SNS柔性防护技术在两河口水电站中的应用

余　超

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，四川 成都　610091)



SNS柔性防护技术在两河口水电站中的应用

余超

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，四川 成都610091)

阐述了SNS柔性防护网这一安全可靠、简单易行、环保经济的柔性防护新技术及其在水电工程领域内的应用。

SNS柔性；防护；技术；两河口水电站

1　概　述

雅砻江两河口水电站左岸泄洪建筑物进、出口及坝肩边坡支护工程最低开挖高程约超出河面126～250 m，开挖区高差更达606 m，且开挖区坡陡，坡度最大达到50°。在进行边坡开挖时，一旦发生滚石，将对公路的交通及边坡施工形成非常大的安全威胁。

因此，为保护上述构筑物或部位的安全，在深孔泄洪洞、放空洞、竖井泄洪洞、洞室溢洪道、5号导流洞开挖时布置了SNS柔性防护网进行安全防护。

2　SNS柔性防护系统

SNS系统是以高强度柔性网作为主要构成部分，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地质灾害、岸坡冲刷、爆破飞石、坠物等危害的一种柔性安全防护系统技术和产品，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。

SNS被动防护系统由钢丝绳网或环形网、固定系统、减压环和钢柱四个主要部分构成，系统的柔性主要来自于柔性网、支撑绳和减压环等结构，且钢柱与基座间亦采用可动铰联结以确保整个系统的柔性匹配，具体情况见图1。

图1　SNS被动防护系统示意图

3　SNS柔性防护网的布置原则

(1)SNS柔性防护网一般布置在被防护对象的正上方，且其防护范围应超出被保护对象的范围30～50 m(视自然边坡的地形而定，当地形不利时，可适当加大范围；当地形有利时，可减小范围)。

(2)应尽可能不干扰主体工程施工。

虽然SNS防护系统为防护开挖滚石而设，但其一般应设在开挖区外，距开挖区开口线有一定的距离，既不妨碍开挖施工，也不至因开挖的原因而使防护系统遭到破坏。但当开挖范围很大时，有必要在开挖区中设置，此时则应在适当的高程和范围内设置，既不过多地占用开挖位置，同时又能有效地起到防护作用。

(3)设置多重防护网。

尽管被动防护系统具有明显的柔性，但它所起到的作用不是无限的，当落石速度超过25 m/s时(环形网为30 m/s)，即便落石动能没有达到系统的防护能级，在系统的其他构件不发生明显变形破坏时，也可能会因“子弹效应”而使柔性网发生穿透性破坏。因此，当预计落石速度过大时，应考虑在不同高程分段设置拦石网。

此外，当自然边坡过陡或为岩石边坡时，滚石在滚动过程中易产生弹跳、改变飞行方向和跃过防护网的现象，此时需考虑布置多重防护网。

(4)合理选择防护网的高度。

SNS柔性防护网的高度最大不超过7 m，随着高度的增加，施工难度、时间和成本也相应增加，在本工程中，采用的是5 m高度。

(5)合理选择防护网的防护能级。

由于本工程中为施工安全而设的防护网仅为临时性的，最长使用寿命仅为14～15个月，因此，防护网在使用期间允许有一定的破坏，且在使用期间一般不进行维护，故防护网的防护能级需选择适中，一般可选择防护能级为700 kJ的钢丝绳网。

(6)长期与短期、局部与整体相结合。

主要指多重防护网的统一布置，即在防护网布置时，既要考虑其短期内发挥效应，又要考虑在以后的时间内有一定的防护意义；在进行局部防护时，同时要考虑到能进行范围的扩展、与其它部位的防护网形成整体，发挥其整体效应。

(7)便于施工、保障施工时的安全。

防护网一般应布置在有利于施工的部位。一般选择在由缓向陡坡过渡的地带和缓坡地带，在陡坡上一般不易达到防护的作用。

4　防护系统参数

4.1被动防护系统

被动防护系统的主要构成：钢柱、基座、连接件、带减压环的双支撑绳、“人”字型上拉锚绳(每跨6个减压环)，6侧拉锚绳(单绳)，钢丝绳网和缝合绳。支撑绳、上拉锚绳和侧拉锚绳直径不小于φ16，缝合绳直径不小于φ8。钢柱间距为10 m。

4.2主动防护系统

(1)主要构成：φ16系统钢丝绳锚杆+φ16横向支撑绳+φ16(12)纵向支撑绳；

(2)用高强度φ8钢丝绳编织成网：φ8的抗拉强度为1 770 MPa，破断拉力T>40 kN，用高强度φ16钢丝绳做支撑绳，φ16的抗拉强度为1 770 MPa，破断拉力T>150 kN；

(3)双层网锚杆长度为2～3 m，抗拔力不小于50 kN。

5　柔性防护网施工流程及方法

5.1被动防护网施工流程

基座安装→钢柱与拉锚绳安装→支撑绳安装→钢丝绳网铺挂与缝合→钢丝格栅铺挂。

5.2被动防护网施工方法

(1)基座安装。

基座的基础顶面应平整，一般不高出地面10 cm，以使下支撑绳尽可能紧贴地面；基座安装时，使其挂座朝向坡下。当坡角≤45°时，基座面保持水平；当坡角>45°时，基座面向斜坡外倾斜15°；当基座处地层为坚固基岩时，应充分利用基岩面，钢柱基座面不受前述条件限制，但基座面法向与系统立面的夹角不大于30°。

(2)钢柱与拉锚绳的安装。

通过与基座间的连接和上拉锚绳实现钢柱的固定安装。通过拉锚绳调整钢柱方位以满足设计要求，误差不大于5°。拉锚绳绳端用不少于4个绳卡固定。上拉锚绳上的减压环距钢柱顶0.5～1 m。

(3)支撑绳的安装。

除支撑绳端穿入挂座并用不少于4个绳卡固定外，其余同一位置处的两根支撑绳采用一根穿入挂座内、一根用两个绳卡固定悬挂于挂座外侧的交错布置方式，且同一根支撑绳在两相邻位置处亦内外交错穿行。上支撑绳一端向下绕至基座的挂座上用绳卡固定。减压环位于离钢柱约0.5 m处，同一侧为双减压环时，两减压环间相距0.3～0.5 m。支撑绳固定前应张拉紧，系统安装完毕上支撑绳的铅直垂度不超过柱间距的3%，并接绳卡的紧固程度严禁完全紧固。

(4)钢丝绳网的铺挂与缝合。

钢丝绳网只能与支撑绳或临近网边缘缝合联结，严禁与钢柱和基座等构件直接联结。在两个并接绳卡之间或并接绳卡与无减压环一侧钢柱之间，缝合绳将网与两根支撑绳缝合缠绕在一起；在并接绳卡与同侧钢柱之间，缝合绳将网仅与不带减压环的一根支撑绳缝合缠绕在一起。缝合绳两端重叠1 m后各用两个绳卡与钢丝绳网固定。

(5)铁丝格栅的铺挂。

格栅铺挂在钢丝绳网的内侧即靠山坡侧，叠盖钢丝绳网上缘并折到网的外侧10 cm以上。格栅底部沿斜坡向上敷设0.5 m以上，并用土钉或石块将格栅底部压住。每张格栅间重叠宽度不小于5 cm。

5.3被动防护网施工方法

(1)钢绳与锚杆的施工。

钢绳锚杆的钻孔主要采用YT-28气腿钻机或QZJ-100B钻机造孔。锚杆注浆采用UB3C注浆机。

(2)支撑绳的安装。

支撑绳的下料采用氧焊枪切割，切割后用6#铅丝绑扎牢固。支撑绳下料前，准确测量每根支撑绳两端锚杆间的顺坡距离，该距离包括沿程凹坑和凸起体的影响。支撑绳下料时其长度在测得每根长度的基础上两端各增加1 m。支撑绳的安装应符合以下规定：

从一端锚杆开始，支撑绳穿过各锚杆的外露鸡心环套；

用与钢丝绳直径相适应的绳卡固定一端，绳卡间距5～10 cm，固定后绳端留长度不小于20 cm的自由尾绳，绳卡数量根据支撑绳长度参照设计图《主动防护网标准图》要求选定。支撑绳一端固定后，用拉紧力不小于10 kN的紧绳器或葫芦张紧；当支撑绳较长、因支撑绳与锚杆、地面间的摩擦力过大而不能一次张紧时可逐段张紧，最终将尾端用绳卡固定。

(3)铺挂格栅网。

格栅网位于系统底层紧贴坡面，支撑绳在其上方。格栅网块间搭接宽度不小于5 cm。网块间用直径不小于1.2 mm的铁线扎结，扎结点间距不大于1 m。

(4)钢丝绳网的缝合与安装。

钢绳网铺挂前应准确测量每个挂网单元的尺寸。根据测得的各挂网单元尺寸按每张网一根缝合绳的原则确定缝合绳长度，据此下料。在各挂网单元内顺序铺挂钢丝绳网，同时用缝合绳将钢丝绳网与支撑绳或相邻网块边沿进行缝合连接，缝合绳两端头叠置不小于0.5 m的长度，两绳端各用两个绳卡与钢绳网固定连接。

当单根缝合绳长度误差较大时，可将多余绳端延伸到相邻的挂网单元，而不足长度也由下一相邻挂网的缝合绳进行补充。

6　效果说明

通过现场实际施工证明：在落石冲击过程中，SNS柔性防护网利用其具有的、突出柔性特征的ROCCO环形网的高强度、高弹性和自身几何形态改变，通过变形位移吸收能量，从而实现其过载保护功能。同时，通过带动环形网的横向位移在变形消能过程中实现荷载的优化传递，实现残余冲击荷载最终向地层的传递，从而有效地控制了滚石对开挖部位下部建筑物及交通要道的安全威胁。

7　结　语

综上所述，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，并能满足滚石的安全防护基本要求，具体表现为以下几个方面：

(1)充分利用高强金属材料的质轻和易组装特点，实现了施工安装和维护的简单快速化，解决了山区复杂地形条件下传统防护措施施工困难、进展缓慢的难题。

(2)充分利用系统的柔性和施工布置的灵活性，最大限度地适应各种复杂的地形地貌环境，避免或尽可能降低了因开挖所造成的环境破坏和对边坡稳定性的危害，可以同步或超前于土石方主体开挖工程的施工。

(3)充分利用系统的开放性减小系统的视觉干扰、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，将工程治理与环境保护和改造融为一体。

(责任编辑：李燕辉)

2016-05-20

TV7；TV513

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1001-2184(2016)04-0076-03

余超(1977-)，男，湖北武汉人，项目副总工程师，高级工程师，从事水利水电工程施工技术与管理工作.