SNS柔性防护技术在公路边坡防护中的应用与展望

冯根裕

(临海市公路管理段)

1 SNS柔性防护作用原理

1.1 SNS主动防护系统

主动防护系统主要由锚杆、支撑绳、格栅网、钢绳网组成，通过固定在锚杆或支撑绳上施以一定预紧力的钢丝绳网对整个边坡形成连续支撑，其预紧力作业使系统紧贴坡面并形成阻止局部岩土体移动或在发生较小移动后，将其裹缚于原位附近，从而实现其主动防护功能，该系统的显著特点是对坡面形态无特殊要求，不破坏或改变原有的地貌形态和植被生长条件。能广泛用于非开挖自然边坡和人工边坡，对破碎坡体浅表层防护效果良好。系统构成见图1。

图1 SNS主动防护系统示意图

1.2 SNS被动防护系统

被动防护系统是一种能拦截和堆存落石的柔性拦石网，其显著特点是系统的柔性和强度足以吸收和分散所承受的落石冲击动能并使系统受到的损伤趋于最小，改变传统的刚性结构为高强度柔性结构。它以落石所具有冲击动能这一综合参数作为最主要设计参数，能对高达5000 kJ的高能级冲击动能进行有效防护，能在系统的设计弹性范围内安全的吸收落石的冲击动能并将其转变为系统的变形能而加以消散，与落石在防护网上的冲击点位无关。该系统由钢丝绳网(和铁丝格栅)、固定系统(由拉锚、基座、支撑绳组成)、减压环、钢柱4个主要部分组成。系统的柔性主要来自钢丝绳网、支撑绳、减压环等结构。减压环是迄今为止所能实现的最简单而有效的消能元件。系统构成见图2。

图2 SNS被动防护系统示意图

2 SNS柔性防护系统分类与选型布置

2.1 SNS主动防护系统分类

主动防护系统按其防护功能、防护能力和结构形式的不同分为2类9种形式(见表1)。该系统以坡面锚固形式和固定方式作为基本的选型设计。

2.2 SNS被动防护系统分类

被动防护系统根据其防护能量和结构形式的不同分为4类11个级别(详见图3)。

表1 SNS主动防护系统分类

图3 SNS被动防护系统分类横断面示意及其标准能级

2.3 SNS主动防护系统的选型与布置

当通过经济技术比较确定采用主动防护系统后，进一步的设计工作就是根据现场条件和防护要求设计确定不同的系统型号和布置参数，并由此进行相应的材料配置。其具体的选型可根据表1进行。其基本原则是:当危石块径较大(一般超过30cm)或落石块径小于30cm但数量较多时，应采用带钢丝绳网的主动防护系统，在此基础上，若坡面还存在小粒径危石或有抑制水土流失要求时，还应增加一层格栅网;而对危石块径较小或目的在于抑制水土流失的坡面，则宜采用格栅网系统。当对坡面有加固要求即需要抑制崩塌落石的发生时，应采用系统锚固的具有加固作用的主动防护系统，并根据现场条件和防护及环境要求，设计考虑绿化措施;而在允许崩塌落石发生但需限制其运动范围时，则可采用不具加固作用的主动防护系统(主-被动防护系统)。柔性网与危石或坡面间依靠锚杆来实现力的传递，因此锚固设计极为重要。

2.4 SNS被动防护系统的选型与布置

不同型号被动防护系统设计选型的主要依据是:落石弹跳高度和落石动能。这些参数可根据条件通过理论模拟计算、现场试验或经验确定，并由此选择系统的防护能级和高度。由于崩塌落石的复杂性和随机性，所有方法确定的落石运动参数都不可能是精确的，因此设计选型存在一定的风险，要降低这种风险，就必须通过增加投资来提高防护水平，这就存在一个既节省投资又能将风险降至最低的经验确定问题，即寻求一个最佳平衡点的问题。

3 SNS柔性防护施工要点

3.1 SNS主动防护施工工序

坡面清理→搭设坡面脚手架→定锚孔→钻凿锚孔→锚杆安装与注浆→铺挂格栅网→锚杆浆体养护→支撑绳安装与张拉→钢绳网铺挂与缝合

3.2 SNS被动防护施工工序

锚杆及基座定位→基坑开挖与混凝土灌注→锚杆造孔与安装注浆→钢柱、拉锚绳、减压环安装与调试→支撑绳、减压环安装与调试→钢绳网的铺挂与缝合→格栅网的铺挂。

4 SNS柔性防护技术若干问题的实践与讨论

4.1 SNS柔性防护系统的有效寿命

SNS柔性防护的有效寿命是所有业主和工程技术人员最为关心的问题，因此在SNS柔性防护的主要构件——钢丝绳锚杆、纵横向支撑绳、钢丝绳网和缝合绳均采用钢丝强度不小于1 770MPa的高强度绳，并采用(含SNS所有产品和构件)不低于AB级的热镀锌进行防腐处理，从而确保防护系统的有效寿命达50年。

4.2 SNS防护系统边坡防排水问题

(1)护面结构与坡面的粘结强度难以保证;

(2)即使完工初期防护体与坡面能实现良好的粘结，但随着水的渗入和分离作用，护面层最终可能成为与坡面分离的“覆盖壳”，从而可能因局部荷载或位移而破坏，逐渐削弱或丧失防护功能;

(3)在隔离地表水下渗方面，封闭体系的作用只是相对的。地表水完全可以从未封闭的临近区域以地下水的形式进入封闭防护区域。而且由于地下水的原始自然排泄通道被封隔破坏，一旦封闭结构中预设的排水孔存在施工质量问题或被地下水携带物所堵塞，将导致坡体内地下水压力增高从而恶化边坡稳定性或导致封闭式护坡结构的破坏。

5 SNS柔性防护工程的成功应用与展望

(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的特点来实现系统的轻型化、部件的工厂化生产和积木式部件安装，以最短的工期和较少的劳动力来实现施工安装和维护的简单快捷化，并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，以及其他作业和周边交通设施及构建筑物的正常运营的干扰，可以同步或超前于土石方主体开挖工程的施工，既能实现逆作法施工或平行作业;

(3)充分利用系统的开放性来减少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;可以实现该技术与厚层基材(TBS)植被护坡、液力喷播等边坡绿化技术完美结合，从而实现对边坡的防护和美化;

(4)该技术与预应力长锚杆、锚索等加固技术的联合应用，对各类人工和非人工高陡边坡的加固作用显著，并具有较好的经济性。

综上所述，SNS柔性防护技术正在悄悄地引导着边坡防护技术的革新和转变，并必将在边坡防护中占有重要位置。