SNS边坡柔性防护系统

SNS边坡柔性防护系统

一、概述

SNS(Safety Netting System) 以高强度柔性网（钢绳网、环形网、高强度钢丝格栅）作为主要构成部分，并以覆盖（主动防护）和拦截（被动防护）两大基本类型来防治各类斜坡坡面崩塌落石，风化剥落等地质灾害和雪崩、岸坡冲刷、爆破飞石、坠物等危害的新型柔性防护系统，它是一种集构件设计与加工、系统配置设计与定型、现场设计选型、现场布置与施工设计的系统化技术。其结构类型也实现了多样化、系统化和标准化，在斜坡安全防护特别是崩塌落石防护领域得到了广泛应用。

该系统技术已成功地应用于国内铁路、公路、水电站、矿山和市政工程的上千个边坡工点，解决了传统防治措施难以解决的大量难题。其可靠的安全保障性、施工的快速标准化和利于环保等综合技术经济优势及其新颖而巧妙的防护观念和设计思想，已被广大工程技术人员所广泛认识和认同。总结起来，与传统的典型圬工结构相比，SNS系统不仅具有以圬工为代表的传统方法的防治功能，并能满足前述对坡面地质灾害防治新技术的基本要求，具体表现为以下几个主要方面：

1、充分利用柔性材料的易铺展性和高防冲击能力，通过系统的开发和大量的现场试验，形成了适应各类坡面地质灾害防护的系统化技术，通过定型化的均衡设计实现了系统产品的标准化和最优化，并便于工程质量控制和工程量的准确计量。

2、充分利用高强金属材料的质轻和易加工特点来实现系统的轻型化、部件生产的工厂化和积木式部件安装，以尽可能简单的机具，最短的工期和最少的劳动力来实现施工安装和维护的简单快速化，从而解决山区复杂地形条件下传统防护措施施工困难、进展缓慢的长期难题。

3、充分利用系统的柔性和施工布置的灵活性来最大限度地适应各种复杂的地形地貌环境，避免或尽可能降低因开挖所造成的环境破坏和对边坡稳定性的危害，以及对其他作业和周边建筑物正常运营的干扰，可以同步或超前于土石方主体开挖工程的施工，即能实现逆作法施工或平行作业。

4、充分利用系统的开放性来减小系统的视觉干扰和保护原有植被及其生长条件，并给实施人工绿化提供了可能，以充分利用植物根系的护坡加固作用和绿色植物的环境绿化美化功能，将工程治理与环境保护和改造融为一体。

5、充分利用技术成熟、性价比良好的金属涂层防腐技术，采用热镀锌的钢丝绳和钢丝或锌铝合金涂层钢丝来确保系统较长的防腐寿命，前者一般可达30~50年，后者可达上百年，必要时只需更换少量部件即能延长使用寿命。

二、SNS系统的基本类型

坡面地质灾害防治的最终目的是防止其造成道路、建筑物的不能正常营运或破坏以及人身伤亡。这就是说，防治的目的并不是一定要阻止灾害（自然现象）的发生，而是要阻止其带来的危害（自然灾害的人文社会表现）。因此，可从防止灾害发生（主动防护）和避免造成危害（被动防护）两个方面考虑。具体方法的选取主要取决于对有关现场特征的详细调查以及在此基础上对灾害类型特征的正确确定及其风险水平评估、防治工程投资和维护费用等。

基于以上指导思想，从防护原理和防护目的上，SNS系统分为主动防护和被动防护系统两大类。主动防护系统是用以钢丝绳网或高强度钢丝格栅为主的各类柔性网覆盖或包裹在

需防护的斜坡或危石上，以限制坡面岩土体的风化剥落或破坏以及危岩崩塌（加固作用），或者将落石控制在一定范围内运动（围护作用）。其后一功能本质上应归入被动防护，但在SNS系统中由于其结构形式与起加固作用的主动防护系统相似，因此为叙述和分类方便，仍将其归入主动防护。并可将两者分别称为标准主动防护和主-被动防护而加以区分，主-被动防护系统当覆盖于爆破开挖工作面上时，便形成了防止爆破飞石危害的柔性安全防护系统。被动防护系统是将以钢丝绳网或环形网为主的柔性栅栏设置于斜坡上一定位置处，用于拦截斜坡上的滚落石（或落物）以避免其破坏拟保护的对象，因此也称为拦石网；当设置于泥石流区内时，便可形成拦截泥石流体内固体大颗粒的柔性格栅坝。

目前，主动系统按其防护功能、防护能力、主要构成和结构形式的不同分为三类8种型号（参见表1），被动系统根据其防护能量和结构形式的不同分为三类18种型号（参见图2）。

三、SNS主动防护系统

该系统按主要构成分为钢绳网、普通钢丝格栅（常称铁丝格栅）和高强度钢丝格栅三类。前两者通过钢丝绳锚杆和/或支撑绳固定方式，后者通过钢筋锚杆（可施加预应力）和钢丝绳锚杆（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，将成的柔性网覆盖在有潜在地质灾害的坡面上，从而实现其防护目的（如图1），表1列出了主动防护系统的分类特征及其防护功能或主要适用条件。

图1a为标准主动防护系统（包括GAR2、GPS2、GER2和GTC-65A），常用于坡面崩塌、风化剥落、溜坍、溜滑或塌落类地质灾害的加固防护。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（钢丝绳网或铁丝格栅）或预应力锚杆来对柔性网部分实现预张拉，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坡面，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）于原位附近的预应力，从而实现其主动防护（加固）功能。该系统在施工工艺上为确保其尽可能紧贴坡面，锚杆孔口应开凿孔口凹坑（系统布置的灵活性常可利用天然低凹位置设置锚杆）。

表1 SNS主动防护系统标准化分类

该系统在作用原理上类似于喷锚支护和土钉墙等面层护坡体系，但因其柔性特征能使系统将局部集中荷载向四周均匀传递以充分发挥整个系统的防护能力，即局部受载，整体作用，

从而使系统能承受较大的荷载并降低单根锚杆的锚固力要求。此外，由于系统的开放性，地下水可以自由排泄，避免了由于地下水压力的升高而引起的边坡失稳问题。该系统除对稳定边坡有一定贡献外，同时还能抑制边坡遭受进一步的风化剥蚀，且对坡面形态特征无特殊要求，不破坏和改变坡面原有地貌形态和植被生长条件，其开放特征为需要实施人工坡面绿化保留了必要的条件。绿色植物能够在其开放的空间上自由生长，植物根系的固土作用与坡面防护系统结为一体，从而抑制坡面破坏和水土流失，保护了地貌和坡面植被，从而实现最佳的边坡防护和环境保护双重目的。

图1b为主-被动防护系统（包括GAR1、GPS1、GER1），其形式上与标准主动防护系统相似，但主要发挥的是被动防护作用。其与起加固作用的标准主动系统的主要差别在于无需进行系统锚固和预张拉来确保系统尽可能的紧贴坡面，仅通过周边和内侧局部锚固将柔性网系统自然覆盖（披挂）于坡面，甚可仅采用上沿锚固和上沿支撑绳作为悬挂支承，形成最简单的“窗帘”式结构。既凭借系统自重覆压作用给潜在崩塌滑落体提供一定的稳定加固作用，部分限制崩塌的发生，又允许落石在系统与坡面构成的相对封闭空间内有一定限制地顺坡滚落，从而使落石在控制条件下顺坡安全向下滚落直至坡脚或坡上平台等安全防护区域。而不是阻止崩塌的发生，它对崩塌落石发生区域集中、频率较高或坡面施工作业难度较大的高陡边坡是一种非常有效而经济的方法。它与被动防护系统相比的主要优点在于清理工作十分简便或无需清理，并避免了被动防护系统防护高度设置不足时可能发生的落石飞越。在边坡高度不太高时，该方法更为经济，且两者在一定条件下可配合应用。该系统除主要用作崩塌落石防护外，还可用作爆破飞石防护。

四、SNS被动防护系统

该系统是一种能拦截和堆存落石的柔性拦石网。其主要技术基础及功能特点如下：

1、与传统拦挡结构的主要差别在于系统的柔性和强度足以吸收和分散传递预计的落石冲击动能，从观念上一改传统的刚性或低强度低柔性结构为高强度柔性结构。从而实现系统防护功能的高效。

2、以落石所具有的冲击动能这一综合参数作为最主要的设计参数，避开了传统结构设计中以荷载作为主要设计参数时所存在的冲击动载荷难以确定的问题。实现了结构的定量设计，其防护能量一般为40~3000KJ，并异能对高达5000KJ的更高能级进行特殊设防。

3、系统产品的开发和定型以大量的现场试验为基础，并由此实现了系统各构成部件的标准化均衡设计。它能在系统的设计能力范围内安全地吸收落石的动能并将其转变为系统的变形能而加以消散，且这种功能基本上与落石在网上的冲击点位置无关，给系统的设计选型和标准化带来了极大的方便。

4、设计上不仅考虑了易于安装，同时还考虑了在象悬崖这样的恶劣地形条件下能实现这种安装，即用最少量的锚固和最少量的开挖来实现最快速简便的施工安装。

5、为适应建筑业的工厂化发展趋势，系统部件全部实行标准化的工厂生产。现场施工除少量的以锚杆安装为主的基础施工外，主要为积木式的装配作业，施工安装和维修人员仅需要少量常规简单机具即可进行系统的安装、维修和部件更换。

6、系统的结构和基础形式实现简单化，并以两根钢柱之间的一跨为单元连续布置，使其对各种复杂地形具有极强的适应性。