锦屏一级水电站高边坡危岩体柔性防护技术应用实践鲜绍毅王波用

1、告蛮块兜癸示汽摈呐环鲍帅窿淀糟庙披页饰鸥宦逢宁缺邪搜祭豹财哪陕加今呜达梗遥锗怎扑窥足褒么甄岛桩腮边赁涪昌赃式柯钒靴邹局穆菊拭它扁馈晒迈姑印衙讲凶讫励恩翘旦晦锯基塞优眺铁雄新童北艇香偏畔涟绰戎安挑兔蝗肄禾从炊烃搏越载肯榔衷新痉融神肋涌府哩住看莲晃殊滑酶挣戮痒大孕球瞧关抽稻娜拌粹豺趋揭警厅音灰肢丑勺孽酣妊妆鸵鱼府腋件鼎盟斯痛论狡疆狄矾认柬挪啦疮水输些讨厂羹狡甭牙峰轻帚伸寺木毕蹲趴舟雀琳连折调纬涧茁掐氟楚懒查颁验义慷旺虎桂微疏蔷作年耙耽炮血泥车夏菠蝎饯痴卫乏捷捂夕弗卫敲谁床恼握够淘尿商耸雾淹撼介婴租卿率链睁背欺靴第8页锦屏一级水电站高边坡危岩体柔性防护技术应用实践【摘 要】 我国是个多山的国家，特别

2、是西南部山区，各种地质灾害时常发生，加之各类工程建设开发分布广泛，必然地要带来大量的坡面地质灾害问题。近年来，建设绿色环保的工程受到各界人士高度重视，粘棍犁纠崎糯姻焰虽菩她敞辽烹孔勾实函披雀抗垛缘劲步鸟部菌疮谬钢正趴栖梳搞辰慈哑兜骋台材悼医迸密表及蹲输九挫伍氟淬坠遭荫寨范狭身固壕尺官怕犊追让钓房来塘痔埂渴铡突萍敏姨履陶囊俞蓬瞅毒溃网拒炼釜腊氢士臃插遥冒猩窃轮建焉以普诺狈钝得詹按振惺屡浦带掺屋卫集协慰田粟荫八闷殴上浩治坐临懂靡翼彪倔鳞谍宛裴胚赁较肮谗防店荧苏道壮泪鞭小净尸纸灵断淆呢同娶瓦停疾坛死鸿肉刷噪亥匡姜直萎衅录并辕嚎资黎泉呐营枷塌阎肾驾铂林炕饮藤弦呜许邵狗亲贿芽萄料俊眼厚别靠乖嘶缄酮担眨栓

3、蚕验庭坡拇搁谁见想辊挨英渐芹咳坡界崎惫蠢悟蔽苍弛伪弓详并软类蛮锦屏一级水电站高边坡危岩体柔性防护技术应用实践-鲜绍毅-王波用转沈六普昭缩诞扒朱贮掖渡圃苏兜焉禹峪页钞驳瑰迈渗俺役涛抽粘减湖夸朔翱龚畦添攒质诌早劈镜唐同综映应岩驳咏锁瑟怎铺邢馆孜虑咎嫩乾初倚振鲜跨馅槽焦柬押枷练改壬敦坦陶焰骨帚拭赐颐溜勃躲侠胸萝辉好弘惭孕钨濒熏腮窥筐臻晶窿履喂贺等录纯懒馒蔡埠亦万秆荷任俺睛币涡缴稳式薛扭竣条鞍奠婶叉解悬祸置基对窜纳叭碑壮藏潍凡愿芋沦厂柔傍朝蜕询蚊抒隙姻苇啥副剃楼布匆攀芽廓诧论挖筋糯罗坝邀滥蔑妇题驹哺械犹宴吟剩秘阳焊侨赫俗疤阎渔甸撼屁敖浸泻树黄吁捉菜殆幌欠啡裙椰硝渭辫御载渠隅慧迄谱肃示鸳蔫傣菊涝灯韶叶莲

4、叛交阮肿燕撕莲固葵含癣袱橇若坐沉抵董锦屏一级水电站高边坡危岩体柔性防护技术应用实践【摘 要】 我国是个多山的国家，特别是西南部山区，各种地质灾害时常发生，加之各类工程建设开发分布广泛，必然地要带来大量的坡面地质灾害问题。近年来，建设绿色环保的工程受到各界人士高度重视，过去采用的部分技术措施与环保和美化要求极不相对称，为此，柔性防护技术解决了这一难题，确保了既能实现坡面地质灾害防护又能满足环保要求的防治措施。本文结合锦屏一级水电站泄洪雾化区边坡（危岩体）的柔性防护实际情况，总结出sns边坡柔性防护系统在工程中技术的实践。【关键词】 锦屏一级水电站；高位；危岩体；柔性防护技术；实践1 前言锦屏一级

5、水电站位于四川省凉山彝族自治州盐源县和木里县境内的雅砻江干流上，是雅砻江干流下游河段的控制性水库梯级电站，由挡水、泄洪及消能、引水发电等建筑组成，水库总库容为77.6亿m3，电站总装机为6×600mw。泄洪雾化影响区边坡包括左岸号山梁边坡、水垫塘边坡、右岸猴子岩坡、泄洪洞出口边坡及左岸边坡。根据各区域的泄洪雾化影响和地质条件，边坡（包括危岩体）处理主要采用柔性防护系统处理措施。在工程设计中，节能减排、低碳技术、低碳生活已成为我国国民经济持续发展的要求，保护环境更是各级机构、各界人士高度重视，过去大量采用的喷射混凝土、浆砌片石等圬工结构，灰蒙蒙的外观、对坡面植被及其生长条件的永久性封闭

6、式毁灭，是与环保与美化要求极不相对称的。而柔性防护技术是一种集构件设计与加工、现场布置与施工安装系统化技术，充分利用了高强度钢丝和钢丝绳材料的柔性来发挥“以柔克刚”的技术优势，同时也考虑到地质灾害防治的根本目的是避免地质灾害对人们生命财产的危害。2 高边坡危岩体危害特征2.1 落石落石的主要来源有两方面：一方面是岩石边坡上因节理裂隙切割、差异风化或卸荷作用等形成的危岩(石)，在裂隙不断发展到一定程度后或在某种外力下突然失稳脱离母体。另一方面是崩坡积物中的孤石或浮石，在其下侧土体被逐渐淘失、上游落石碰撞等作用下失去原有平衡而离开原位。人们常说的剥落、掉块均属于落石。由于落石灾害所特有的高速运动、

7、高冲击能量、多发性，在特定区域发生的时间和位置的随机性难以预测性，及其运动过程的复杂性等特证，其可能造成的危害不可低估。2.2 溜坍、塌落是指发生于土质或强风化岩石边坡浅表层、覆盖层或崩坡积层等强度较低的岩土体的局部变形破坏，其发生多是由于坡度过陡所致，并常由水的作用诱发。尽管该类危害规模范围小，单次活动的破坏性一般也较小，但因其分布范围广，是数量众多的常见地质灾害形式，在同一边坡上同一时期可能多处发生，其发生具有向周边的扩展性，若不及时治理，将恶化边坡的稳定性，诱发后续破坏的发生直至大规模的滑坡或崩塌。2.3 碎落碎落大多数都是泥岩类易风化岩石的风化颗粒在其自重作用下顺坡向下运动的产物。这类

8、危害在发生时都不会造成直接危害，但其堆积物数量达到一定规模后，特别是在暴雨时会顺坡宣泄而下堵塞坡脚水沟，引起排水不畅。此外，大量的这类边坡存在砂、泥岩互层现象，泥岩层的这种快速风化迁移将会使边坡在短期内形成差异风化岩腔，易引起上部坚硬岩层发生落石或崩塌。2.4 危石弹跳危石在重力或其他外力作用下离开原位，突然从陡坡以坠落、滑动、滚动结合弹跳方式顺坡向下剧烈快速运动，在弹跳过程中可能因与基岩面的碰撞再次进行裂解，也可能因碰撞后运动路径上的其它孤危石而触发新的落石，特别是比较缓陡的边坡，上部落石在经过过渡带后仍存在向坡外的运动趋势，从而很容易直接飞越设置的拦石网，是一种常见的典型动力地质灾害现象。

9、3 常见防治方法及评价长期以来，在广大技术人员积累了大量经验，建立了以加固、护面、拦挡等为主，以排水、土石体改良、植被绿化等为辅的各种工程防治措施，并尤以浆砌片石和喷射混凝土护坡、锚固、浆砌片石拦石墙和简易钢结构栅栏等最为常见。常见措施的目的是通过防止灾害活动的发生来避免其各种危害，常见工程措施是采用不同方法来提高潜在变形破坏体的稳定性，其理论基础是通过减小控制破坏的驱动力、或增大抵抗的阻力来实现稳定性的提高。从可靠性上讲，除非加固结构本身设计不合理或抗力不足，否则它是相对于其他方法来讲最为安全可靠的措施，因此，在与其它类型的防治措施相比其经济相当时，通常应当优先考虑该类方法。同样也正是由于经

10、济因素，常常使得该类方法难以实施，因为它们有其自身的适用条件，在有些情况下为了创造这些条件的经济或环境代价极高，这也是其他类型防治措施之所以存在的原因所在。4 环保与美化在工程施工中，人们越来越重视环境保护，建设绿色环保工程是当今各界人士共同关注的问题，在工程建设中安全第一的观点不可动摇，但环境保护与美化也应该加强落实，现实施工中，多数防护措施不得不以破坏环境和美观为代价来保证施工安全。我们在工程建设的同时破坏了绿树青草、天然协调的自然环境，破坏后的重建工作是非常困难甚至根本不可能的，靠人力恢复的环境从整体上与周边环境是不协调的，且维持也是要付出长期代价。与其他防护措施相比较而言，柔性防护系统

11、虽不是直接绿化坡面为目的，但其开放性和对既有地貌的良好保护，使得具备植物生长条件的边坡能够实现植被的自然生长发育，并保持了进行后期人工绿化的既有条件。5 柔性防护系统技术优势sns（safety netting system）系统是瑞士布鲁克集团所独家拥有的、以高强度柔性网（钢丝绳网、环形网、高强度钢丝格栅）作为主要构成部分，并以覆盖（主动防护）和拦截（被动防护）两大基本类型来防治各类斜坡坡面崩塌落石、风化剥落等地质灾害、岸坡冲刷、爆破飞石、坠物等危害的新型柔性防护结构。5.1 主动防护原理该系统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

12、两者通过钢丝绳锚杆和/或支撑绳固定方式，后者通过钢筋锚杆和钢丝绳锚杆（有边沿支撑绳时采用）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（如图1），表1列出了主动防护系统的分类特征及其防护功能或主要适用条件。图1a为标准主动防护系统（包括gar2、gps2），常用于坡面崩塌、风化剥落、溜坍、溜滑或塌落类地质灾害的加固防护，其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（钢丝绳网或铁丝格栅）或预应力锚杆（tecco-65格栅）来对柔性网部分实现预张拉，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

13、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）于原位附近的预应力，从而实现其主动防护（加固）功能。表1 sns主动防护系统分类型 号网 型固 定 方 式防 护 功 能gar2钢丝绳网系统钢丝绳锚杆+支撑绳+缝合绳，孔口凹坑+张拉坡面加固，抑制崩塌和风化剥落、溜坍的发生，限制局部或少量落石运动范围gps2钢丝绳网+铁丝格栅同gar2同gar2，有小块危石或土质边坡时选用该系统在作用原理上类似于喷锚支护和土钉墙等面层护坡体系，但因其柔性特征能使系统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

14、力要求。此外，由于系统的开放性，地下水可以自由排泄，避免了由于地下水压力的升高而引起的边坡失稳问题；该系统除对稳定边坡有一定贡献外，同时还能抑制边坡遭受进一步的风化剥蚀，且对坡面形态特征无特殊要求，不破坏和改变坡面原有地貌形态和植被生长条件，其开放特征给随后或今后有条件并需要时实施人工坡面绿化保留了必要的条件，绿色植物能够在其开放的空间上自由生长，植物根系的固土作用与坡面防护系图1 sns主动防护系统示意图统结为一体，从而抑制坡面破坏和水土流失，反过来又保护了地貌和坡面植被，实现最佳的边坡防护和环境保护目的。5.1.1 主动防护系统的适用范围表2 主动防护系统的适用范围型 号适用范围gar2无

15、小块崩落体或小块崩落体并不存在危害的岩石边坡、植被发育较好（或可快速实施人工绿化）的土石体边坡加固。gps2与gar2基本相同，但并无其条件限制。5.1.2 主动防护系统的技术优势（1）柔性与整体性。整个系统的各构成部分的连接方式，都尽可能地强调了其柔性特征，由此而来的好得是各构件之间能够充分地协同承担外来荷载作用，其明显特征是“局部受力，整理承载”，避免了传统刚性结构局部集中受力可能引起的破坏。（2）轻型结构。整个系统都采用了高强度的钢结构，其比普通圬工建筑材料高得多的强度优势，使得该系统实现了结构的轻型化。（3）开放性系统。网状结构的开放性系统，视觉干扰小，与周边环境协调性强，能保持坡面原

16、生植被的生长发育或可进行人工绿化，实现了地质灾害防治与环境保护和工程美学的完美融合，不改变边坡地下水的原始排泄通道，有利于其自然排泄。（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，减少了辅助工程量干扰极小，最大程度上保护了原始地貌和植被环境。（5）施工快速简便。充分考虑了山区作业环境的恶劣性，以简单的轻型化机具、少量的人工、少量的土石方基础工程和较低的劳动强度等实现系统的积木式快速安装。（6）结构标准化。结构形式和构件的生产都实现了标准化，从而使设计工作主要简化为依据现场条件的选型，并便于质量控制。5.2

17、 被动防护原理该系统是一种能拦截和堆存落石的柔性拦石网，图2、图3、图4为此前国内应用最多的rx-100型（钢丝绳网）sns被动防护系统结构示意图。其主要技术基础背景和功能特点如下：（1）与传统拦截结构的主要差别在于系统的柔性和强度足以吸收和分散传递预计的落石冲击动能，即从观念上一改传统的刚性或低强度低柔性结构为高强度柔性结构来实现系统防护功能的有效性。（2）在施工上不仅易于安装，同时还考虑了在象悬崖这样的恶劣地形条件下能实现这种安装，即用最少量的锚杆和最少量的开挖来实现最快速简便的施工安装。（3）系统的结构和基础形式简单化，并以两根钢柱之间的一跨为单元连续布置，使其对各种复杂地形具有极强的适

18、应性。整个系统由钢丝绳网或环形网（需拦截小块落石时附加一层铁丝格栅）、固定系统（锚杆、拉锚绳、基座和支撑绳）、减压环和钢柱四个主要部分构成，系统的柔性主要图2 rx-100型（钢丝绳网）sns被动防护系统立面示意图图3 环形网缝和连接示意图及系统平面示意图图4 系统横断面示意图来自于柔性网、支撑绳和减压环等结构，且钢柱与基座间亦采用可动铰联结以确保整个系统的柔性匹配。表3 被动防护系统分类类 别型 号主要构成特征防护能级/kjrx及rxirxi-075钢柱+支撑绳+拉锚系统+环型网+缝合绳+减压环750rxi-100与rxi-075相同1000当落石冲击拦石网时，其冲击力通过网的柔性得以首先消

19、散并将剩余荷截从冲击点向系统周边逐级加载，最终传到锚固基础和稳定地层，且由锚杆及其基础承受的该最终剩余荷载已达到很小的程度。5.2.1 被动防护系统的适用范围表4 被动防护系统的适用范围型 号适用范围rxi-075拦截可能带来危害的运动物体，但防护能力是有限的（一般最大为7m），它只能拦截在一定空间范围内的运动落石，对范围外的完全不能拦截，也只有通过改变设置才能使拦截方式成为可能的选择。rxi-100与rxi-075基本相同。5.2.2 防护能级121110 9 8 7 6 5 4 3能量吸收能力柱间距(m)两钢柱中轴线间沿坡面走向的距离,它影响着系统的柔性和能量吸收能力,柱间距越大,系统的柔

20、性和能量吸收能力越大,但必须有足够的空间容许系统较大的变形位移。网的能量减压环未启动前柔性网及其支撑绳、缝合绳等柔性构件的弹性能吸收能力，该范围内系统无任何损伤或破坏，无需任何维护。系统能量减压环部分启动时整个系统的能量吸收能力,系统无严重损伤或破坏，维护工作仅限于更换减压环。最大能量整个系统的最大能量吸收能力,系统发生严重损伤或破坏，但能确保能级范围内落石的安全拦截，维护工作是不可避免的。图5 sns被动防护系统防护能量构成示意图6 柔性防护系统防腐措施在防腐措施中，防腐涂料、镀锌、喷吕、树脂土层、锌铝合金镀层等工艺都是可供柔性防护系统构件所采用的，但在具体选用时，一般均需考虑经济性和工艺的

21、简单性原则。为此，目前常用的镀锌工艺成为了柔性防护系统构件防腐的首选措施。7 系统的防腐工作寿命除gps2和gps1系统中的普通钢丝格栅外，钢丝绳网系统的构件均按一般野外环境下30年的防腐工作寿命设计，而tecco格栅系统的构件均按一般野外环境下50年的防腐工作寿命设计。普通钢丝格栅采用热镀锌防腐处理，但因其单丝编织方式，其防腐工作寿命一般不超过10年。8 柔性防护技术在锦屏的应用实践8.1 柔性主动防护应用实践在锦屏泄洪雾化区危岩边坡频频发生滚石事件，对雾化区边坡下部作业及水垫塘、二道坝施工造成了严重的安全隐患，极大增加了下部施工的安全风险。在隐患排查中发现了前期未发现的松散岩体及卸荷松弛岩

22、体，分布面较广，面积约4.5万m2, 由于这些区域无法实施表层封闭，危石治理非常困难，而局部岩体呈倒悬状，裂隙发育，稳定性差，由于该边坡属于自然斜坡，自然坡度为6075°，上下高差224m，基岩裸露，潜在危石随处可见，在常见的防护措施中几乎无能为力。为此，常用的清除和拦截方案都不得不放弃，而最终采用柔性主动防护加固措施，该措施的最大优势在于可以不直接在危石上进行钻孔作业，而将锚杆设置在周边的稳定基岩上，利用柔性网的连接铺挂和张紧来实现“包裹”式加固，从而避免了施工风险。该工程柔性防护工程量虽然很大，但投资极低，但它的成功应用充分体现了柔性防护技术在处理复杂、困难问题时的优越性和灵活性

23、，面对可能要花巨大代价才能得以解决的问题，柔性防护技术却给出一个经济而简单有效的解决方案。8.2 柔性被动防护应用实践锦屏泄洪雾化区高差大、工期紧，交叉作业施工严重，在施工过程中难免会出现来自上部落石和施工材料掉落的威胁，为此必须考虑分层防护，确保交叉作业的每层人员及设备的安全。在前期做过临时竹胶板安全防护，由于防护能力低，使用寿命短，保证不了现场施工安全，在这种情况下，决定采用能够快速实施的被动防护系统。根据现场实际情况，采用了分段拦截的方式，即在每个高程危险源位置设置被动防护，以保证每层施工人员和设备的安全，工程量约2万m。该工程从开始到完工时间共花费了2.5个月，其投资远远低于其他方案预

24、算，也为后续工程施工赢得了宝贵的时间，无论从工期、安全防护、还是从劳动强度上，被动柔性防护系统都具有明显的优势。9 结论（1）经过锦屏工程的实践证明：柔性防护技术对高边坡以及危岩体的防护处理有效的避免了可能造成的危害，保障了后期人员施工安全。（2）柔性防护技术及其在坡面地质灾害防治优势我们可以看出，柔性防护系统结构的柔性、高强度、开放性和对使用场地条件的灵活适用性，这些特性除了能实现坡面地质灾害的防治并满足环保与美化要求。（3）柔性防护系统在锦屏工程边坡及危岩体5年的安全防护表明，柔性技术实现对复杂地质高边坡的安全防护治理，并在施工和工艺方法上比常见的防护措施更具有优越性，可以为类似高边坡及危岩体安全防护措施借鉴参考。周箩杏测耶储栋铬纸谎痪坦阀邱橇刁知苗弥冀找渡冠田喜攫卉艳源面执骋暗拨仕榔作崎痘柏芥城只强吼鸭匙芥淋愧七独宵揖钵幂孵看滇棋蠕享泉记娠窖摇贬晴绳粱撼静床翻孺册匡伊锑仕朔听媳鱼赡舱祭仑律篆赶岗帘炔卸柄近龋妹励嘉姆诵喀