防护网在水电站开挖防护的运用

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本文作者：陆世彪江威作者单位：中国人民武装警察部队水电第三总队十一支队

1工程概况

藏木水电站是雅鲁藏布江干流中游桑日至加查峡谷段规划5级电站中的第4级，上游衔接街需电站，下游为加查电站。工程施工采用“左岸明渠全年导流、导流及主体工程分三期、基坑全年施工”的方式。一期进行左岸导流明渠的修建;二期进行主河床内的大坝、厂房修建;三期完建明渠坝段。

左岸导流明渠工程包括:左岸一期混凝土重力坝(包括1#、2#挡水坝段开挖及部分混凝土浇筑、3#、4#溢流坝段及下游消能设施(与导流明渠结合)，开挖支护及部分混凝土等工程项目、灌浆廊道开挖、支护、混凝土衬砌等项目。导流明渠布置在左岸两孔溢流坝内，采用全断面混凝土结构。

明渠边坡开挖高程为3375～3220m，开挖高差达155m，具有开挖边坡高陡、工程量大、技术难度较高，需克服高原施工各项难题，为雅鲁藏布江上第一座水电站等一系列高原之最，被公认为最具挑战性的工程之一。

导流明渠自然边坡高陡，地形完整，无沟谷切割。地表地质调查及勘探揭示，无较大规模断层分布，小断层发育，属Ⅲ级结构面，f15:N10°E/SE∠88°，陡倾山内，破碎带的出露宽度为0．3～0．4m，带内为构造角砾岩、碎裂岩、断层泥，地表风化为砂糖状，地貌上形成负地形，可见延伸长度达320m，出露于坝轴线附近的明渠工程边坡，应对其实施加强防护措施。开挖后的边坡坡比为1∶0．3。

坡面岩石为花岗岩，节理裂隙发育，受开挖爆破作业影响后形成较多的坡面松动危石。

明渠开挖后，出现小规模崩塌掉块的可能性较大，往往造成岩体松动，发生风化剥落，形成岩崩的可能性较大，对下部边坡开挖施工存在较大的安全隐患，应引起重视并实施必要的支护处理措施。

2SNS柔性被动防护网的原理及技术指标

藏木水电站左岸导流明渠边坡开挖存在上部开挖施工、下部进行纵向围堰防渗墙立体交叉施工干扰的问题，为确保边坡开挖不因滚石或发生地质灾害垮塌而对下部纵向围堰造成安全隐患，对其存在的潜在危害可由适当的工程防护措施加以防止。对于边坡滚石的防护，传统上常采用以钢筋石笼挡渣墙等刚性结构抵抗动力冲击，存在“事倍功半”的弊端;而SNS柔性被动防护结构借用了“以柔克刚”的思想，实现了“事半功倍”的效果。

SNS柔性被动防护网系统主要由钢柱、钢绳网、上(下)支撑绳、上拉锚杆、侧拉锚杆、侧拉锚绳等构件组成，其技术指标及特性见表1。

3设计参数的确定

3．1防护网设计位置

根据现场实际情况，导流明渠边坡开挖高程为3375～3220m，前期一期纵向围堰施工高程为3260m，主要存在威胁的部位为(坝)0+073～(坝)0+225．5。考虑到该段边坡地形条件和存在的落石特性，结合现场实际情况，拟在高程3300m处设置一道被动防护网，其最大垂直高差达75m。

3．2爆破滚石的运动速度

根据现场开挖爆破参数和经验调查资料，边坡开挖后，岩体形成的不规则岩块多数体积为0．1～1．2m3，个别体积达2m3以上。其运动速度计算结果为:（略）。

3．3滚石的冲击能量计算

根据查尔斯(Chasles)理论:动能=运动能+滚动能。在这里，采用经验公式:KE=1．2×(1/2)mv2。将上述数据代入公式，分别计算得出大、中、小滚石达到设防部位时的冲击能量:505．43kj、303．26kj、252．72kj。考虑到防护的重点是体积为1m3以上的滚石，结合今后维护及必要的安全系数，最终按500kj设防，满足防护需要。因此，最终决定采用RX－050型柔性被动网实施防护。

3．4RX－050柔性防护网的设计

如图1所示，本工程拟在(坝)0+073～(坝)0+225．5、高程3300m处设置一道被动防护系统，设计网高为4m;长度为152．5m;防护网型号为DO/8/200;柱距为10m;钢柱截面为180mm2。

4RX－050柔性防护网施工安装要点

4．1测量定位

采用测量仪器对防护网钢柱和锚杆基础进行测量定位。

4．2基座锚固

(1)基础开挖:对覆盖层较薄的地方，当开挖至基岩而尚未达到设计深度时，在基础的锚孔位置处钻凿锚杆孔，待锚杆插入基岩并注浆后方灌注上部基础混凝土。(2)预埋锚杆并灌注基础混凝土。对于岩石基础，应按钻凿锚杆孔和锚杆安装的工艺进行;对于混凝土基础，也可以在灌注基础混凝土后钻孔安装锚杆施工。(3)将基座套入地脚螺栓并用螺帽拧紧。

4．3钢柱及上拉锚绳的安装

(1)将钢柱顺坡向上放置并使钢柱底部位于基座处。(2)将上拉锚绳的挂环挂于钢柱顶端挂座上，然后将拉锚绳的另一端与对应的上拉锚杆环套连接并用绳卡暂时固定(设置中间加固和下拉绳时，同上拉锚绳一起安装或待上拉锚绳安装好后再安装均可)。(3)将钢柱缓慢抬起并对准基座，然后将钢柱底部插入基座中，最后插入连接螺杆并拧紧。(4)通过上拉锚绳并按设计方位调整好钢柱的方位，拉紧上拉锚绳并用绳卡固定。

4．4侧拉锚绳的安装

安装工艺与上拉锚绳相同，上拉锚绳安装完毕，再进行侧拉锚绳的安装。

4．5上下支撑绳的安装

(1)将第一根上支撑绳的挂环端暂时固定于端柱(分段安装时为每一段的起始钢柱)的底部，然后沿平行于系统走向上调直支撑绳并放置于基座的下侧，将消能环调节就位(距钢柱约50cm，同一根支撑绳上每一跨的消能环相对于钢柱对称布置)，然后将支撑绳的挂环挂于终端钢柱顶部的挂座上。(2)在第二根钢柱处，用绳卡将支撑绳固定于挂座的外侧(此时仅用30%的标准坚固力);在第三根钢柱处，将支撑绳放在挂座内侧;如此相间安装支撑绳在基座挂座的外侧和内侧，直到本段最后一根钢柱并向下绕至该钢柱基座的挂座上，再用绳卡暂时固定。(3)再次调整消能环位置，当确定消能环全部正确就位后拉紧支撑绳并用绳卡固定。(4)第二根上支撑绳与第一根的安装方法相同，只不过是从第一根支撑绳的最后一根钢柱向第一根钢柱的方向安装而已，且消能环位于同一跨的另一侧。(5)在距消能环40cm处用一个绳卡将两根上部支撑绳相互联结(仅用30%的紧固力)，在同一挂座处形成内侧和外侧两根交错的双支撑绳结构。

4．6钢绳网的安装

(1)将钢绳网按组编号，并在钢柱之间按照对应的位置展开。(2)用一根多余的起吊钢绳穿过钢绳网上缘网孔(同一跨内两张网同时起吊)，一端固定在一根临近钢柱的顶端，另一端通过另一根钢柱挂座绕到其基座并暂时固定。(3)用紧绳器将起吊绳拉紧，直到钢绳网上升到上支撑绳的水平为止，再用多余的绳卡将网与上支撑绳暂时进行松动联结，同时亦可将网与下支撑绳暂时联结以确定缝合时更为安全，此后起吊绳可以松开抽出。(4)将钢绳网暂时挂到上支撑绳上，并侧向调整钢绳位置使之正确。(5)将缝合绳的中间固定在每张网的上缘中点，从中点开始用一半缝合绳分别向左向右将网与支撑绳缠绕在一起，直到跨越钢绳网下缘中点，使左右侧的缝合绳端头重叠1m为宜，最后，用绳长将缝合绳与钢绳网固定在一起，绳长放在离缝合绳末端0．5m的地方。

4．7格栅安装

(1)将格栅铺挂在钢绳网的内侧，并叠盖在钢绳网上缘，用扎丝固定在网上。(2)格栅底部沿斜坡向上敷设0．2～0．5m，将底部压紧。(3)每张格栅叠盖10cm，每m2在网上固定4处。

5结语

SNS柔性被动网防护系统材料性能稳定，安装方便快捷，施工工艺流程简单，操作方便，防止边坡滚石和岩石崩塌效果较好，适宜在开挖成台阶马道的高陡边坡上使用。SNS柔性被动网防护系统采用的是一种开放式防护方法，按照设计要求正确组织实施，相对于传统的全坡面防护方法可以节约大量资金，降低工程造价，同时又增添了边坡开挖的整体美感。从SNS柔性被动网防护范围及效果看，可根据施工现场的实际情况，配合挂钢筋网喷混凝土、锚杆浅层支护、植草绿化等防护方法，从根本上保证高陡边坡的稳定。从导流明渠左岸边坡开挖至施工结束，未发生一起因边坡开挖施工造成下部施工人员安全事故的发生，很大程度上保证了边坡开挖施工的安全进行。