第三项目部SNS边坡防护系统设计方案.doc

昭通市水富至绥江二级公路第三项目部K49+000K81+470.77SNS边坡柔性安全防护系统设计方案中国建筑第五工程局有限公司昭通市水绥二级公路第三项目部二一年十一月设计说明一、 综述水富至绥江二级公路所经区域位于四川盆地南缘与云贵高原过渡地带，区域内以山地为主地形，地势陡峭崎岖，沟谷纵横，悬崖错叠，路基设计以高填深挖为主，部分路段采用桥梁、隧道跨越。沿线深挖石方路基段基岩岩性以泥岩、泥质粉砂岩、砂岩、灰岩、泥灰岩地层为主。岩石构造作用、风化作用强烈，岩体破碎易发生危岩崩塌。开挖后边坡上破碎失稳岩体多见，并有进一步发育趋势。施工阶段要及时有效的采取一定的加固防范措施，否则将对后续施工及以后道路行车安全埋下安全隐患。根据总体设计要求，路基加固防范措施遵循以防为主、防治结合、安全经济、造型美观、顺应自然、与环境景观相协调的原则，本项目挖方路基边坡采取边开挖边设计的动态设计原则。2010年11月19日，在昭通市水绥二级公路建设管理处绥江分处胡天元副总工程师的组织下，业主、设计、监理及施工四方代表一起对全线挖方路基进行了实地勘察，通过对沿线地质、水文、地形、地貌、气象、地震等自然条件进行全面调查研究，结合开挖施工过程中的监测资料，对K51+670K52+020、K52+415K52+515、K53+410K53+440、K56+085K56+185、K57+627K57+670、K66+380K66+540、K74+520K74+956、K75+083K75+200、K75+930K76+100、 K76+210K76+465 十段石方路基边坡及K56+056卡房隧道出口仰坡防护进行完善设计。一致同意上述十一段边坡采用SNS边坡柔性安全防护系统GPS2型主动防护进行加固防范。二、 设计依据1） 水绥二级公路第三项目部关于SNS边坡柔性安全防护系统的昭通市水（富）绥（江）二级公路工程变更（完善）设计现场处理卡。2） 国家现行设计规范，施工规范、验收标准及有关文件。3） 水富至绥江二级公路两阶段施工图设计（K49+000K81+470.77段）（云南省交通规划设计研究院设计）。4） 施工现场实地勘察、调查资料。三、 各段边坡地质概况1、 K51+670K52+020、K52+415K52+515、K53+410K53+440段路线所经区域地形陡峻，穿越一背斜，基岩岩性为紫红、褐紫色粉砂岩、泥岩、砂质泥页岩夹砂岩及泥灰岩，受构造影响，岩体破碎，岩堆（崩塌）发育。边坡开挖后，坡面破碎失稳岩体常见，并有进一步发育趋势。2、 K56+085K56+185、K57+627K57+670及K56+056卡房隧道出口仰坡路线所经区域地层为侏罗系中统砂溪组（J2s）、自流井组（J1z），岩性为紫红、暗紫色粉砂质泥岩夹砂岩，基岩多呈强风化状，构造作用、风化作用强烈，岩体破碎严重，沿线崩塌堆积体很发育。边坡开挖后，坡面破碎失稳岩体常见，并有进一步发育趋势。3、 K66+380K66+540、K74+520K74+956、K75+083K75+200、K75+930K76+100、 K76+210K76+465段路线所经区域地层岩性为侏罗系中统砂溪组（J2s）、遂宁组（J2sn）紫红、暗紫色粉砂质泥岩、钙质泥岩夹砂岩，基岩多呈强风化状，构造作用、风化作用强烈，岩体破碎严重，岩层产状对边坡稳定不利。边坡开挖后，坡面破碎失稳岩体常见，并有进一步发育趋势。四、 SNS边坡柔性安全防护系统GPS2型主动防护防护原理SNS边坡柔性安全防护系统GPS2型主动防护是以钢丝绳为主的柔性网覆盖在需防护的坡面上，通过系统的加固作用，限制坡面岩土体的风化剥落、危岩崩塌及浅层不稳定岩土体的滑动，以实现边坡稳定的一种防护工艺。GPS2型主动防护结构形式见下表。防护网型结构形式适用条件DO/08/300+SO/2.2/50柔性系统锚杆+支撑绳+缝合绳，孔口凹坑+张拉大小孔径危岩及层不稳定岩土体的滑动GPS2型主动防护其主要构件为钢丝绳网、铁丝格栅、柔性锚杆、支撑绳和缝合绳等，钢丝绳网用钢丝绳编制并在其交结点处用专用“+”字卡扣固定成的成品网，其网状呈菱形；系统锚杆通常采用2m或3m的柔性锚杆（根据实地地形条件可加长），锚杆采用钢丝绳制作，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成铺挂、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。 在系统安装时，支撑绳纵横交叉，穿在低于地表的锚杆孔中，并经张紧后紧贴坡面。形成波浪形受力体系，如图4.1所示。当防护坡面岩土体运动或有运动趋势时，系统中某个防护单元格上的防护网会受到指向坡面以外的荷载，该力经过缝合绳传递到支撑绳和死角的锚杆上，锚杆将其中一部分力传递到岩体中，而另一部分力作用在支撑绳上使之受力拉紧，使得该防护单元格的支撑绳随之产生直线化的运动趋势，这些支撑绳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后通过锚杆传递到岩土体中；而支撑绳在安装时事先张拉并紧贴于坡面，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受力，又有效地避免该锚杆头处应力集中，降低危岩土体周边锚杆受力，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4.2所示。 （a）锚杆示意图 （b）支撑绳布置示意图 图4.1 GPS2型主动防护锚杆及支撑绳安装示意图（a） GPS2主动防护典型断面（b） 系统平面布置及缝合 图4.2 GPS2型主动防护防护系统结构图五、 SNS边坡柔性安全防护系统GPS2型主动防护工程特点1、柔性和整体性SNS边坡柔性安全防护系统GPS2型主动防护的首要特征就是其主要构件及系统具有足够的柔性，另一个重要特点就是承受荷载时系统整体受力，它强调系统的整体性而非单一构件的性能。坡面岩土体运动或有运动趋势时，系统将充分发挥其柔性及整体性的优势，实现“以柔克刚”及“局部承载，整体作用”的防护效果。2、美观及环保GPS2型主动防护系统具有开放型，工程实施时不封闭坡面，不改变原有地下水循环系统，有利于坡面既有植被的自然生长发育，同时也保留了进行后期人工绿化坡面的条件。 GPS2型主动防护系统具有良好的环保性，其所采用的材料基本上不发生分解和老化，不对大气、土壤和地下水环境造成污染。由于系统具有良好的适用性，施工时不需要对坡面进行额外的开挖、削坡，对既有的地貌及坡面植被具有良好的保护作用。从而实现环境的最小化破坏目标。GPS2型主动防护系统的景观效果也相对较好，从工程美学角度来讲，工程景观自然化是一个认识统一的、美的标准。系统能在保证边坡安全的同时尽可能地保护自然景观，将工程治理与环境保护和改造融为一体。任何一种工程措施都可能对原景观的视觉干扰,但由于系统结构的小型化及具有的开放性，其通透性视觉效果将对带来的视觉干扰尽可能地减少。路线所经区域为向家坝电站的蓄水区域，根据昭通市的规划，要将绥江打造成生态旅游新兴城市。将工程与自然景观相协调，实现车在画中行，人与自然和谐发展的效果。GPS2型主动防护系统不失为一种很好的工程防护措施。4、 特殊环境的适用性及安全可靠性工程所经区域基岩多呈强风化状，构造作用、风化作用强烈，岩体破碎严重。开挖坡面不可能光滑平顺，大部分坡面凸凹不平，坡面裸露基岩破碎易失稳。传统上处治此类边坡通常采用喷射混凝土，在多数条件下不失为一种既能抑制坡面进一步风化和水土流失，又能隔离地表水从而稳定边坡的有效措施。但是大量的工程实践证明，这类防护措施的上述作用是有限的或是有条件的，在坡面破碎、有大量的浮石存在或水敏性较高的岩石存在时，喷射的混凝土与坡面的黏结强度难以保证；随着地表水从封闭区域以外的地方以裂隙或地下水的形式进入封闭防护区域，封闭结构中预埋的排水孔随着时间的推移会逐渐被地下水携带的泥浆沉积作用所堵塞，从而导致坡体内地下水压力增高，恶化边坡稳定性或导致封闭式护坡结构的破坏。喷射混凝土在进行坡面防护时，也会因其封闭特征对坡面植被和植物生长条件带来破坏，而对环境造成影响。GPS2型主动防护系统作为一种新型的边坡防护措施，由于系统的柔性和整体性，具有良好的坡面适应性。最大限度的减小坡面清削的工程量。系统以钢丝绳为主的柔性网覆盖在需防护的坡面上，通过系统的加固作用，限制坡面岩土体的风化剥落、危岩崩塌及浅层不稳定岩土体的滑动，实现边坡稳定。系统的开放性也有利于坡面植被的生长。5、 施工的快捷性GPS2型主动防护系统通过产品的构件及安装方式的定型，各种构件实现工厂化生产，施工安装也变成构件明确，结构形式清晰地积木式安装，在其施工过程中现场加工环节少，需要投入的机具数量也少，整个系统安装的效率相对其他工艺都非常高。六、 工程量及造价纳入本次设计方案的坡面GPS2型主动防护工程量按设计开挖断面进行计算，实际数量以四方代表现场核实为准。单价为上报的预算单价。工程量表及工程造价编号起止桩号位置单位工程量单价总价1K51+670K52+020左m2900022520250002K52+415K52+515左m220002254500003K53+410K53+440左m210002252250004K56+085K56+185左m27002251575005K57+627K57+670左m26002251350006K66+380K66+540左m240002259000007K74+520K74+956左m2900022520250008K75+083K75+200左m230002256750009K75+930K76+100左m2300022567500010K76+210K76+465左m2400022590000011K56+056卡房隧道出口仰坡m21500225337500合计378008505000七、 施工注意事项1