SNS主动柔性防护网在矿山环境恢复治理工程中的应用

[摘要]SNS主动柔性防护网是通过利用高强度钢丝绳柔性防护网来防治坡面地质灾害的柔性安全防护系统，通过防护能提高高陡边坡岩土的结构强度和抗变形强度，增强边坡的整体稳定性。本文结合湖北省黄石市矿山地质环境治理重点工程项目一期工程黄石市江南建材总厂一车间采石场治理工程中运用的悬挂GPS2主动防护系统（SNS型主动柔性防护网）的工程实践，介绍SNS主动柔性防护系统的工序步骤、施工要求、技术措施与施工工艺。

[关键字]SNS主动柔性防护网 边坡 格栅网 钢丝绳网 锚杆

[中图分类号] P642 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-239-2

0 引言

随着人类大幅度拓宽经济活动的地域，特别是山区丘陵区的公路、铁路、渠道及各类工业与民用建筑的增多，边坡变形破坏所造成的地质灾害就成为了当今最突出的环境问题之一。进行边坡防护的最终目的是防止边坡地质灾害对人民生命和财产的损害与威胁，要达到此目的，可以通过两种途径来完成：一是防止边坡灾害的发生与发展，二是通过某些方式降低或消除由于边坡地质灾害所造成的影响。边坡SNS柔性防护系统作为一种新型的防护系统，能起到这双重作用。

1 工程概况

黄石市江南建材总厂一车间采石场位于黄荆山西端，距发展大道约90m，地理坐标：东经11°58′11″，北纬30°10′28″。

该区属低山丘陵地貌，东侧为低山区，北侧、西侧为居民区，地势平坦。采石场分A、B两个采场，边坡平面形态均呈弧形。A采场主采面后援地势较平缓，B采场主采面后缘地势较陡。

山体岩石出露地表，高边坡的岩层为碳酸盐岩，抗溶蚀性较差。本区地势较高，坡面又陡，采场最高高程为+151m，高差在48m～98m之间。主要地质灾害有崩坍、坠石和岩溶。雨季坡顶时有块石坠落，严重威胁采场周边居民、车辆及行人的生命财产安全以及采场工业区的运营安全。采取何种工程防护措施对潜在危害、隐患加以消除以提供一个安全的生活及施工环境就显得尤为重要。

其中A采场Ⅲ区边坡平均高70m左右，坡度1：0.17，局部出现“倒坡”，边坡上部由于爆破震动和卸荷作用，坡顶岩石破碎，岩石节理和岩溶裂隙发育，局部可发生崩塌掉块。

为了保证坡脚工业场地及周边人民生命财产安全，设计采用GPS2型SNS主动防护系统对该岩质边坡进行防护，并采用国内外先进案例，提出一网双用，成功变主动防护为主、被动防护为辅的双向防护方案，基本杜绝了安全隐患，完全消除“滚石”、“落石”等现象。

2 SNS主动柔性防护系统原理与简介

2.1 SNS主动柔性防护网简介

SNS（Safety Netting System）柔性防护系统是瑞士布鲁克集团1956年研制成功并投入使用的，它以高强度柔性网（钢丝绳网、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）两个基本类型来防治各类坡面崩塌落石、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，该系统自1995年引入中国以来，已成功应用于铁路、公路、水电站、矿山和市政工程等坡面防护中，同时取得了很好的防护效果。

2.2 SNS主动柔性防护网作用原理

SNS主动柔性防护网的作用原理类似于喷锚支护、土钉墙、浆砌护坡等面层护坡体系，以钢丝绳和高强度钢丝格栅为主的柔性材料覆盖或包裹在需防护的斜坡或危石上，从而实现坡面加固或限制落石运动范围的一种边坡柔性防护系统。因其柔性特征使整个网络将局部集中荷载向四周均匀传递以充分发挥整体的防护能力，即局部受载，整体作用，从而使网络能承受较大的荷载并降低对单根锚杆锚固力的要求。

主动柔性防护系统是防治浅层边坡失稳的轻型开放式护坡系统。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作用外，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和植被生长条件，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，反过来又保护了地貌和坡面植被，实现了最佳的边坡防护和环境保护目的。

2.3 SNS主动柔性防护网特点

SNS主动柔性防护系统与传统的典型圬工结构相比，不仅能起到以圬工结构为代表的传统防治的作用，还具有以下几个方面的综合技术经济优势：（1）充分利用柔性材料的易铺展性和高防冲击能力，通过定型化的均衡设计和部件的工厂化生产来实现系统的标准化和最优化，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特点来实现系统的轻型化和积木式部件安装，以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，并最大限度地适应各种复杂的地形地貌环境；（3）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；（4）采用特殊防腐处理的钢丝、钢丝绳材料来确保系统较长的防腐寿命，其寿命一般可达30～50年。

3 工程实施

3.1 施工准备阶段

考虑到施工难度，项目部首先在原有上山简道上开辟出一条供施工人员上下山的施工便道，然后设置出一条从后山山脚到山顶坡口的施工运输便道，以便于装载机上下山体，弃运坡顶的杂草和土石方及搬运各种工程类材料、设备。

3.2 安全防护

此次施工安全防护工作至关重要，涉及到施工作业安全和下方房屋及人员生命财产安全。因山高、面大，沿山体搭设防护脚手架工程量大，耗资巨大，如果搭设防护网架，对阻挡山顶滚落的石方作用不大。因此，只能在坡顶坚固岩石上钻孔，用混凝土注浆，插入粗钢管，养护结束后挂安全绳。一根安全绳牢固地系在两个或两个以上的钢管上，以达到绝对稳固。施工人员戴好安全帽，系好安全绳再作业，并有专人警戒山体落石。

3.3 排险处理

坡顶和坡面松散的土石方始终会对施工安全带来潜在威胁，为此，需仔细清理坡面的松石、活石，避免石块掉落伤人；同时，清除山顶坡口至截水沟之间深30～70cm范围内的松动土石方，直至比较完整或稳固的岩面或坡面，彻底清除易滚落和塌落的土石方。

4 技术措施与施工工艺

SNS柔性防护网施工要求严格按照如下顺序进行：清理边坡、设置锚杆孔、钻孔、清孔、注浆、放入锚杆、安装支撑绳、铺设格栅网、铺设钢丝绳网、缝合。坡面SNS主动柔性防护网施工中见图1，SNS主动柔性防护网大样图见图2。

4.1 清理坡顶与坡面松石、活石

在削、清方时已全面清理过整个坡面，主动柔性防护网施工前，进行第二次清理。清除施工区域内威胁施工安全的浮土及浮石，对不利于施工安装和影响系统安装后正常功能发挥的局部地形（局部堆积体和凸起体等）进行适当修整。坡顶应同时清理，确保施工中无土石块掉落伤人。

4.2 设置锚杆孔

根据设计图纸要求测量确定锚杆孔位（孔间距可有0.3m的调整量），在孔间距允许的调整量范围内，尽可能在低凹处选定锚杆孔位；对非低凹处或不能满足系统安装后尽可能紧贴坡面的锚杆孔（一般连续悬空面积不得大于5㎡，否则宜增设长度不小于0.5m的局部锚杆），应在每一孔位处凿一深度不小于锚杆外露环套长度的凹坑，一般口径为0.2m，深0.2m。孔位宜用红油漆进行标识，锚杆孔成4.0×4.0m正方形模式（边沿局部根据需要有时为4.0m×2.5m）。施工中注意将异性网尽量设置在边缘，以保证整个坡面的美观。

4.3 钻孔

清除坡面上的孤石、松石及危石后使用手持式风钻进行钻孔，钻孔过程中使钻杆下倾面与水平面成15°夹角，锚孔略深于锚杆长度。孔径不小于4.2cm，当受凿岩设备限制时，构成每根锚杆的两股φ16钢绳可分别锚入两个孔径不小于3.5cm的锚孔内，形成人字形锚杆，两股钢绳间夹角为15°～30°，以达到同样的锚固效果。当局部孔位处于因底层松散或破碎而不能成孔处时，可采用断面尺寸不小于0.4×0.4m的C15混凝土基础置换不能成孔的岩土段。锚孔过程中出现塌孔、卡钻现象时应采取套管跟进，确保成孔。

4.4 清理锚杆孔

钻孔施工完毕后应采用高压风、水将钻孔冲洗干净。钻孔验收合格后，应做好孔口保护。锚杆注浆前清理锚杆孔内泥土及雨水，保证锚杆抗拉拔力。

4.5 注浆

锚杆采用先注浆，后插筋的方法施工。注浆采用水泥砂浆或纯水泥浓浆灌注，浆材标号M30。注浆管插入孔底，逐步注浆逐步上提注浆管。

4.6 放入锚杆

锚杆设计长度3m，锚固段长度1.5m，施工之前必需进行锚杆抗拔力试验，单根抗拔力不小于82KN。构成每根锚杆的是两股φ16钢绳，锚杆旋转插入后居孔中，且孔内浆体饱满，锚杆安装后在浆材凝固前不得碰撞和拉拔。插入钢绳锚杆后进行二次注浆，以确保浆液饱满。在进行下一道工序前，浆体养护时间不少于三天。

4.7 安装支撑绳

纵横交错的φ16横向支撑绳和φ12纵向支撑绳与4.0×4.0m正方形模式（或4.0m×2.5m）布置的锚杆相联结并进行预张拉，安装纵横向支撑绳，张拉紧后两端各用2至4个绳卡（支撑绳长度小于15m时为2个，大于30m时为4个，其间为3个）与锚杆外露环套固定连接。

4.8 铺设SO/2.2/50型格栅网并缝合

安装格栅网之前对十字卡扣的材质、结构尺寸和钢绳压接工艺进行检测，必须保证钢绳网的抗错动拉力（两根相互交叉的钢丝绳，在交叉结点处用十字卡扣固定后，使其中一根钢丝绳沿受力方向滑出的最大拉力）、抗脱落拉力（两根相互交叉的钢丝绳，在交叉结点处用十字卡扣固定后，使两根钢丝绳沿其交叉面法线方向发生分离最大拉力）满足设计要求。

支撑绳构成的每个网格内铺设一张SO/2.2/50型格栅网，由上至下一次铺设格栅网，每张格栅网与四周支撑绳用φ1.5铁丝扎结并拉紧。坡度小于45°时，扎结点间距不得大于2m，坡度大于45°时，扎结点间距不得大于1m。缝合绳两端各用两个绳卡与网绳进行固定连结。铺设格栅网时，格栅网间重叠宽度不小于5cm，以阻止小尺寸岩块的崩落和限制局部岩土体的破坏。

4.9 铺设DO/08/300钢丝绳网并缝合

用同样的方法，在支撑绳构成的每个网格内，即格栅网上铺设一张DO/08/300钢丝绳网，每张钢丝绳网与四周支撑绳间用φ8缝合绳缝合联结并拉紧，缝合绳两端各用两个绳卡与网绳进行固定联结。该预张拉工艺能使系统对坡面施以一定的法向预紧压力，从而提高表层岩土体的稳定性，尽可能地阻止崩塌落石的发生并将小部分落石限制在一定的空间内运动。

5 结语

长期以来，在坡面防护处理方面，广大工程技术人员积累了大量经验，SNS柔性防护网作为一种简单易行、技术先进、安全可靠、环保效果好、经济合理的坡面防治新技术，能较好地解决山区复杂地形条件下传统防护工程施工困难、进展缓慢等难题，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。SNS主动柔性防护网一网双用技术本着“以柔克刚”的思想在边坡防护上取得了很好的防护效果，势必会在以后的矿山环境治理工程中得到越来越广泛的应用。

参考文献

[1]铁道部运输局.SNS边坡柔性防护系统设计、施工、验收暂行办法[S].（323号文），2000.

[2]郑智能，凌天清，董强.边坡柔性防护系统与技术[J].重庆交通学院学报，2005，24（5）：78-80.

[3]王景远.SNS主动柔性防护网在路堑高边坡防护中的应用[J].天津市政工程，2008，2：33-35.