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SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)在京承鐵路邊坡病害防護(hù)工程中的應(yīng)用

文檔作者：申文軍文檔來(lái)源：北京鐵路局工務(wù)處		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年03月04日
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-222·
路基工程
Subgrade Engineering 2015年第2期(總第179期)
DOI：10．13379／j．issn．1003—8825．2015．02．47
SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)在京承鐵路
邊坡病害防護(hù)工程中的應(yīng)用
申文軍
(北京鐵路局工務(wù)處，北京100000)
摘要：京承鐵路K115+900～K1 16+000左側(cè)路塹邊坡的低能級(jí)落石、坡面淺層溜坍病害，
將影響行車安全。在分析傳統(tǒng)圬工支擋結(jié)構(gòu)和柔性防護(hù)系統(tǒng)對(duì)邊坡防治方案綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，提
出了SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)及其主要結(jié)構(gòu)布置參數(shù)，并據(jù)此確定了系統(tǒng)的防護(hù)形式和防護(hù)能級(jí)。格柵
設(shè)置后，取得了良好的防護(hù)效果，確保了鐵路的安全運(yùn)營(yíng)。
關(guān)鍵詞：低能級(jí)落石；淺層溜坍；病害防治；防治方案選擇；SNS高強(qiáng)度格柵
中圖分類號(hào)：U216．41+5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1003—8825(2015)02—0222—04
0 引言
針對(duì)山體危石、高路塹邊坡病害，傳統(tǒng)的漿砌
片石、片石混凝土等支擋防護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)揮了重要作用。
以主動(dòng)加固和被動(dòng)攔截為主要形式的柔性防護(hù)系統(tǒng)，
相對(duì)于傳統(tǒng)的圬工結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)安全、布置靈活、
施工快捷、施工干擾較小、環(huán)境保護(hù)優(yōu)越等技術(shù)經(jīng)
濟(jì)優(yōu)勢(shì)，多年來(lái)在全國(guó)各地的山區(qū)鐵路得到了大量
應(yīng)用，保障了鐵路運(yùn)營(yíng)安全¨。4o。
本文針對(duì)京承鐵路K115+900～K116+000左側(cè)
路塹邊坡的低能級(jí)落石、路塹坡面淺層溜坍病害，
經(jīng)過(guò)方案比選，決定采用SNS高強(qiáng)度格柵進(jìn)行防護(hù)。
1 工程地質(zhì)條件和潛在災(zāi)害特征
京承線K115+900～K116+000左側(cè)為典型的低
能級(jí)落石、坡面淺層溜坍路段，見(jiàn)圖1、圖2。
圖1 路塹邊坡與鐵路關(guān)系
收稿日期：2014一ll一28
作者簡(jiǎn)介：申文軍(1976一)，男，河北邯鄲人。工程師，主要從
事鐵路防洪工作。E—mail：303272679．eom。
圖2坡面零散碎石及植被
該地段半堤半塹，路塹側(cè)路肩寬約2 m；自然
山坡坡長(zhǎng)100～120 m，坡度35?！?5。，坡面主要以
土夾石為主，植被發(fā)育良好，坡面整體穩(wěn)定性較好。
但局部多處存在干砌塊石堆碼、淺層溜坍痕跡，汛
期多次發(fā)生小塊落石、土體溜坍、枯樹灌木等雜物
滑落路肩，個(gè)別侵入限界，將影響行車安全，必須
有針對(duì)性地加以防治。
2防治方案的選擇
2．1漿砌片石護(hù)坡
漿砌片石護(hù)坡作為傳統(tǒng)的主動(dòng)加固結(jié)構(gòu)形式，
除適用性較好外，工程造價(jià)較高。由于該處工點(diǎn)位
于旅游景區(qū)，坡面植被良好，采用漿砌片石護(hù)坡，
會(huì)使植被遭到破壞，不利環(huán)境保護(hù)。因受作業(yè)場(chǎng)地
限制，長(zhǎng)距離搬運(yùn)片石、砂石等圬工材料困難，施
工難度和行車干擾大。
2．2噴射混凝土
噴射混凝土方案除適用性、安全性較好外，工
程造價(jià)最高，經(jīng)濟(jì)性極差，環(huán)保極差，而且由于作
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
申文軍：SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)在京承鐵路邊坡病害防護(hù)工程中的應(yīng)用·223·
業(yè)場(chǎng)地限制，施工機(jī)械進(jìn)場(chǎng)困難，施工難度較大。
2．3片石混凝土擋墻
片石混凝土擋墻作為傳統(tǒng)的攔擋結(jié)構(gòu)形式是常
用的防治方案，但由于該重力式結(jié)構(gòu)要求基礎(chǔ)斷面
大，開(kāi)挖面大，施工干擾大，實(shí)施難度大。同時(shí)，
結(jié)構(gòu)抗剪能力弱，占用較大限界，竣工后鐵路作業(yè)
人員日常維護(hù)通行不便。
2．4主、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)”7
SNS主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)對(duì)坡面形態(tài)具有極強(qiáng)的適應(yīng)
性。7‘，一定程度上可降低對(duì)邊坡分臺(tái)階開(kāi)挖和平整
度的要求，安全性較好。但是，因?qū)?zāi)害能級(jí)較低
坡面進(jìn)行大面積全覆蓋加固，造成工程造價(jià)過(guò)高，
施工時(shí)需砍除坡面植被，施工后植被恢復(fù)需一定時(shí)
間，不是最佳方案。
采用被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性尚好，施工便利。但存
在高能級(jí)防范低沖擊的問(wèn)題，而且由于被動(dòng)網(wǎng)片本
身變形空間較大，在能量吸收過(guò)程中系統(tǒng)會(huì)發(fā)生較
大的變形位移，在限界較小的情況下，當(dāng)受到異物
沖擊時(shí)，極有可能侵入限界，影響行車安全。
2．5 SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)
SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)是一種新型防異物入侵的
防護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)美觀大方，不影響原有植被，本
身具有較強(qiáng)的防護(hù)能力，組裝式的安裝，使得系統(tǒng)
施工簡(jiǎn)便。能滿足京承線Kll5+900～K116+000左
側(cè)的防治要求，施工期間能保證線路正常運(yùn)行。
各種防治方案指標(biāo)比選結(jié)果，見(jiàn)表1。
表l各種防治方案指標(biāo)比選結(jié)果
由上所述和表1可知，SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)具
有以下特點(diǎn)：現(xiàn)場(chǎng)安裝，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，工
期短，維護(hù)方便；系統(tǒng)設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)合理，防護(hù)
效能明顯；系統(tǒng)維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)效果佳；相對(duì)于傳
統(tǒng)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)環(huán)保效果突出，防異物入侵剛性格
柵防護(hù)網(wǎng)施工本身對(duì)山體植被基本沒(méi)有破壞。
防治方案比選結(jié)果：對(duì)京承線K115+900～
K116+000低能級(jí)落石、坡面淺層溜坍路段，采用
SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)。
端部鋼性史撐繩tf r部鋼蛀
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3 SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)簡(jiǎn)介及選型計(jì)算
3．1 SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)簡(jiǎn)介
SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)主要由型鋼立柱、支撐繩、
減壓環(huán)、高強(qiáng)度鋼絲格柵等組成，見(jiàn)圖3。型鋼立柱
(端柱、中間鋼柱)關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠性，
采用機(jī)械成孔或人工開(kāi)挖基礎(chǔ)后與基座錨桿一起澆
注。支撐繩通過(guò)張緊裝置與端柱連接固定，并施加
預(yù)應(yīng)力。支撐繩安裝完成后，鋪掛高強(qiáng)度鋼絲格柵。
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圖3防護(hù)系統(tǒng)示意(單位：c111)
3．2 系統(tǒng)技術(shù)特征統(tǒng)完全按彈性工作狀態(tài)設(shè)計(jì)，維護(hù)量極小，外觀設(shè)
按照具有一定攔擋功能防止異物侵界的設(shè)計(jì)思計(jì)美觀。系統(tǒng)對(duì)基礎(chǔ)和鋼柱做了加強(qiáng)設(shè)計(jì)，并對(duì)防
路，隔離系統(tǒng)將采用與常規(guī)產(chǎn)品相似的基礎(chǔ)和鋼柱護(hù)網(wǎng)增加輔助支撐繩等加強(qiáng)措施，保證其在抗沖擊
呈剛性特征的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合高強(qiáng)度格柵網(wǎng)可以實(shí)的同時(shí)變形位移限定在允許的范圍，滿足限界和安
現(xiàn)50～100 kJ的防護(hù)能級(jí)。其優(yōu)點(diǎn)是落石沖擊時(shí)的全要求。
橫向變形位移較小，防止侵人線路及建筑限界，系3．3各部件的功能要求
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
·224·
路基工程
Subgrade Engineering 2015年第2期(總第179期)
系統(tǒng)各部件的功能要求敘述如下：
(1)高強(qiáng)度鋼絲格柵由高強(qiáng)度高韌性防腐鋼絲
鏈?zhǔn)骄幙椂?，端頭打結(jié)回纏兩圈鎖死，防腐采用
鍍鋅工藝，鍍層厚度不低于150 g／m2，以滿足50～
100年的防腐要求。
(2)鋼柱和基礎(chǔ)：鋼柱的主要作用是作為系統(tǒng)
的直立支撐，基座通過(guò)與地腳螺栓固定保證其設(shè)置
的靈活性，鋼柱與基座間采用固定連接方式，各構(gòu)
件強(qiáng)度要作相應(yīng)的提高處理，以加強(qiáng)抵抗動(dòng)力沖擊
的能力，并確保低強(qiáng)度防護(hù)條件下結(jié)構(gòu)框架的剛性
限界要求。
(3)支撐繩：沖擊荷載是從柔性網(wǎng)傳遞給支撐
繩。因此，在支撐繩上必須確保其具有與網(wǎng)內(nèi)沖擊
點(diǎn)位置的恒定響應(yīng)特征，在特定位置設(shè)置減壓裝置
的支撐繩設(shè)計(jì)形式，除滿足減壓功能外，還應(yīng)能實(shí)
現(xiàn)能量消散、繩網(wǎng)下垂和維護(hù)需求的最佳平衡。
(4)減壓環(huán)：減壓環(huán)為對(duì)系統(tǒng)起過(guò)載保護(hù)作用，
從而避免其他部件發(fā)生嚴(yán)重破壞的重要部件，是迄
今所能實(shí)現(xiàn)的最簡(jiǎn)單而有效的消能元件結(jié)構(gòu)形式。
在結(jié)點(diǎn)處按預(yù)先設(shè)定力箍緊的環(huán)狀金屬管，使鋼絲
繩順管內(nèi)穿過(guò)，當(dāng)與減壓環(huán)相連的鋼絲繩所受拉力
達(dá)到一定程度時(shí)，減壓環(huán)啟動(dòng)并通過(guò)變形位移來(lái)吸
收能量，從而實(shí)現(xiàn)其過(guò)載保護(hù)作用功能。當(dāng)沖擊能
量在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)時(shí)，能多次接受沖擊發(fā)生的位移。
3．4受力傳遞方式
當(dāng)坡面石塊、雜物、溜塌物體沖擊隔離網(wǎng)時(shí)，
其沖擊力通過(guò)網(wǎng)的柔性得以首先消散，并將剩余荷
截從沖擊點(diǎn)向系統(tǒng)周邊逐級(jí)加載，最終傳到錨固基
礎(chǔ)和穩(wěn)定地層。當(dāng)落石與攔截結(jié)構(gòu)發(fā)生接觸碰撞時(shí)，
由于柔性網(wǎng)、支撐繩、減壓裝置的作用，鋼柱和基
礎(chǔ)結(jié)構(gòu)變形量小，充分體現(xiàn)了“以柔克剛”的思
想，從而在剛性限界基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相應(yīng)的落石
防護(hù)。
3．5系統(tǒng)能級(jí)的確定
京承線K115+900～K116+000左側(cè)為典型的低
能級(jí)落石、坡面淺層溜坍路段，該地段半堤半塹，
路塹側(cè)路肩寬約2 m，自然山坡坡長(zhǎng)100～120 m，
坡度35?！?5。，坡高約50 m，落石重量約250 kg，
用RockFall Analysis危巖落石分析軟件進(jìn)行模擬
計(jì)算。
該軟件具備模擬多種工況下的落石運(yùn)動(dòng)的功能，
采用彈跳算法和滑動(dòng)算法組合計(jì)算，便于計(jì)算落石
在彈跳和滑動(dòng)之間轉(zhuǎn)換時(shí)的參數(shù)值，使得落石運(yùn)動(dòng)
軌跡和能量更加符合實(shí)際。通過(guò)測(cè)量工具(如全站
儀、三維掃描儀)對(duì)山體進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，獲取準(zhǔn)確的
坡面參數(shù)，同時(shí)將相關(guān)參數(shù)還原成斷面圖形式，再
輸入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模擬計(jì)算。落石軌跡計(jì)算結(jié)果，
見(jiàn)圖4。
距離X／m
圖4落石軌跡計(jì)算結(jié)果
通過(guò)軟件模擬對(duì)落石彈跳高度計(jì)算結(jié)果，見(jiàn)
圖5。
{：
量：
喜0
彗。0
延0
。＼
I一
、
j．＼
暑
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坦
菇
棼
二<
略
一1396一1)HI —l∞，一1549一l，j4 一I，18一lX比
斷面Y方向的長(zhǎng)度／n·
圖5落石彈跳高度計(jì)算結(jié)果
由圖5可知，落石最大彈跳高度約1．2 m。圖中
橫坐標(biāo)采用掃描軟件中坐標(biāo)系，其差值代表斷面x
方向的長(zhǎng)度，圖中的兩條曲線，一條是山體曲線的
彈跳高度線，一條是落石在山體的每個(gè)位置的萬(wàn)次
模擬計(jì)算中，最大彈跳高度所組成的包絡(luò)線。
落石沖擊能量計(jì)算結(jié)果，見(jiàn)圖6。×．．．一＼
二
芷罾
』＆
窿
量
收
嘣
斷面X方向的長(zhǎng)度／m
圖6落石沖擊能量計(jì)算結(jié)果
從圖6可知，最大沖擊能量約20 l【J。兩條曲線
中，一條是沿山體彈跳沖擊能量線，一條是落石在
山體的每個(gè)位置的萬(wàn)次模擬計(jì)算中，最大值(能
量)所組成的包絡(luò)線。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，結(jié)合汛期最
大落石沿山體彈跳沖擊能量為22 kJ，確定該工點(diǎn)設(shè)
計(jì)防護(hù)能級(jí)以50 l(J為宜，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為100．0 m。
格柵系統(tǒng)設(shè)計(jì)高度2．5 m，為確保格柵傾倒時(shí)不侵
限，布置在緊鄰坡面人工開(kāi)挖帶下側(cè)離鋼軌外側(cè)水
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
申文軍：SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)在京承鐵路邊坡病害防護(hù)工程中的應(yīng)用。225·
平距離3．0 m位置處。
4施工效果
京承線K115+900～K116+000高強(qiáng)度剛性格柵
工程施工完成后，經(jīng)歷了雨季考驗(yàn)，有效阻止了汛
期多次發(fā)生的小塊落石、土體溜坍、枯樹灌木等雜
物滑落路肩侵入限界，累計(jì)攔截異物5 m3，取得了
較好的防治效果。
實(shí)施效果，見(jiàn)圖7。
圖7實(shí)施效果
5結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)京承鐵路Kll5+900～K116+000左側(cè)病
害防治工程實(shí)踐，結(jié)果表明：對(duì)于災(zāi)害能級(jí)小、治
理面積大、施工條件差、有限界要求的路塹邊坡落
石防護(hù)路段，采用SNS高強(qiáng)度格柵系統(tǒng)是一種理想
的防護(hù)方案，能有效防護(hù)路塹邊坡低能級(jí)落石、坡
面淺層溜坍、枯樹灌木等異物侵限對(duì)行車的危害，
是一種安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、施工便捷的防護(hù)方案，
對(duì)山區(qū)鐵路低能級(jí)落石和淺層溜坍病害防治具有廣
泛的參考和借鑒意義。
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protection system in rockfall field[J]Hi曲way．2001(11)：14一19
Application of SNS High-intensity Grille System in Side Slope Disease Protection
of Beijing-Chengde Railway
SHEN Wenjun
(Engineering Department of Beijing Railway Bureau，Beijing 100000，China)
Abstract：The low energy level rockffall and shallow slip slump occurred on the left cutting slope of Beijing—
Chengde Railway(K1 1 5+900一K1 1 6+000)．This will influence the safety operation of railway．Based on
the analysis on traditional retaining wall masonry structure and flexible control system and the comprehensive
evaluation on the side slope disease treatment plan，SNS high—intensity grille system and main structure layout
parameters are put forward，and the mode and energy level for treatment thereon are confirmed．After grilie
Settings，it has obtained the good effect of protection and ensure safety operation of railway．
Key words：low energy-level rockfall；shallow slip slump；disease control；treatment plan selection；SNS high—

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