1、公路邊坡柔性防護系統 交工081班 張強（200800515）一、 研 究 背 景圖一我國是個多山國家，特別是西部和東南部山區，崩塌落石、泥石流、溜坍、溜滑、塌落和風化剝落等斜坡坡面地質災害常有發生，尤其在鐵路、公路這樣的線狀工程沿線最為嚴重。由于這些地質災害本身的復雜性、隨機性、區域差異性和多發性，以及經濟技術和認識水平等歷史原因，既有山區工程特別是道路工程留下了很多具有潛在面地質災害的邊坡，又由于有限的資源（人力、物力、財力）條件，隨著時間的推移，自然驅動力等可能的誘發災害因素，其災害的發生具有點多、面廣、線長等特點，使得防護治理非常困難甚至防不勝防，成為威脅邊坡工程穩定性的主要因素，于是

2、現代工程中不得不重新考慮邊坡的防治問題。長期以來，在斜坡坡面地質災害防治方面，廣大巖土工程技術人員積累了大量經驗，建立了以護、頂、錨噴、攔為主，以排水、土石體改良、植被綠化等為輔的柔性防護系統工程防治措施，并尤以漿砌片石或噴砼護坡、錨固、漿砌片石攔石墻和簡易鋼結構柵欄等最為常見（見圖一）。新型柔性防護系統解決了傳統邊坡防護措施難以解決的難題，工程可靠的安全保障性、施工的快速標準化和利于環保等綜合技術經濟優勢，及其新穎而巧妙的防護觀念和設計思想使邊坡柔性防護技術有著很好的推廣應用前景。二、 原理作用基礎原理：邊坡柔性防護系統工程是以高強度柔性網（菱形鋼絲繩網-圖二、環形網、高強度鋼絲網）作為主要

3、特征構件，并以覆蓋(主動防護系統)和攔截(被動防護系統)兩種基本形式來防治各類邊坡坡面地質災害和雪崩、岸坡沖刷、爆破飛石、墜物等危害的柔性安全防護系統。它是一種集構件設計與加工、系統配置設計與定型、現場設計選型、現場布置與施工設計的系統化技術。設計作用：（1）加固山體，阻止危石滾落或泥砂下滑；（2）對滾落的危石和下滑的泥砂進行攔截，把危石泥砂拒之在建筑群體之外，使建筑群體不受沖擊;(3）美觀大方，保護環境。三、 邊坡柔性防護系統的構成與分類1、 術語和定義1) 邊坡【side slope】指的是為保證路基穩定，在路基兩側做成的具有一定坡度的坡面（巖體、土體在自然重力作用或人為作用而形成一定傾斜

4、度的臨空面）。2) 邊坡柔性防護系統【flexible system for protecting slope】是以鋼絲繩網為主要特征構件，以覆蓋(主動防護系統)和攔截(被動防護系統)兩種基本形式來防治各類坡面地質災害和爆破飛石、墜物等危害的柔性安全防護系統。3) 主動防護系統【active protecting system】采用錨桿和支撐繩固定方式將鋼絲繩網和鋼絲網覆蓋在具有潛在地質災害的坡面上，從而實現坡面加固或限制落石運動范圍的一種邊坡柔性防護系統。4) 被動防護系統【passive protctive system】采用錨桿、鋼柱、支撐繩和拉錨繩等固定方式將鋼絲繩網在坡面上形成柵欄形

5、式的攔石網，從而實現攔截落石的一種邊坡柔性防護系統。邊坡柔性防護系統主動防護系統被動防護系統5) 減壓環【absorb energy loop】穿掛于邊坡柔性被動防護系統支撐繩和上拉錨繩，能通過變形或位移等方式吸收能量，對系統起到過載保護作用的構件。2、 分類邊坡柔性防護系統工程從防護原理和目的上可以分為主動防護系統和被動防護系統兩類（見圖三）。圖三1) 主動防護系統主動防護系統是以鋼絲繩網為主的各類柔性網覆蓋包裹在所需防護斜坡或巖石上，以限制坡面巖石土體的風化剝落或破壞以及為巖崩塌（加固作用見圖四），或將落石控制于一定范圍內運動（圍護作用-見圖五）。A. 主動防護系統的作用機理：立面 平面主

6、動防護系統示意圖通過固定在錨桿或支撐繩上并施以一定預張拉的鋼繩網，以及在起加固作用的主動防護系統用作風化剝落、溜塌或坍落防護中抑制細小顆粒、灑落或土體流失時鋪以金屬網或土工格柵，對整個邊坡形成連續支撐。其預張拉作業使系統緊貼坡面形成了局部巖坡或土體移動或圖四發生細小位移后將其裹縛于原位附近的預應力，從而實現其主動防護的功能。其系統作用原理類似噴錨支護等層面防護體系。然其柔性特征能使系統將局部體中下滑力向四周均勻傳遞以充分發揮整個系統的防護能力，從而使系統能承受較大的下滑力，同時它與三維植被網一樣與植物配套實現植物防護，使植物根系的固土作用與坡面防護系統結為一體，實現最佳邊坡防護和環保。B. 主

7、動防護系統的構成主動防護系統的常見規格及其構成、功能見表1。各種規格的主動防護系統也可根據設計要求的不同進行構成的調整。C. 主動防護系統的特點：² 具有高柔起圍護作用的主動防護系統性，高防護強度，易鋪展性。適應任何坡面地形，安裝 程序標準化、系統化。² 系統材料的特殊制造工藝和高防腐防銹技術，決定了系統的超高壽命。² 系統采用模切化安裝方式，工期短，施工費用低。圖五² 系統能將工程隊環境的影響降到最低點，其防護區域可以充分的保護土體、巖石的穩固，便于人工綠化，有利于環保。D. 主動防護系統結構配置：鋼絲繩網、鋼絲繩錨桿、支撐繩、縫合繩、鋼絲格柵網。E.

8、 主動防護網主要型號：GAR1、GAR2、GPS1、GPS2。F. 產品用途：系統的開放性，地下水可以自由排泄，避免了由于地下水壓力的升高而引起的邊坡失穩問題；該系統除對穩定邊坡有一定貢獻外，同時還能抑制邊坡遭受進一步的風化剝蝕，且對坡面形態特征無特殊要求，不破壞和改變坡面原有地貌形態和植被生長條件，其開放特征給隨后或今后有條件并需要時實施人工坡面綠化保留了必要的條件，綠色植物能夠在其開放的空間上自由生長，植物根系的固土作用與坡面防護系統結為一體，從而抑制坡面破壞和水土流失，反過來又保護了地貌和坡面植被，實現最佳的邊坡防護和環境保護目的。2) 被動防護系統被動防護是由鋼絲繩網、環形網、（需攔截

9、小塊落石時附加一層鐵絲格柵）、固定系統（錨桿、拉錨繩、基座和支撐繩）減壓環和鋼柱四個主要部分構成。鋼柱和鋼絲繩網連接組合構成一個整體，對所防護的區域形成面防護，從而阻止崩塌巖石圖六土體的下墜，起到邊坡防護作用(見圖六)。A. 被動防護系統的作用機理：被動防護系統示意圖采用錨桿、鋼柱、支撐繩和拉錨繩等固定方式將鋼絲繩網在坡面上形成柵欄形式的攔石網，從而實現攔截落石的一種邊坡柔性防護系統。其功能是攔截和堆存坡面落石。當落石沖擊攔石網時，其沖擊力通過網的柔性得以首先消散，并將剩余荷載從沖擊點向繩網系統周邊逐級加載，最終傳到錨固基巖和地層，且由錨桿及其基礎承受的最終剩余荷載以達很小的程度。B. 被動防

10、護系統的構成：被動防護系統的一般規格及其構成、功能見表2。各種規格的被動防護系統也可根據設計要求的不同進行構成的調整。C. 被動防護系統材質構造：材質：鋼絲繩網、支撐繩和減壓環 構造：由鋼絲繩網或環形網（需攔截小塊落石時附加一層鐵絲格柵）、固定系統（錨桿、攔錨繩、基座和支撐繩）、減壓環和鋼柱四個主要部分構成。D. 被動防護系統結構配置：鋼柱、支撐繩、拉錨繩那、縫合繩、減壓環E. 被動防護網的型號：RX-025、RX-050、RX-075、RXI-025、RXI-050、RXI-075、RXI-100、RXI-150、RXI-200等。F. 被動防護系統的主要特點：² 系統的柔性防護和

11、攔截強度足以吸收和分散傳遞石的沖擊動能，減壓環的設計和采用使系統的沖力得到進一步提高。² 系統的部件全部采用標準化的工廠生產，現場施工。除小量的以錨桿安裝為主體的基礎施工外，主要為積木式安裝。使施工人員與機器設備減少，安裝達到簡便易行，從而縮短工期。G. 產品用途：用數股鋼絲盤結成環形相互套接而形成的網。適用于建筑設施旁有緩沖地帶的高山峻嶺，把巖崩、飛石、雪崩、泥石流攔截在建筑設施之外，避開災害對建筑設施的毀壞（見圖七）。其作用是攔截落石防護能量一般為150kj-2000kj。 圖 七四、 邊坡柔性防護系統的適用范圍：以鋼絲繩網為主要構成特征的柔性防護系統，可以用于邊坡的崩坍、坍塌、

12、落石、坍滑、風化剝落、碎落和泥石流等坡面以坡面或淺層破壞為特征的坡面地質災害以及雪崩、岸坡沖刷、爆破飛石、墜物等危害防護中。在國外這些用途都有應用，比如日本的富士山旅游公路邊坡大量使用了邊坡柔性防護系統來控制邊坡表面火山堆的松散殘跡物的塌落、運動和保護游人的安全。但是在國內迄今為止邊坡柔性防護系統還主要用作危巖和崩坍落石地質災害的防護，如我國內昆鐵路鹽津段邊坡落石防護工程等。五、 柔性防護系統主要構件的主要技術指標要求：1. 鋼絲繩網1) 材料與規格：A. 鋼絲繩的質量要求應符合制繩用鋼絲（GB/T8919）的要求；其中鋼絲繩的鍍鋅量應符合GB/T8919表6中 B類鍍鋅鋼絲繩的要求，其公稱抗

13、拉強度不小于1770MPa，最小斷裂拉力不小于40KN(8mm鋼絲繩)或不小于20KN(6mm鋼絲繩)。圖八B. 根據用途不同其菱形網孔邊長一般為300，250，200，150，120，100mm。網目邊長誤差不大于20mm。C. 成品網塊規格一般為4×4/2、5×3/4/5/6m，也可根據設計要求調整網塊尺寸。D. 搭接件一般采用普通軟純鋁管，長度不小于35cm，外徑不大于3cm，壁厚不小于3mm。E. 鋼絲繩網交叉處固定用的扣壓件厚度不小于2mm，并采用鍍鋅處理，鍍鋅層厚度不小于8m。F. 編網用扣壓件的材質、結構尺寸和壓接工藝必須保證其拉滑力（抗錯動能力）不小于5kN

14、，拉脫落力不小于10kN。2) 鋼繩網的編制：鋼繩網的編制應滿足以下要求：上下交錯編織；編制成網的鋼絲繩不得有斷絲、脫絲現象；交叉節點處用扣壓件固定，接頭處用搭接件壓接, 不得遺漏，鋼繩露出搭接件長度至少為10mm；編網時扣壓件和搭接件用機械壓接，表面不得有破裂和明顯損傷；網的形狀平整、繩不得有打結明顯扭曲現象（見圖八）。2. 鋼絲網宜采用由直徑不小于2.2mm的熱鍍鋅鋼絲編制的，網孔為50mm×50mm的鋼絲網。鋼絲應滿足一般用途低碳鋼絲（GB/T 343）的要求。3. 鋼 柱鋼柱根據被動系統的不同高度采用不同規格的工字鋼(或H型鋼)加工而成。鋼柱的高度與系統高度相同。不同高度工字

15、鋼的最低規格要求見表3。當采用H型鋼時，可參照表4進行換算。表3 不同高度的鋼柱的型號要求系統高度，m234567工字鋼型號16161820b22b22b工字鋼的尺寸、外型、重量及允許偏差應符合熱軋工字鋼尺寸、外型、重量及允許偏差（GB/T706）的各項技術要求。 對于H型鋼，其抗彎強度指標應不低于相應的工字鋼。鋼柱表面應采用防腐措施。一般采用熱鍍鋅處理，鍍鋅層厚度不小于8m。當采用H型鋼時，標準給出了H型鋼與工字鋼的換算關系。 圖九4. 基座及連接件基座為鋼柱的定位座，為鋼結構件。連接件用于實現鋼柱和基座間鉸連接的構件。鋼柱的基座及連接件的防腐要求應不低于與其連接的鋼柱的防腐性能。鋼柱的基座

16、及連接件的結構（見圖九）。5. 減壓環（消能器）1) 根據與其相連的鋼絲繩直徑不同和設計能量分別采用不同型號的減壓環（消能器），減壓環（消能器）一般有三種型號，見表5。表5 減壓器（環）的規格規 格ABC吸收能量能力>，KJ30501102) 減壓環（消能器）的啟動荷載應介于與其相連的鋼絲繩斷裂拉力的10%70%，其臨界形變載荷不小于50KN。3) 減壓環管徑mm，壁厚3mm，環狀外徑448mm，如圖10。圖104) 消能器采用用熱軋鋼板制作，其質量應符合碳素結構鋼和低合金結構熱軋薄鋼板及鋼帶（GB/T 912）的技術要求，表面鍍鋅防銹，鍍鋅層厚度不小于8m。6. 縫合繩縫合繩宜采用不小

17、于8鋼絲繩。鋼絲繩應滿足制繩用鋼絲（GB/T 8919）的要求。（見圖八）7. 支撐繩橫向支撐繩宜采用不小于16鋼絲繩（見圖八）； 縱向支撐繩宜采用不小于12鋼絲繩（見圖八）；設置雙層鋼絲繩網的區域縱橫支撐繩均宜采用不小于16鋼絲繩。支撐繩所用鋼絲繩的質量要求與鋼絲繩網相同，也應符合制繩用鋼絲（GB/T8919）的要求。8. 鋼絲繩錨桿宜采用雙股形式的不小于16鋼絲繩錨桿，其長度應不小于2m（見圖11）。圖11六、 質量檢驗各種五金和標準件按相關的標準進行檢驗。主要構件質量檢測方法可參照公路邊坡柔性防護系統（JT/T528-2004）的相關規定執行。 七、 邊坡柔性防護的設計計算1、 邊坡柔性

18、防護技術的設計內容邊坡柔性防護系統作為一種標準化、定型化的防護系統，其設計工作主要是根據現場地形地貌條件、坡面潛在災害特征、施工條件、工期要求、臨近建筑物運營狀況、后期維護條件、投資控制、景觀要求等綜合因素，進行合理的選型和現場布置設計。一般程序為：設計前的準備工作選定主動還是被動防護系統選定型號現場布置或施工圖設計。 邊坡柔性防護系統設計前應做好的準備工作包括：收集或測繪防護區的地形圖，橫斷面圖；在防護區域進行地質勘察；調查危石的位置、幾何特性及分布范圍；分析落石可能出現的形態及運動方式；歷史落石情況的調查等。根據準備工作收集調查到的資料和信息，分析防護系統在該防護區域應用的經濟性、安全性及

19、施工可能性，在此基礎上根據現場條件和計算分析選擇防護類型，進行現場布置或施工圖設計。2、 邊坡柔性防護技術的設計步驟與內容1) 主動防護系統的設計主要包括以下步驟和設計內容：（1）選擇合適的錨桿，通過計算確定錨桿長度和布置方式； （2）確定支撐繩及縫合繩的直徑、長度及其固定方式； （3）選用鋼絲繩網的規格，確定其層數； （4）格柵規格的選定及其聯結方式。2) 被動防護系統的設計主要包括以下步驟和設計內容：（1）根據落石的計算動能選擇防護系統型號； （2）根據計算落石的彈跳高度，確定防護系統的高度, （3） 根據能有效而經濟地攔截落石的原則，確定防護系統設置的位置； （4）確定防護系統的布置方式

20、，即確定防護系統的長度與系統走向；（5） 選擇合適的鋼柱、柔性錨桿、基座、連接件等構件，計算確定鋼柱間距；（6） 通過分析確定基座及系統的鉛直方位；必要時應采用防傾倒螺桿；（7） 拉錨系統的設計；（8） 選擇和確定合適的支撐繩、減壓環、鋼絲繩網、縫合繩、格柵等相應配套設施的型號及規格。八、 邊坡柔性防護系統的施工與安裝邊坡柔性防護技術由輕型化的標準金屬部件構成，其施工安裝僅需要少量機具和作業人員進行標準部件的積木式快速裝配，以錨桿作業為主的前期基礎施工量非常少。1. 主動防護系統的施工與安裝主動防護系統的主要施工步驟為：清除或就地臨時處理坡面防護區域內的浮土及浮石；放線測量確定錨桿孔位，對于標

21、準主動防護系統，需在每一個孔位處鑿一深度不小于錨桿外露環套長度的凹坑；按設計深度鉆鑿錨桿孔并清孔；注漿并插入錨桿；安裝縱橫向支撐繩，張拉緊后兩端用繩卡與錨桿外露環套固定連接；從上而下鋪掛鋼絲網；在鋼絲網鋪設的同時，從上而下鋪設鋼繩網并用縫合繩進行縫合。2. 被動防護系統的施工與安裝 被動系統的主要施工步驟為： 清除或就地臨時處理坡面防護區域內的浮土及浮石；放線測量確定錨桿及基座位置；基坑開挖與混凝土灌注(土質地層)、鉆鑿錨桿孔并清孔；基座及錨桿安裝；鋼柱及拉錨繩安裝與調試；支撐繩安裝與調試；鋼繩網的鋪掛與縫合；格柵網的鋪掛。九、 柔性邊坡技術的應用前景系統經過技術研發人員的研究和改進，使該技術得到很好的發展和應用，其成熟的柔性防護新技術，完善的施工應用技術、標準的模塊化操作，使柔性防護網成為邊坡地質災害得到大規模的應用。這種技術的優勢在于：1、攻克了傳統邊坡防護工程的技術難題 柔性防護系統是在采用國際最新坡面防護及巖石攔截標準的基礎上設計而成。與傳統的施工方法相比，該系統克服了剛性防護施工中諸多弊端，采用模塊化安裝方式、縮短了工期和施工費用，可根據需要任意施工，景觀效果好，減少副效應?？煽焖俳ㄔ熘脖?，并與周邊植被快速融合，促進景觀的整體協調統一。有利于生態系統快速恢復，有利于將邊坡環境迅速還原成自然狀態。2、解決傳統剛性結構無法解決的工