隧道仰坡柔性防護系統(tǒng)施工技術(shù)
摘要 ： 本文以隧道仰坡柔性防護系統(tǒng)施工為例，介紹了主動柔性防護系統(tǒng)(SNS)的施工工藝流程及相關(guān)施工措施，包括柔性防護系統(tǒng)構(gòu)件組成及作用機理、錨桿施工、格柵網(wǎng)鋪掛及后期維護等施工工藝。
關(guān)鍵詞： 仰坡,柔性防護系統(tǒng),工藝
迄今為止，柔性防護技術(shù)的應(yīng)用已有六十余年歷史，在這六十余年的時間里，大量的實驗研究、理論研究及工程實踐奠定了柔性防護技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)，特別是自1995年瑞士布魯克集團引入柔性防護技術(shù)(SNS，safety net for protection of slope)以來，以其可靠的安全保障性、施工的快速標(biāo)準(zhǔn)化和利于環(huán)保等的綜合經(jīng)濟技術(shù)優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、水電站、礦山及景區(qū)的邊坡加固、落石防護、雪崩防護等工程領(lǐng)域。本文主要介紹主動柔性防護系統(tǒng)的施工應(yīng)用技術(shù)。
1 柔性防護系統(tǒng)的分類構(gòu)成及作用機理
柔性防護系統(tǒng)是以金屬柔性網(wǎng)(鋼絲繩網(wǎng)、格柵、環(huán)形網(wǎng)等)為主要特征構(gòu)件，以覆蓋(主動防護系統(tǒng))和攔截(被動防護系統(tǒng))兩種基本形式來防治各類坡面地質(zhì)災(zāi)害和爆破飛石、墜物等危害的柔性安全防護系統(tǒng)。
1.1 主動柔性防護系統(tǒng)
主動柔性防護系統(tǒng)主要采用鋼絲繩錨桿或鋼筋錨桿和支撐繩固定方式將金屬柔性網(wǎng)覆蓋在具有潛在地質(zhì)災(zāi)害的坡面上，從而實現(xiàn)坡面加固或限制落石運行范圍的一種防護網(wǎng)。主動柔性防護系統(tǒng)主要有錨桿、支撐繩、縫合繩、鋼絲格柵等構(gòu)件構(gòu)成，并根據(jù)防護坡面的具體情況選用相應(yīng)構(gòu)件配置。
1.2 被動柔性防護網(wǎng)
被動柔性防護網(wǎng)主要采用錨桿、鋼柱、支撐繩和拉錨繩等固定方式將金屬柔性網(wǎng)以一定的角度安裝在坡面上，形成柵欄形式的欄石網(wǎng)，從而實現(xiàn)對落石和泥石流體中固體物質(zhì)攔截的一種防護網(wǎng)。被動柔性防護網(wǎng)主要有錨桿、鋼柱、支撐繩、拉錨繩、基座、減壓環(huán)、鋼絲格柵等構(gòu)件構(gòu)成，并根據(jù)被防護地質(zhì)的起防護能量確定相應(yīng)構(gòu)件配置。
2 工程概況
十堰至天水高速公路安康東段仁家灣隧道進口(K89+874、ZK89+856)為近乎直立的陡峭懸崖地形，山體巖層斷裂構(gòu)造及節(jié)理裂隙較為發(fā)育，長期受雨水沖刷，嚴(yán)重影響高速公路運營安全�？紤]該處地形及地質(zhì)情況，設(shè)計采用主動柔性防護系統(tǒng)進行隧道進口的仰坡防護。
主動柔性防護系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)為：GPS2型、DO/08/300鋼絲繩網(wǎng)(NACCO網(wǎng))、4.0米間距錨桿錨固、ф16縱橫向支撐繩、2.5米長2ф16鋼絲繩錨桿、SO/2.2/50鐵絲格柵。
3 主動柔性防護系統(tǒng)施工工藝流程及主要施工措施
3.1 施工工藝流程圖：
主動柔性防護系統(tǒng)施工工藝流程為：
3.2 測量放樣及坡面清理
根據(jù)施工防護設(shè)計及洞口仰坡頂山體地形情況確定防護系統(tǒng)的施做范圍，并測量放樣出周邊線，在周邊線范圍內(nèi)進行坡面清理。
坡面清理內(nèi)容主要有坡面防護范圍內(nèi)的樹木、灌木叢、坡面浮石、松動巖石等，盡量將其清理干凈，以保證后期施工安全。
坡面清理前，必須對全體施工人員進行高空施工作業(yè)的安全培訓(xùn)，未經(jīng)考試合格的人員嚴(yán)禁進入施工作業(yè)場地;坡面清理人員必須佩帶安全防護用品(安全帽、安全帶、安全繩等)，一對一進行清理作業(yè)(即一人進行坡面清理，一人在坡頂通過安全繩負(fù)責(zé)其安全)。同時，注意在坡底及隧道進口處設(shè)立警示標(biāo)志，避免清理石塊等滾落砸傷人員或機械。
3.3 錨桿施工
按設(shè)計錨桿間距在清理好的坡面上放樣出錨桿的孔位，并采用紅油漆標(biāo)示出。錨孔打設(shè)時，盡量根據(jù)現(xiàn)場實際情況對孔位進行適當(dāng)調(diào)整(根據(jù)地形條件，孔間距可有0.3m的調(diào)整量)。錨桿應(yīng)盡量布置在坡面的凹洼部位處，同時在每一錨孔孔口處鑿一定深度(不小于錨桿外露環(huán)套長度，一般口徑20cm、深15cm)的凹坑，以使后期施做的格柵鋼筋網(wǎng)和鋼絲繩網(wǎng)能夠緊貼坡面。
錨孔采用風(fēng)動鑿巖機施工成孔，孔深應(yīng)比設(shè)計錨桿長度長5cm以上，孔徑不小于設(shè)計錨桿直徑+15cm。當(dāng)受鑿巖設(shè)備限制時，構(gòu)成每根錨桿的兩股鋼絲繩可分別錨入兩個錨孔內(nèi)，形成人字型錨桿，兩股鋼繩間夾角為一般為15°～30°，以達(dá)到同樣的錨固效果。
注漿是錨桿施工中最為關(guān)鍵的工序，其效果的好壞直接影響至錨桿的錨固性能和永久性。注漿時按要求配制水泥砂漿，水泥砂漿經(jīng)攪拌均勻后，將注漿管插至清孔后的孔底處，控制注漿壓力，待孔口返出砂漿與進漿濃度相近時，注漿管隨砂漿的注入緩慢均速撥出，保證注入砂漿飽滿密實(錨桿外露環(huán)套頂端不能高出地表，且環(huán)套段不能注漿，以確保格柵鋼筋網(wǎng)和鋼絲繩網(wǎng)盡可能緊貼地表)。對于土質(zhì)部位的錨孔，直接采用混凝土基礎(chǔ)，在澆筑基礎(chǔ)混凝土的同時將錨桿埋入混凝土內(nèi)。錨桿錨固完成后注漿體養(yǎng)護不少于三天，養(yǎng)護完成后才可以進行下一工序施工。
3.4 支撐繩安裝與調(diào)試
縱橫向支撐繩應(yīng)穿過沿程各錨桿外露的頂端環(huán)套，兩端采用2～4個繩卡固定，繩卡間距5～10cm，且繩卡外側(cè)預(yù)留支撐繩長度不得小于20cm。支撐繩兩端固定前應(yīng)張緊，張緊力不得小于5kN。
3.5 格柵鋼絲網(wǎng)與鋼絲繩網(wǎng)的鋪掛
從上向下鋪掛格柵鋼絲網(wǎng)，格柵鋼絲網(wǎng)間重疊寬度不小于5cm，兩張格柵鋼絲網(wǎng)間的縫合以及格柵鋼絲網(wǎng)與支撐繩間用φ1.2鐵絲按1m間距進行綁扎連接，并盡量將格柵鋼絲網(wǎng)置于支撐繩之下(可在格柵鋼絲網(wǎng)鋪設(shè)完成后，再將支撐繩張緊)。
格柵鋼絲網(wǎng)鋪設(shè)完成后，開始從上向下鋪設(shè)鋼絲繩網(wǎng)，并采用φ8鋼絲繩進行縫合。鋼絲繩網(wǎng)的每一條邊均需采用縫合繩與四周支撐繩進行縫合并張緊(縫合繩必須穿過鋼絲繩網(wǎng)邊的每一個網(wǎng)孔)，縫合繩兩端用兩個繩卡與鋼絲網(wǎng)繩進行固定聯(lián)結(jié)，格柵鋼絲網(wǎng)與鋼絲繩網(wǎng)之間還應(yīng)采用扎絲連接固定，每平米不少于5處。
3.6 整體檢查驗收
施工完成后，應(yīng)對柔性防護系統(tǒng)進行系統(tǒng)、全面的檢查，包括錨桿錨固情況、支撐繩張緊情況、格柵鋼絲網(wǎng)自身連接及其與鋼絲繩網(wǎng)連接固定情況、縫合繩連接張緊情況等，在一切均符合要求之后即可進行竣工驗收。
3.7 系統(tǒng)維護
為確保工程設(shè)計壽命期內(nèi)系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮和防護能力不被降低，必須對防護系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行檢查，并在必要時進行適當(dāng)?shù)木S護、維修(清理網(wǎng)內(nèi)的大量碎石等堆積物、修補格柵鋼絲網(wǎng)及鋼絲繩網(wǎng)、加固錨桿等工作)，一般應(yīng)在每年的雨季來臨前進行。但在該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)罕見的暴雨或其他地質(zhì)災(zāi)害后，應(yīng)及時進行檢查、維護，以保證防護系統(tǒng)工作正常。
3.8 主要施工措施
由于本工程屬于高空特種作業(yè)，所以要求每一施工人員必須經(jīng)過高空安全作業(yè)培訓(xùn)并考核合格，否則嚴(yán)禁進入現(xiàn)場施工。施工作業(yè)期間，必須對坡底及隧道洞口處進行安全標(biāo)示防護，安排專職安全人員現(xiàn)場值班，同時在雨天、大風(fēng)等惡劣天氣期間，嚴(yán)禁施工。
4 結(jié)語
通過柔性防護網(wǎng)系統(tǒng)的施工防護，對節(jié)理裂隙發(fā)育的巖層提供了一定的穩(wěn)定加固作用，限制了脫落碎石塊的移動，保證了下方高速公路的運營安全，也增加了高速公路行車人員的安全感，同時防護系統(tǒng)并不影響坡面的灌木叢生長，保證了坡面綠化及坡面穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)：
1 TB/T 3089—2004《鐵路沿線斜坡柔性安全防護網(wǎng)》
2 JT/T 528-2004《公路邊坡柔性防護系統(tǒng)構(gòu)件》
3 賀詠梅，彭偉，楊友奎. 邊坡柔性防護系統(tǒng)的典型工程應(yīng)用，巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2006
