相結(jié)合。

主要指多重防護網(wǎng)的統(tǒng)一布置，即在防護網(wǎng)布置時，既要考慮其短期內(nèi)發(fā)揮效應，又要考慮在以后的時間內(nèi)有一定的防護意義；在進行局部防護時，同時要考慮到能進行范圍的擴展、與其它部位的防護網(wǎng)形成整體，發(fā)揮其整體效應。

(7)便于施工、保障施工時的安全。

防護網(wǎng)一般應布置在有利于施工的部位。一般選擇在由緩向陡坡過渡的地帶和緩坡地帶，在陡坡上一般不易達到防護的作用。

4　防護系統(tǒng)參數(shù)

4.1被動防護系統(tǒng)

被動防護系統(tǒng)的主要構(gòu)成：鋼柱、基座、連接件、帶減壓環(huán)的雙支撐繩、“人”字型上拉錨繩(每跨6個減壓環(huán))，6側(cè)拉錨繩(單繩)，鋼絲繩網(wǎng)和縫合繩。支撐繩、上拉錨繩和側(cè)拉錨繩直徑不小于φ16，縫合繩直徑不小于φ8。鋼柱間距為10 m。

4.2主動防護系統(tǒng)

(1)主要構(gòu)成：φ16系統(tǒng)鋼絲繩錨桿+φ16橫向支撐繩+φ16(12)縱向支撐繩；

(2)用高強度φ8鋼絲繩編織成網(wǎng)：φ8的抗拉強度為1 770 MPa，破斷拉力T>40 kN，用高強度φ16鋼絲繩做支撐繩，φ16的抗拉強度為1 770 MPa，破斷拉力T>150 kN；

(3)雙層網(wǎng)錨桿長度為2～3 m，抗拔力不小于50 kN。

5　柔性防護網(wǎng)施工流程及方法

5.1被動防護網(wǎng)施工流程

基座安裝→鋼柱與拉錨繩安裝→支撐繩安裝→鋼絲繩網(wǎng)鋪掛與縫合→鋼絲格柵鋪掛。

5.2被動防護網(wǎng)施工方法

(1)基座安裝。

基座的基礎(chǔ)頂面應平整，一般不高出地面10 cm，以使下支撐繩盡可能緊貼地面；基座安裝時，使其掛座朝向坡下。當坡角≤45°時，基座面保持水平；當坡角>45°時，基座面向斜坡外傾斜15°；當基座處地層為堅固基巖時，應充分利用基巖面，鋼柱基座面不受前述條件限制，但基座面法向與系統(tǒng)立面的夾角不大于30°。

(2)鋼柱與拉錨繩的安裝。

通過與基座間的連接和上拉錨繩實現(xiàn)鋼柱的固定安裝。通過拉錨繩調(diào)整鋼柱方位以滿足設計要求，誤差不大于5°。拉錨繩繩端用不少于4個繩卡固定。上拉錨繩上的減壓環(huán)距鋼柱頂0.5～1 m。

(3)支撐繩的安裝。

除支撐繩端穿入掛座并用不少于4個繩卡固定外，其余同一位置處的兩根支撐繩采用一根穿入掛座內(nèi)、一根用兩個繩卡固定懸掛于掛座外側(cè)的交錯布置方式，且同一根支撐繩在兩相鄰位置處亦內(nèi)外交錯穿行。上支撐繩一端向下繞至基座的掛座上用繩卡固定。減壓環(huán)位于離鋼柱約0.5 m處，同一側(cè)為雙減壓環(huán)時，兩減壓環(huán)間相距0.3～0.5 m。支撐繩固定前應張拉緊，系統(tǒng)安裝完畢上支撐繩的鉛直垂度不超過柱間距的3%，并接繩卡的緊固程度嚴禁完全緊固。

(4)鋼絲繩網(wǎng)的鋪掛與縫合。

鋼絲繩網(wǎng)只能與支撐繩或臨近網(wǎng)邊緣縫合聯(lián)結(jié)，嚴禁與鋼柱和基座等構(gòu)件直接聯(lián)結(jié)。在兩個并接繩卡之間或并接繩卡與無減壓環(huán)一側(cè)鋼柱之間，縫合繩將網(wǎng)與兩根支撐繩縫合纏繞在一起；在并接繩卡與同側(cè)鋼柱之間，縫合繩將網(wǎng)僅與不帶減壓環(huán)的一根支撐繩縫合纏繞在一起?？p合繩兩端重疊1 m后各用兩個繩卡與鋼絲繩網(wǎng)固定。

(5)鐵絲格柵的鋪掛。

格柵鋪掛在鋼絲繩網(wǎng)的內(nèi)側(cè)即靠山坡側(cè)，疊蓋鋼絲繩網(wǎng)上緣并折到網(wǎng)的外側(cè)10 cm以上。格柵底部沿斜坡向上敷設0.5 m以上，并用土釘或石塊將格柵底部壓住。每張格柵間重疊寬度不小于5 cm。

5.3被動防護網(wǎng)施工方法

(1)鋼繩與錨桿的施工。

鋼繩錨桿的鉆孔主要采用YT-28氣腿鉆機或QZJ-100B鉆機造孔。錨桿注漿采用UB3C注漿機。

(2)支撐繩的安裝。

支撐繩的下料采用氧焊槍切割，切割后用6#鉛絲綁扎牢固。支撐繩下料前，準確測量每根支撐繩兩端錨桿間的順坡距離，該距離包括沿程凹坑和凸起體的影響。支撐繩下料時其長度在測得每根長度的基礎(chǔ)上兩端各增加1 m。支撐繩的安裝應符合以下規(guī)定：

從一端錨桿開始，支撐繩穿過各錨桿的外露雞心環(huán)套；

用與鋼絲繩直徑相適應的繩卡固定一端，繩卡間距5～10 cm，固定后繩端留長度不小于20 cm的自由尾繩，繩卡數(shù)量根據(jù)支撐繩長度參照設計圖《主動防護網(wǎng)標準圖》要求選定。支撐繩一端固定后，用拉緊力不小于10 kN的緊繩器或葫蘆張緊；當支撐繩較長、因支撐繩與錨桿、地面間的摩擦力過大而不能一次張緊時可逐段張緊，最終將尾端用繩卡固定。

(3)鋪掛格柵網(wǎng)。

格柵網(wǎng)位于系統(tǒng)底層緊貼坡面，支撐繩在其上方。格柵網(wǎng)塊間搭接寬度不小于5 cm。網(wǎng)塊間用直徑不小于1.2 mm的鐵線扎結(jié)，扎結(jié)點間距不大于1 m。

(4)鋼絲繩網(wǎng)的縫合與安裝。

鋼繩網(wǎng)鋪掛前應準確測量每個掛網(wǎng)單元的尺寸。根據(jù)測得的各掛網(wǎng)單元尺寸按每張網(wǎng)一根縫合繩的原則確定縫合繩長度，據(jù)此下料。在各掛網(wǎng)單元內(nèi)順序鋪掛鋼絲繩網(wǎng)，同時用縫合繩將鋼絲繩網(wǎng)與支撐繩或相鄰網(wǎng)塊邊沿進行縫合連接，縫合繩兩端頭疊置不小于0.5 m的長度，兩繩端各用兩個繩卡與鋼繩網(wǎng)固定連接。

當單根縫合繩長度誤差較大時，可將多余繩端延伸到相鄰的掛網(wǎng)單元，而不足長度也由下一相鄰掛網(wǎng)的縫合繩進行補充。

6　效果說明

通過現(xiàn)場實際施工證明：在落石沖擊過程中，SNS柔性防護網(wǎng)利用其具有的、突出柔性特征的ROCCO環(huán)形網(wǎng)的高強度、高彈性和自身幾何形態(tài)改變，通過變形位移吸收能量，從而實現(xiàn)其過載保護功能。同時，通過帶動環(huán)形網(wǎng)的橫向位移在變形消能過程中實現(xiàn)荷載的優(yōu)化傳遞，實現(xiàn)殘余沖擊荷載最終向地層的傳遞，從而有效地控制了滾石對開挖部位下部建筑物及交通要道的安全威脅。

7　結(jié)　語

綜上所述，與傳統(tǒng)的典型圬工結(jié)構(gòu)相比，SNS系統(tǒng)不僅具有以圬工為代表的傳統(tǒng)方法的防治功能，并能滿足滾石的安全防護基本要求，具體表現(xiàn)為以下幾個方面：

(1)充分利用高強金屬材料的質(zhì)輕和易組裝特點，實現(xiàn)了施工安裝和維護的簡單快速化，解決了山區(qū)復雜地形條件下傳統(tǒng)防護措施施工困難、進展緩慢的難題。

(2)充分利用系統(tǒng)的柔性和施工布置的靈活性，最大限度地適應各種復雜的地形地貌環(huán)境，避免或盡可能降低了因開挖所造成的環(huán)境破壞和對邊坡穩(wěn)定性的危害，可以同步或超前于土石方主體開挖工程的施工。

(3)充分利用系統(tǒng)的開放性減小系統(tǒng)的視覺干擾、保護原有植被及其生長條件，并給實施人工綠化提供了可能，將工程治理與環(huán)境保護和改造融為一體。

(責任編輯：李燕輝)

2016-05-20

TV7；TV513

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1001-2184(2016)04-0076-03

余超(1977-)，男，湖北武漢人，項目副總工程師，高級工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.