SNS系統在公路工程建設中的應用

宋碧宏，朱蔚蔚，李茹，李殿海，朱丹

（1.重慶大學 土木工程學院，重慶 400045；2.西北核技術研究所，西安 710024）

SNS系統（safty net system），即安全防護網系統。1956年首先由瑞士布魯克集團研制開發并應用于雪崩防護。進入20世紀80年代后，該系統在技術上日趨成熟，形成了一種地質災害防治工程領域內成熟的柔性防護新技術，產品類型的開發也越來越多并實現了標準化，在斜坡安全防護，特別是崩塌落石防護領域方面得到了大量推廣應用。該系統自1995年引入中國以來，已成功地應用于鐵路、公路、水電站、礦山和市政工程的大量工點，尤其適合整體穩定性較好，但有落石或小型塌落可能存在的高、陡、破碎坡面加固，可以在不破壞原坡面的條件下進行防治。

1 SNS系統概況

1.1 系統簡介

SNS系統以高強度柔性網（鋼絲繩網、環形網、高強度鋼絲格柵）作為主要構成部分，并以籠蓋（主動防護）和攔截（被動防護）兩大基本類型來防治各種斜坡坡面地質災害和雪崩、岸坡沖刷、爆破飛石、墜物等危害的新型柔性防護結構，它是一種集構件設計與加工、系統配置設計與定型、現場設計選型、現場布置與施工設計的系統化技術。其被動防護系統首先應用于雪崩防護，經由不斷的實踐和探索，該技術在邊坡防護領域得到了更為廣泛的應用，形成了一種坡面地質災難防治工程領域內安全可靠、簡樸易行、環保經濟的柔性防護新技術。

1.2 工作原理及應用范圍

SNS系統的基本工作原理是利用鋼繩網、鋼立柱、鋼繩格柵及錨固系統等材料，通過覆蓋、錨固等方法來保護山體、斜坡的穩定，防止崩塌、淺層滑坡等環境工程地質問題的發生。

目前，SNS系統主要應用于5個方面：

1）淺層滑坡、原巖風化剝落防護。2）崩塌、落石防護。3）斜坡保護系統。4）雪崩防護。5）爆破安全防護。

1.3 系統分類

1.3.1 主動防護系統

主動防護系統是用以鋼絲繩網或高強度鋼絲格柵為主的各類柔性網覆蓋或包裹在需防護的斜坡或危石上，以限制坡面巖土體的風化剝落或破壞以及危巖崩塌（加固作用），或者將落石控制在一定范圍內運動（圍護作用）。主要應用于防治淺層滑坡、邊坡加固、防止風化剝落及海岸、庫岸的侵蝕。

1.3.2 被動防護系統

被動防護系統是將以鋼絲繩網或環形網為主的柔性柵欄設置于斜坡上一定位置處，用于攔截斜坡上的滾落石（或落物）以避免其破壞擬保護的對象，因此也稱為攔石網；當設置于泥石流區內時，便可形成攔截泥石流體內固體大顆粒的柔性格柵壩。該系統主要用于防治巖崩、落石、雪崩等不良地質災害，按其能量級別不同共分為4大類：

1）“RX”系統：防護能量從250～1500kJ不等。

2）“AX”系統：防護能量從40～300kJ不等。

3）“CX”系統：防護能量從300～500kJ不等。

4）“CAN”系統：防護能量從1500～2350kJ不等。

其中以“RX”系統應用最為普遍。

2 主要性能及使用范圍

2.1 主動防護網

主動防護網主要分斜坡保護系統和滑坡風化剝蝕防護系統2種，如圖1所示。

圖1 主動防護網

2.1.1 斜坡保護系統

斜坡保護系統是由土體、插入式暗筍管和表面覆蓋的防護網共同作用而組成的一個復合系統，它能解決許多斜坡非穩定性問題。暗筍管和鋼繩網相結合的防護系統可以有效阻止表層土體蠕動，同時能夠綠化坡面，防止水土流失，美化環境。

斜坡保護系統由3部分構成：

1）插入式暗筍管：用于地下加固，直徑50～76mm，管壁有眾多穿孔，其長度和級別按實際情況確定。它們被放入預先打好的鉆孔內（Φ＝90mm）或用重錘擊入地下。

2）錨索：由1～4根抗腐蝕鋼索組成，用于固定安裝鋼繩網，被放入暗筍管中，然后灌注水泥砂漿。

3）鋼繩網：用抗腐蝕防護鋼繩呈對角線編制而成的網，對地形、植物層和建筑物有很好的適應性，防護網相互張拉，防止了單根暗筍管的移動。

2.1.2 滑坡、風化剝落防護系統

滑坡、風化剝落防護系統的工作原理、主要性能和施工工藝同斜坡保護系統基本一致，其主要差別是為了增加防護網的強度用錨桿和鋼繩格柵代替了斜坡防護系統的暗筍管和連接索。錨桿長度一般在5m以上，可以深入基巖或風化殘積層底部，通過技術處理把錨索固定在錨桿上。鋼繩格柵就是比連接索強度更高的鋼索，以使鋼繩網張力更大。通過這兩種材料的使用，系統的強度提高了2～10倍，能更有效地固定滑坡體和風化剝落山體。

2.2 被動防護網

被動防護網是一種能攔截和堆存落石的柔性防護網，主要分鋼繩攔石網系統和雪崩防護系統兩種，如圖2所示。

圖2 被動防護網

2.2.1 鋼繩攔石網系統

以落石所具有的沖擊動能這一綜合參數作為最主要的設計參數，避開了傳統結構設計中以荷載作為主要設計參數時所存在的沖擊動荷載難以確定的問題。實現了結構定量設計，防護能量為40～3000kJ，也能對5000kJ的更高能級進行特殊設防。

主要由鋼繩網、鋼立柱、鋼繩格柵、減壓環、錨索、錨固節頭等部分組成，其中的鋼繩網、錨索、鋼繩格柵和斜坡保護系統中的相應部件完全一致。

1）鋼立柱：是由方鋼管構成，一般高2～4m之間，用于固定鋼繩網和鋼繩格柵，其端部被錨固于地基中。鋼立柱下部配有活動螺栓，使其可以前后擺動，目的是為了同減壓環共同配合緩沖并承受巖塊的沖擊力。

2）減壓環：其兩端接錨索，錨索一端接鋼立柱，另一端接錨固節頭。它通常布置在鋼繩網的一側，也可以同時固定于鋼繩網兩側。當與減壓環相連的鋼絲繩所受拉力達到一定程度時，減壓環啟動并通過變形位移來吸收能量，從而實現其過載保護作用功能；撞擊結束后，減壓環又能最大限度地收縮錨索，使鋼立柱在承受巖塊靜壓力的狀態下盡可能保持直立狀態。通過減壓環的作用，鋼繩網承受撞擊能力提高了2～5倍。

3）錨固節頭：主要用于固定錨索，構造簡單，用混凝土灌注于地基中。錨固節頭、錨索與減壓環共同組成了鋼繩網的錨固系統。

2.2.2 雪崩防護系統

雪崩防護系統的應用面較窄，其工作原理和鋼繩攔石網系統大體一致。雪崩防護網系統主要由鋼架結構構成。由于雪崩災害通常是大面積沿坡面運動，能量極高，因此對雪崩的防護必須是多級攔截削能。

2.3 主－被動防護網

主—被動防護網就是綜合主動防護網和被動防護網共同起作用，治標治本，效果更顯著?？梢詰糜谝幠］^大的崩塌、滑坡等環境工程地質問題的治理，特別適用于大爆破安全設計，但此系統工程量較大，造價也較貴。

3 SNS系統在公路工程建設中的應用前景

3.1 適用范圍

隨著社會經濟的發展，公路逐漸向山區延伸，進入山區的公路由于其強烈的人為地質作用，破壞了原生工程地質環境，產生了大量的次生環境工程地質問題，如誘發順層滑坡、古滑坡復活，引起大型崩塌和落石、泥石流等。對這些環境工程地質問題的處理已經成為影響公路設計和施工的主要因素之一。

SNS系統以其對巖土安全防護獨到的適用性在公路建設中有著明顯的應用天地，特別是不良地質災害的處理和路基邊坡防護等方面。主動防護網能夠用于挖方路塹邊坡的防護，治理淺層滑坡、原巖風化剝蝕防治和水土保持；被動防護網可以治理崩塌和落石、泥石流、雪害等不良地質災害，能夠代替明洞、防雪走廊等構造物；主—被動防護網可以用于大爆破防護等。

3.2 應用優勢

1）SNS系統是處理某些不良地質問題的有效手段，在大多數情況下可以代替起防護作用的砼工程物。它對道路工程中經常遇到的淺層滑坡、大型崩塌、風化剝落等環境工程地質問題處理有很強的針對性，在實際工作中對這些環境工程地質問題的處理有設立擋墻、漿砌片石護坡、抹面等常規方法，效果未見理想。斜坡保護系統是目前了解到的能夠進行水土保持的最佳辦法。

2）充分利用系統的柔性和施工布置的靈活性來最大限度地適應各種復雜的地形地貌環境，盡可能降低因開挖所造成的環境破壞和對邊坡的危害，以及對其他工程和周邊建筑物正常運營的干擾，可以同步或超前于土石方主體開挖工程的施工，即能實現逆作法施工或平行功課。

2）能夠節約造價，用SNS系統代替明洞或防雪走廊等構造物，造價可以節約80%以上。

3）施工工藝簡便，SNS系統施工只需極少數工作人員和設備，施工期一般在10～30d之內。只要提供必要的裝置和技術咨詢，任何承包人都可以進行施工，而以往的砼工程物施工手段繁瑣，工期長。

4）產品美觀大方，結構輕盈，極富時代感，和環境相融和諧，在起防護作用的同時，可以美化環境，特別適用于高等級公路這樣的大型帶狀交通基礎設施。

5）能夠局部代替封閉高等級公路所用的隔離柵，可以省掉部分交通工程的費用。

6）便于公路養護，通過定期的清理積石、修理或更換損壞構件等工作，道路養護變的易于操作。

3.3 國內外應用情況

SNS系統已獲SQS產品質量國際標準認證，并廣泛地應用于國外的公路、鐵路及水電工程建設中。國內應用目前處于起步階段，主要項目有大河口水電站左岸邊坡防護、寶成鐵路復線爆破安全防護、重慶機場路邊坡防護、懷新高速公路邊坡防護、沈本高速公路邊坡防護等。在以上的項目應用中，SNS系統比砼工程物的優越性得到了充分體現。

4 結 語

SNS系統是國外早已發展起來的用于巖土防護工程的產品，國內尚處于起步發展階段，它具有適用性強、施工簡便、占地少、美觀耐用等砼工程物無法比擬的優點。SNS系統在公路建設上有廣闊的使用面，特別是對淺層滑坡、崩塌、雪崩等不良地質處理有理想的效果，同時能夠保持水土，有利于美化環境，這在高等級公路建設中愈來愈重視環境保護的形勢下有著其特殊的意義。因此，SNS系統在道路工程中有著良好的應用前景，應當迅速地給予推廣和普及。

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