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SNS防护系统的分类及其防护原理(一)斜坡稳定系统

| 更新时间:2014.03.11    查看次数:3461

  

SNS防护系统的分类及其防护原理(一)
       
      坡面地质灾害防治的最终目的是防止灾害物造成人员伤害和各种财物损失,也就是说,防治的目的并不是一定要阻止灾害这种自然现象的发生,而是要在灾害发生日才能阻止其带来的相应危害。因此,防治思路可从防止灾害发生和避免造成危害两个方面考虑。基于这种指导思想,SNS防护系统区分不同的防护原理和防护目的,可分为斜坡稳定系统、围护系统和落石拦截系统三大类系列、几十型号的产品。下面将分类对其进行简要介绍。

  
一、斜坡稳定系统

  斜坡稳定系统是用以钢丝绳网或高强度钢丝格栅为主的各类柔性网覆盖在需防护的斜坡或危石上,通过系统的加固作用,限制坡面岩土体的风化剥落、危岩崩塌或其他形式的破坏,以实现斜坡稳定的一种防护工艺。斜坡稳定系统通常也被称为主动防护系统。目前,斜坡稳定系统按其防护功能、防护能力和主要构成的不同分为以下6种型号,见表1.1。




  斜坡稳定系统的结构形式及防护原理:

  斜坡稳定系统根据防护网的制作材料和工艺,锚杆的制作材料和布置方式,以及系统的受力传力体系的不一样,可分为铁丝格棚稳定系统、钢丝绳网稳定系统、钢丝网稳定系统三种类型。

  
1.铁丝格栅稳定系统

  铁丝格栅稳定系统GER2主要由铁丝格棚、横向支撑绳、纵向边界绳和柔性锚杆构成。其防护原理为:通过铁丝格栅对缓坡面上小碎落石的覆盖,以铁丝格栅系统的自重和横向支撑绳的约束将小碎落石压在坡面,使其无法运动,从而实现坡面碎落石稳定。

  
2.钢丝绳网稳定系统

  以钢丝纯网为特征构件的稳定系统,如GPS2、GAR2和GNS2,其主要构成为钢丝绳网、铁丝格栅、柔性锚杆、支撑绳和缝合绳等。钢丝绳网是用钢丝绳编制并在其交叉结点处用专用“十”字卡扣固定的成品网,其网孔呈菱形,通常’也叫做菱形网;系统锚杆通常是2m或3m的柔性锚杆,这些信的杆是由单根钢丝绳或者钢绞线制作的,使用时用水泥砂浆浇筑于基岩中形成地锚;支撑绳是用以实现菱形网按设计形式铺挂、对菱形网起支撑加固作用的钢丝绳;缝合绳是将金属柔性网间或其与支撑绳缝合连接的钢丝绳。

  在钢丝绳网系统安装时,支撑绳纵横交叉,穿在低于地表面的锚杆孔中,并经张紧后紧贴坡面,形成波浪形受力传力体系,如图1.1所示。当防护危岩运动或有运动趋势时,系统中某个防护单元格上防护网会受到指向坡面以外的荷裁,该力经过缝合绳传递到支撑绳和四角的锚杆上,锚杆将其中一部分力传递到岩土体中,而另外一部分力作用到支撑绳上使之交拉收紧,使得该防护单元格两侧的支撑绳随之产生直线化的运动趋势,这些支撑绳段受到多个锚杆的约束,因而在每个锚杆处都会形成一个力学平衡体系,并将支撑绳上受到的张拉力部分分解以后通过锚杆传递到岩土体中;而支撑绳在安装时事先张紧并紧贴于坡面,其任何运动都会受到来自地表的巨大摩擦力,这样危岩体运动产生的荷载就与周边的锚杆抗拔力以及支撑绳受到的摩擦力形成一个新的力学平衡,从而达到稳定状态。另外,因为系统采用的是柔性锚杆,柔性锚杆头受力后可绕砂浆锚固点在一定空间里作“摇头式”位移,加之支撑绳与锚杆头的连接采用了穿套的方式,支撑绳在任一锚杆套内能有效滑动,这样既利于通过支撑绳的拉紧来调动其他锚杆参与受力,又有效地避免了该锚杆头处应力集中,降低了危石周边锚杆的受力,从而实现了荷载的分摊,达到了“局部受力,整体作用”的效果。其防护系统结构及原理如图1.2所示。


  3.钢丝网稳定系统

  以钢丝网为特征构件的稳定系统,如GTC-65A、GSSA,是由钢丝网、刚性锚杆、边界绳和缝合绳(缝合丝或者连接件)构成的。目前钢丝网有两种,一种是TECCO钢丝格栅网,一种是SPIDER S3螺旋网。TECCO钢丝格栅是采用单丝编制而成的、具有菱形网孔的、网孔孔径较小的格栅;而SPIDER S3螺旋网片是用钢绞线编制而成的、具有菱形网孔的、网孔孔径较大的金属网片,其钢绞线采用3根钢丝扭结而成。TECCO钢丝格栅网和SPIDER S3螺旋网均采用强度为1770MPa的高强钢丝机械化编制,在编制过程中网片边沿的钢丝或钢绞线端头均采用互扣式打结处理,以保证网片的整体抗拉强度。锚垫板是用8mm或10mm厚钢板加工成的、四角带有弯钩的菱形钢件,用以保证将钢丝网受到的荷载以最佳方式通过预先张拉的网片传递到锚杆上。刚性锚杆是用二级螺纹钢筋在其端头套丝后做成,与常见的锚固工程钢筋锚杆相似。

  在系统安装时,相邻的钢丝网片问连接成一个整体覆盖在坡而上,然后通过系统的刚性锚杆和铺垫板将钢丝网紧固在坡面上。系统锚杆采用“梅花形”的布置,即奇数行锚杆与偶数行锚杆在水平方向上错位半个锚杆水平间距。α/2,将坡面危岩体分划成若干个菱形小区块,每一个菱形小区块单独构成一个防护单元格,而每一个单元格中的土体一旦发生运动而产生荷载,将直接或通过网片分摊到四角的锚杆上,由锚杆受力来确立新的力学平衡,实现土体的稳定,见图1.3。



    钢丝网系统安装时,先将TECCO钢丝格栅或SPIDER S3螺旋网片覆盖在土质或岩质坡体上,相邻的钢丝网片间通过缝合绳、缝合丝或者连接件连接在一起,使钢丝格栅或钢丝网片对防护而形成一个完整的确盖,然后在已经锚固好的锚杆顶上套上锚垫板,用螺母拧固方式16  

使锚垫板沿锚杆向里运动,向下拉紧钢丝网并压紧锚杆周围岩土体。当坡面各根锚杆都施加好预应力时,整个边坡就形成连续支撑,并使TECCO钢丝格栅或SPIDER S3螺旋网片尽可能地束紧坡面,在坡面上形成抑制岩土体发生局部移动或者在岩土体发生局部破坏后仍能将其裹缚于原位附近的预应力,从而提高岩土体的坡面稳定性,实现对边坡的主动加固功能。




                                                          摘自《SNS边坡柔性安全防护系统工程应用》