公路边坡SNS主动防护网施工工法

公路边坡SNS主动防护网施工工法云南路桥股份有限公司王之康李兴全余显全张晓锋1、前言SNS是英文FlexibleSafetyNettingSystemforprotection的简写形式，意为：柔性安全防护网系统。SNS柔性防护网系统作为一种新型公路工程边坡防护形式，有非常广泛的应用前景。云南元双公路一合同K2+000～K5+900段路基位于龙川江河谷地带，属侵蚀峡谷地貌，沿线谷深坡陡，悬崖峭壁林立，岩体风化严重，路线右侧边坡高度在20～200米，自然坡度75°～90°之间，路基边坡开挖坡比为1:0.33。由于受到地质构造运动影响，岩体受到强烈挤压，节理裂隙发育，形成破碎的危岩体，加之开挖坡较陡，极易产生岩体坠落和崩塌，对该路段路基、桥梁结构及行车安全十分不利。为保证公路运营安全，该段公路边坡采用SNS主动网防护系统进行边坡防护。我公司在承建过程中组织工程技术人员结合工程实际进行技术攻关，通过工程实践，总结完善形成了SNS主动防护网施工工法。2、工法特点与其他边坡防护形式比较，SNS主动防护网具有以下特点：2.1以热镀锌高强度钢丝绳为主要材料的主动柔性防护系统具有高韧性、高防护强度，易铺展、安装程序标准化，系统化等优点。2.2环境干扰小：主动柔性防护系统开放的系统特征能够将工程对环境的影响降到最低点，其防护区域内可以一定程度地保护岩体的稳固性。2.3寿命较长：采用热镀锌高强度钢丝绳作为系统主要材料的主动柔性防护系统，其材料的特殊制造工艺和高防腐防锈技术，决定了系统的寿命较长，通过国内外大量的试验和研究发现，其防护使用寿命可达30-50年之久。2.4适应复杂地形：系统的柔性和积木式结构特征，决定了它能够极好地适应各种复杂的地形地貌，一般不需要针对其施工安装进行大量的开挖和清坡，减少了辅助工程量，施工干扰极小，最大程度保护了原始地貌和植被环境。2.5施工快速简便，充分考虑山区作业环境的恶劣性，以简单的轻型化，少量的人工，少量的水泥砂浆即能实现系统的快速安装。2.6SNS主动柔性防护系统是一种标准化，定型化的防护系统。在一定程度上，主动柔性防护技术在边坡地质灾害防护方面可以替代一系列传统方法难以解决的特殊问题以外，在环保和景观方面也具有明显的优势，且能达到经济优化、工程施工优化、防护效果最优化的效果。3、适用范围SNS主动防护网可用于铁路、公路、电站、景区及临山建筑等的高陡边坡坡面崩塌、危岩、落石、风化剥落、溜坍、溜滑或塌落类地质灾害加固防护。4、工艺原理SNS主动防护网按主要构成分为钢丝绳网、普通钢丝格栅（常称铁丝格栅）和TECCO高强度钢丝格栅三类，前两者通过钢丝绳锚杆或支撑绳固定方式，后者通过钢筋（可施加预应力）或钢丝绳锚杆（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，将作为系统主要构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。SNS主动防护网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（钢丝绳网和铁丝格栅）或预应力锚杆（TECCO格栅）来对柔性网部分实现预张，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）原位附近的预应力，从而实现其主动防护（加固）功能。SNS主动防护网系统能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。5、施工工艺流程及操作要点图5.1SNS主动防护网示意图（a）起加固作用的主动网（b）起围护作用的主动网（c）起加固作用的主动网支撑绳布置示意图（d）起加固作用的主动网与锚杆安置示意图（e）孔口凹坑和钢绳锚杆（f）钢丝网布置示意图钢绳锚杆缝合绳横向支撑绳横向支撑绳钢绳锚杆及外露环套孔口凹坑TC锚垫板TC格栅边界支撑绳(选用)钢丝绳锚杆(选用)坡面线锚杆柔性网柔性网坡面线上缘锚杆边缘及中部锚杆(选择性采用)5.1SNS主动防护网施工工序5.1.1预先对坡面防护区域的浮土、浮石进行清除，从防护区域下沿中部开始向上和两侧放线测量确定锚杆孔位，5.1.2打钢丝绳锚杆孔，坡体边沿孔深达到3m，平均坡体中部孔深达到2m。钢丝绳锚杆由Ø16钢丝绳中部对折套穿马蹄形环套组成。按要求的深度钻孔并清孔，孔深应比钢丝绳锚杆长度长50mm以上，孔径为45mm，插入钢丝绳锚杆并注浆，注浆养护不少于2天。5.1.3构架支撑绳结构，采用Ø12的纵向钢丝绳和Ø16横向钢丝绳组成5.5m×5.5m正方形模式的支撑绳结构与锚杆相联结。5.1.4构架格栅网和钢绳网，在支撑绳构成的每个5.5m×5.5m网格内铺设一张4m×4m的DO/08/300（Ø8mm、网孔间距300mm）型钢绳网，并在两个网格内并排铺设两张SO/50/2.2格栅网（网孔间距50mm）。5.1.5缝合与张拉，在每张钢绳网与四周支撑绳间用Ø8钢绳缝合联结，并进行张拉，使柔性防护系统对坡面施以一定的预紧压力。从而提高表层岩体的稳定性，以防止崩塌落石的发生。5.1.6安装后的纵横向直径Ø16支撑绳，张拉紧后（用拉紧力不小于5KN的紧线器或手动葫芦）两端各用两个绳卡与锚杆外露环套固定连接。从上向下铺挂格栅网，网与网重叠宽度不小于10cm，两张格栅网间缝合用直径不小于1.2mm的铁丝扎结，格栅网与支撑绳间缝合用直径2.2mm的铁丝扎结，扎结点间距不大于1m。格栅网铺设的同时，从上向下铺设钢绳网并用直径为8mm钢绳缝合，每张钢绳网均用一根长31m的缝合绳与四周支撑绳进行固定联结。5.2各阶段施工流程及工艺该工程施工工序由清理危岩、钻孔、灌注、安装纵横向支撑绳、张拉、挂网、缝合等工序组成，其中钻孔为关键工程项目。5.2.1清理危岩图5.2.1施工流程1设置危岩拦截网：在施工坡面的路面两侧距施工地点30m处设置施工标志及减速带,危岩拦截网采用长6m、高2.5m的钢管布置,并在钢管内布置钢丝拦截网。坡顶钻孔：为充分保证施工人员的人身及设备安全,需在坡顶上部及坡体中上部设置安全绳锚杆（采用Ø28钢筋锚杆、孔深1.5m）,其间隔距离为5m,安全绳束缚于上。工作人员利用该绳可进行高空清理作业,并为以后钻孔安装提供方便。锚固锚杆：采用M30水泥浆液锚固锚杆,凝固时间不低于48小时。水泥浆的选用，标号不低于M30的水泥,宜用灰砂比1:1～1：2，水灰比0.45～0.50的水泥浆或水灰比0.45～0.50的纯水泥浆,水泥宜用425普通硅酸盐水泥,优先选用粒径不大于3mm的中细砂.清理危岩：以上几道工序完成后,方可进行该工序。施工人员需将安全绳束缚在锚杆后,工作人员方可对坡体危岩进行清理,清理前需封闭交通,下方人员应撤至安全地带.若清理时有局部大块危岩,不能清理,应做出标记,后期施工中,钻孔工序将避免在此施工。以防设置危岩拦截网坡顶钻孔锚固锚杆清理危岩止后期施工中的工程扰动造成危岩松动下滑。5.2.2钻钢丝绳锚杆孔图5.2.2施工流程2放线：施工人员按照要求根据现状情况进行核对,了解地形、地物、和危岩情况,按照纵横5.5m的间距进行定点,并刷上油漆,确定钻孔点，若该段属于危岩及土层,锚杆点可在附近方圆1m处设置锚杆点位,但下一锚杆需回复到标准的定点位置.复核：施工人员对锚孔点位进行测量复核,以确保钻孔位置的准确及防护面积达到要求.钻孔：采用直径45mm的钻头钻孔,孔深比钢丝绳锚杆长度长50mm以上,需分别采用1.0m、2m、2.5、3m钻杆施工,不能直接采用2.5m钻杆，严防卡钻、断杆现象,如钻孔位置处于松散岩层,必须经有关部门批准,重新确定钻孔位置,不能随意施工，保证坡体外沿钻孔深度达到2.5m,坡体中部达到2m。清孔：钻孔完毕后,用风钻杆进行吹砂作业,保证孔内的干净。以确保锚杆能顺利安装进位。5.2.3灌注图5.2.3施工流程3砂浆配制：采用M30的水泥砂浆液，宜用灰砂比1:1～1.2、水灰比0.45～O.50的水泥砂浆或水灰比0.45～O.50的纯水泥浆，水放线复核钻孔清孔砂浆配制放入锚杆注浆候凝泥宜用425普通硅酸盐水泥，优先选用粒径不大于3mm的中细砂。放入锚杆：锚杆应能完全放入锚孔内。若锚杆环套外露长度超过5cm,须重新用锚杆钻凿,以确保锚杆安装到位。注浆：要求灌注密实,边捣固边灌注,防止锚杆孔眼内有空气,影响锚杆锚固质量。候凝：灌注后候凝时间保证不低于48小时,候凝时间未达到要求,严禁进行下一道工序,并确保锚杆不受外力作用。5.2.4安装纵、横向支撑绳图5.2.4施工流程4下料：支撑绳下料安装前,应准确测量每根支撑绳两端锚杆间的距离,支撑绳下料时其长度应在测得每根长度的基础上两端各增加1m，即共增加2m。绳头紧固：从一端锚杆开始,将钢丝绳绳头穿过锚杆,并弯曲,采用与钢丝绳直径相适应的绳卡固定一端,绳卡间距5～l0mm,固定后绳端留长度不小于20cm的自由尾绳,绳卡数量根据支撑长度按以下要求选定。支撑绳长度L（m）绳卡数量(个)L≤10210≤L≤303L﹥304穿孔：从一端锚杆开始,支撑绳穿过锚杆的外露马蹄形环套(钢下料绳头紧固穿孔张拉绳尾紧固绳锚杆),直至该行的最后一根锚杆。张拉：支撑绳到达锚杆最后一端后,将绳尾穿过最后一根锚杆,并弯曲,用拉紧力不小于5KN的紧绳器或葫芦张紧,其间若长度较长,因支撑与锚杆和地面间的磨擦力大而不能张紧时,可逐段张紧,最后将尾端用绳卡采用与起始端相同的方式固定。绳尾紧固：紧固方式与绳头紧固工序相同。5.2.5挂网缝合图5.2.5施工流程5钢丝格栅的安装：钢丝格栅必须位于系统底层并紧帖坡面,即支撑绳应在其下方;并沿支撑绳铺挂,每两格(即上下或左右)铺设两张钢丝格栅。钢丝格栅网块间搭接宽度不小于10cm。扎结：钢丝格栅网块间用直径不小于小1.2mm的铁丝扎结。缝合钢丝格栅网与支撑绳间用小2.2mm扎丝扎结，扎结点间距不大于1m，铺设边界处钢丝格栅网反向折叠宽度不小于20cm。钢绳网的安装：钢绳网编织一般均应满足规定，材质强度不低于1770Mpa的6×19+1WS结构类型的高强度钢芯钢丝绳，钢丝绳公称直径8mm；必须采用镀锌量大于70g/㎡热镀锌钢丝绳;钢丝绳质量和性能应满足国家标准《钢丝绳》(GB/T8918-1996)。钢绳采用菱形网孔编制方式,网孔尺寸除特殊设计外,一般采用300×300mm规格,单张网块尺寸除特殊要求外一般宜用4×4m规格。缝合：钢绳网铺设应准确测量每个挂网单元尺寸，根据测得的钢丝格栅的安装钢绳网的安装扎结缝合各挂网单元尺寸，按每张网一根缝合绳的原则确定缝合绳长度,然后据此下料。在各挂网单元内顺序铺挂钢绳网,同时用缝合绳将钢绳与支撑绳或相邻网块边沿进行缝合连接,缝合绳两端头宜叠置不小于0.5m的长度,绳端各用两个绳卡与钢绳网连接,此连接过程中在先固定一端后,用拉紧力不小于5KN的紧绳器葫芦张紧缝合绳,再固定另一端.若确定的单根缝合绳误差较大时,则多余端可延伸到相邻挂网单元,而不足长度由下一相邻挂网的缝合绳来补充。6、机具设备SNS主动防护网施工所需的机械设备见表6-1。表6-1机具设备序号名称型号数量用途1潜孔钻φ452套钻孔2卷扬机3t2台材料吊运3紧绳器1t2只张紧缝合绳4全站仪莱卡GTS-7111台测量放样5水准仪拓普康AT-G71台测量放样6压浆机10Mpa1台压浆7搅浆机J3001台搅拌水泥浆8钢绳切断机GJ401台加工钢绳锚杆9空压机9m31台钻孔10手动葫芦5t1台紧固支撑绳7、质量控制7.1配件材料质量要求及标准表7.1基本要求⒈柔形网规格、质量符合设计图纸要求。⒉所用材料质量符合规定。⒊施工工艺符合规范要求。⒋柔形网力学指标、抗拔力检测合格。5.柔性锚杆钻孔、安装、注浆符合施工规范规定。6.柔性网缝合符合设计规定。实测项目项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1砂浆强度（MPa）在合格标准内按JTGF80/1-2004附录F检查2锚杆长度（mm）不小于设计用直尺或超声波检查，每20m2检查1点3锚杆（立柱）间距（mm）或对角线±100（50）尺量：抽查15%4柔形网抗拉荷载（K