CN111719449A - 落石缓冲柔性防护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种落石缓冲柔性防护系统，属于边坡防护系统技术领域。本发明提供了一种能为落石提供更大位移自由度，减小其冲击荷载，控制其弹跳高度，引导其运动轨迹的落石缓冲柔性防护系统。其功能是利用系统的落石拦截区使上坡面来的落石动能衰减，控制落石运动轨迹，将其导入系统尾段的落石缓冲通道，使落石在落石缓冲通道的约束作用下被继续向坡下引导，直至进入落石堆积区。防护系统将来自上部边坡的落石引导至坡脚或下坡段集中堆积清理，或者使落石以相对较小的动能和弹跳高度进入下一道防护结构，能实现以较低的防护能级和系统高度来防护动能较高的落石。
Description
技术领域
本发明涉及一种落石缓冲柔性防护系统，属于边坡防护系统技术领域。
背景技术
由各种柔性金属网片、支撑绳、立柱及其基座、拉绳、锚杆以及具有过载保护作用的消能装置等构成的柔性防护系统，因其具有良好的抗冲击能力和施工安装快捷方便等优势，已广泛用于公路、铁路、水电站等工程的施工或运行防护，用以拦挡并截停运动的边坡滚落石、滑动的岩土体、泥石流、雪崩和爆破飞石等，并已取得了良好效果。
目前，对于落石源区分散且频繁发生的长大边坡的防护，采用传统落石拦挡系统进行分级拦挡，或采用主动防护系统进行全坡面的覆盖加固，防护工程量会很大，且拦挡住的落石不便于清理，后期维护需求和难度都可能较大，也不经济。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种经济性更好的落石缓冲柔性防护系统，并且能够方便清理拦挡住的落石。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：落石缓冲柔性防护系统，包括网片和立柱，立柱为至少两根，立柱横向间隔固定设置在坡面上，网片在立柱之间横向展开，还包括至少两根横向约束绳，横向约束绳沿坡面纵向间隔布置，横向约束绳的两端固定设置在坡面上，约束绳布置在立柱朝向坡脚一侧的下方区域；网片的上端连接于立柱的顶端，网片的另一端设置于立柱朝向坡脚的一侧，横向约束绳穿过网片上的横向排孔，使得位于最上方的一根横向约束绳与立柱顶端之间区域的网片构成落石拦截区，横向约束绳之间区域的网片与坡面之间的空间构成供落石滚动的落石缓冲通道。
进一步的是：位于最下方的一根横向约束绳为下边界绳，下边界绳布置在网片的下端端头位置。
进一步的是：横向约束绳通过卸扣与网片上的横向排孔连接，横向约束绳的两端分别超出网片的边界1m～1.5m，横向约束绳的两端通过基础锚杆进行固定。
进一步的是：每根立柱对应设置一根纵向约束绳，纵向约束绳的上端与立柱的顶端固定连接，纵向约束绳穿过网片上的纵向排孔后，其下端通过基础锚杆进行固定；纵向约束绳通过卸扣与网片上的纵向排孔连接。
进一步的是：位于防护系统端头位置的立柱为边立柱，边立柱设置有侧拉锚绳，侧拉锚绳的上端与边立柱的顶端固定连接、下端通过基础锚杆固定在坡面上。
进一步的是：每根立柱对应设置两根上拉锚绳，上拉锚绳的上端与立柱的顶端固定连接、下端通过基础锚杆固定在坡面上；对于同一根立柱，一根上拉锚绳在坡面上的锚固点设置在该立柱的左上方，另一根上拉锚绳在坡面上的锚固点设置在该立柱的右上方。
进一步的是：位于两根边立柱之间的立柱为中间立柱，每间隔80m-100m选取一根中间立柱设置中间加固绳，对于选取出的中间立柱，每根中间立柱对应设置两根中间加固绳，中间加固绳的上端与中间立柱的顶端固定连接、下端通过基础锚杆固定在坡面上，对于同一根中间立柱，一根中间加固绳在坡面上的锚固点设置在该中间立柱的左下方，另一根中间加固绳在坡面上的锚固点设置在该中间立柱的右下方。
进一步的是：还包括缝合绳和上支撑绳，缝合绳穿过网片上边缘的横向排孔，网片的上端通过缝合绳与上支撑绳连接；位于防护系统端头位置的立柱为边立柱，两根边立柱的顶端固定设置有导向滑轮，上支撑绳架设在两根边立柱的导向滑轮上，上支撑绳的端头在绕过导向滑轮后，通过基础锚杆固定在坡面上。
进一步的是：位于两根边立柱之间的立柱为中间立柱，上支撑绳在部分中间立柱所在的位置或者所有中间立柱所在的位置设置有分断点，该分断点使得上支撑绳形成接头A和接头B,该分断点所在位置的中间立柱在其一侧通过消能器与接头A连接，在其另一侧通过另一件消能器与接头B连接。
进一步的是：落石拦截区的网片在纵向方向的线性长度为立柱高度的1.75～2.5倍；网片为柔性金属网片；网片为两层，一层为面向坡面的小孔径网片，另一层为背向坡面的大孔径网片。
本发明的有益效果是：采用本发明中的落石缓冲柔性防护系统对落石进行防护，受到落石冲击时，先由落石拦截区的网片对落石能量进行消减；位于最上方的一根横向约束绳，可使得其对应位置的网片与坡面配合形成一个类似袋口的结构，控制落石弹跳高度，引导落石进入下方的落石缓冲通道；再由落石缓冲通道所在位置的网片对落石能量进行进一步消减；落石缓冲通道的另一作用为引导落石滚落至防护系统下方的堆积区。防护系统将来自上部边坡的落石引导至坡脚或下坡段集中堆积清理，或者使落石以相对较小的动能和弹跳高度进入下一道防护结构，能实现以较低的防护能级和系统高度来防护动能较高的落石。
该落石缓冲柔性防护系统可以从坡面中上段开口布置，能够减少整个工程落石防护系统的用量；落石引导到坡脚进行集中处理，减小了后期维护工作量，具有整体的经济优势。
该落石缓冲柔性防护系统与传统的主动加固柔性防护系统比较，大幅度的减少了中间的基础锚杆，减小锚杆实施工程中对原有稳定坡面的扰动，降低坡面整体稳定性风险；从材料用量上也更经济。
本发明可用作现有已知的用于落石防护的柔性防护系统，尤其适合用作高陡边坡在防护范围广、发生频率高工况下的滚落石、飞石、滑动的岩土体的防护。
附图说明
图1是本发明的落石缓冲柔性防护系统一种实施方式正立面结构示意图；
图2是图1的侧视结构示意图；
图3是图1的平面结构示意图；
图4是图1的局部结构示意图；
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
1-立柱，2-上支撑绳，3-网片，4-消能器，5-中间加固绳，6-侧拉锚绳，7-基础锚杆，8-纵向约束绳，9-侧边界绳，10-横向约束绳，11-下边界绳，12-上拉锚绳，13-坡面，14-落石拦截区，15-落石缓冲通道，16-堆积区，17-缝合绳，18-卸扣，19-导向滑轮。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，本发明包括网片3和立柱1，立柱1为至少两根，立柱1横向间隔固定设置在坡面13上，网片3在立柱1之间横向展开，还包括至少两根横向约束绳10，横向约束绳10沿坡面13纵向间隔布置，横向约束绳10的两端固定设置在坡面13上，约束绳10布置在立柱1朝向坡脚一侧的下方区域；网片3的上端连接于立柱1的顶端，网片3的另一端设置于立柱1朝向坡脚的一侧，横向约束绳10穿过网片3上的横向排孔，使得位于最上方的一根横向约束绳10与立柱1顶端之间区域的网片3构成落石拦截区14，横向约束绳10之间区域的网片3与坡面13之间的空间构成供落石滚动的落石缓冲通道15。具体实施时，由于网片3是柔性的，在横向约束绳10所在区域的网片3是覆盖在坡面13上，但并没有紧贴坡面13，只是悬挂在坡面13上，像一个张口的袋子，从而形成落石缓冲通道15；当落石从落石缓冲通道15的上端进入，由重力作用，或者落石有动能，都可以在网片3内顺着坡面13滑动或滚动，并从网片3下边缘滚出来。此外，需要说明的是，网片3是布置在坡面13上的一个整体结构，图1中是为了便于表示防护系统中的其他部件，因而部分网片3未示出。
采用本发明实施后，当受到落石冲击时，先由落石拦截区14的网片3对落石能量进行消减；位于最上方的一根横向约束绳10，可使得其对应位置的网片3与坡面13配合形成一个类似袋口的结构，控制落石弹跳高度，引导落石进入下方的落石缓冲通道15；再由落石缓冲通道15所在位置的网片3对落石能量进行进一步消减；落石缓冲通道15的另一作用为引导落石滚落至防护系统下方的堆积区16。防护系统将来自上部边坡的落石引导至坡脚或下坡段集中堆积清理，或者使落石以相对较小的动能和弹跳高度进入下一道防护结构，能实现以较低的防护能级和系统高度来防护动能较高的落石。
为充分发挥下部网片的缓冲防护作用，横向约束绳10应布满下部网片，即：下部位于最下方的一根横向约束绳10为下边界绳11，下边界绳11布置在网片3的下端端头位置。
为便于连接横向约束绳10与网片3，同时为下部网片提供足够自由度，便于引导落石运动，消耗落石动能，横向约束绳10通过卸扣18与网片3上的横向排孔连接。卸扣18是标准件，可参照《GBT 25854-2010一般起重用D形和弓形锻造卸扣》实施。为更好地给下部网片提供足够自由度，可进一步优选为：横向约束绳10的两端分别超出网片3的边界1m～1.5m。为使得结构简单可靠，横向约束绳10的两端通过基础锚杆7进行固定。
为便于实施，网片3在落石拦截区14和落石缓冲通道15的衔接位置，可采用横向分断式设计，通过横向约束绳10和缝合绳17将上、下两部分网片连接成整体。
为使得结构更可靠，同时为下部网片提供足够自由度，便于引导落石运动，消耗落石动能；每根立柱1对应设置一根纵向约束绳8，纵向约束绳8的上端与立柱1的顶端固定连接，纵向约束绳8穿过网片3上的纵向排孔后，其下端通过基础锚杆7进行固定；纵向约束绳8通过卸扣18与网片3上的纵向排孔连接。纵向约束绳8沿横向布满网片3，即网片3两侧边缘对应的纵向约束绳8为侧边界绳9。为便于实施，纵向约束绳8和侧边界绳9上的卸扣可以间隔一个网孔设置。参见图4，网片3侧边缘排孔间隔一个孔与侧边界绳9采用卸扣18连接。
为使得结构更可靠，位于防护系统端头位置的立柱1为边立柱，边立柱设置有侧拉锚绳6，侧拉锚绳6的上端与边立柱的顶端固定连接、下端通过基础锚杆7固定在坡面13上。
为提高结构可靠性，每根立柱1对应设置两根上拉锚绳12，上拉锚绳12的上端与立柱1的顶端固定连接、下端通过基础锚杆7固定在坡面13上；对于同一根立柱1，一根上拉锚绳12在坡面13上的锚固点设置在该立柱1的左上方，另一根上拉锚绳12在坡面13上的锚固点设置在该立柱1的右上方。该方案可与上述的侧拉锚绳6组合实施。
为进一步提高结构可靠性，位于两根边立柱之间的立柱1为中间立柱，每间隔80m-100m选取一根中间立柱设置中间加固绳6，对于选取出的中间立柱，每根中间立柱对应设置两根中间加固绳6，中间加固绳6的上端与中间立柱的顶端固定连接、下端通过基础锚杆7固定在坡面13上，对于同一根中间立柱，一根中间加固绳6在坡面13上的锚固点设置在该中间立柱的左下方，另一根中间加固绳6在坡面13上的锚固点设置在该中间立柱的右下方。该设置中间加固绳6的方案，尤其适用于单道防护系统横向宽度大于100m的情形。
当单道防护系统横向宽度大于100m时，优选采用如下方案：位于两根边立柱之间的立柱1为中间立柱，上支撑绳2在部分中间立柱所在的位置或者所有中间立柱所在的位置设置有分断点，该分断点使得上支撑绳2形成接头A和接头B,该分断点所在位置的中间立柱在其一侧通过消能器4与接头A连接，在其另一侧通过另一件消能器4与接头B连接。消能器4为现有技术，可参照专利文献CN201554029U实施。采用该方案，可进一步提高防护结构的可靠性。
本发明还包括缝合绳17和上支撑绳2，缝合绳17穿过网片3上边缘的横向排孔，优选地，参见图4，缝合绳17依次穿过网片3上边缘的每一个孔，网片3的上端通过缝合绳17与上支撑绳2连接；位于防护系统端头位置的立柱1为边立柱，两根边立柱的顶端固定设置有导向滑轮19，上支撑绳2架设在两根边立柱的导向滑轮19上，上支撑绳2的端头在绕过导向滑轮19后，通过基础锚杆7固定在坡面13上。进一步地，上支撑绳2的端头可通过消能器4与基础锚杆7连接。根据上支撑绳2的根数不同，导向滑轮19的滑槽数不同，导向滑轮19的作用是改变上支撑绳2与立柱1顶之间的滑动摩擦为滚动摩擦，保护上支撑绳2，系统传力更顺畅。
为更好的发挥落石拦截区14的拦截作用，引导落石进入落石缓冲通道15，落石拦截区14的网片3在纵向方向的线性长度为立柱1高度的1.75～2.5倍。为使得结构简单可靠，网片3为柔性金属网片。此外，网片3可以是一层也可以是多层，这个根据实际落石的大小和能量设置，为提高防护性能，同时使得结构简单可靠，网片3可设计为两层，一层为面向坡面13的小孔径网片，另一层为背向坡面13的大孔径网片。小孔径网片采用低承载力设计，大孔径网片采用高承载力设计。两层网片3可用扎丝绑扎连接，绑扎点间距1米。需要说明的是，这里的小孔径网片只是相对大孔径网片而言，并不是对具体孔径大小的限定。
Claims (10)
1.落石缓冲柔性防护系统，包括网片(3)和立柱(1)，立柱(1)为至少两根，立柱(1)横向间隔固定设置在坡面(13)上，网片(3)在立柱(1)之间横向展开，其特征在于：还包括至少两根横向约束绳(10)，横向约束绳(10)沿坡面(13)纵向间隔布置，横向约束绳(10)的两端固定设置在坡面(13)上，约束绳(10)布置在立柱(1)朝向坡脚一侧的下方区域；网片(3)的上端连接于立柱(1)的顶端，网片(3)的另一端设置于立柱(1)朝向坡脚的一侧，横向约束绳(10)穿过网片(3)上的横向排孔，使得位于最上方的一根横向约束绳(10)与立柱(1)顶端之间区域的网片(3)构成落石拦截区(14)，横向约束绳(10)之间区域的网片(3)与坡面(13)之间的空间构成供落石滚动的落石缓冲通道(15)。
2.如权利要求1所述的落石缓冲柔性防护系统，其特征在于：位于最下方的一根横向约束绳(10)为下边界绳(11)，下边界绳(11)布置在网片(3)的下端端头位置。
3.如权利要求1所述的落石缓冲柔性防护系统，其特征在于：横向约束绳(10)通过卸扣(18)与网片(3)上的横向排孔连接，横向约束绳(10)的两端分别超出网片(3)的边界1m～1.5m，横向约束绳(10)的两端通过基础锚杆(7)进行固定。
4.如权利要求1所述的落石缓冲柔性防护系统，其特征在于：每根立柱(1)对应设置一根纵向约束绳(8)，纵向约束绳(8)的上端与立柱(1)的顶端固定连接，纵向约束绳(8)穿过网片(3)上的纵向排孔后，其下端通过基础锚杆(7)进行固定；纵向约束绳(8)通过卸扣(18)与网片(3)上的纵向排孔连接。
5.如权利要求1所述的落石缓冲柔性防护系统，其特征在于：位于防护系统端头位置的立柱(1)为边立柱，边立柱设置有侧拉锚绳(6)，侧拉锚绳(6)的上端与边立柱的顶端固定连接、下端通过基础锚杆(7)固定在坡面(13)上。
6.如权利要求1所述的落石缓冲柔性防护系统，其特征在于：每根立柱(1)对应设置两根上拉锚绳(12)，上拉锚绳(12)的上端与立柱(1)的顶端固定连接、下端通过基础锚杆(7)固定在坡面(13)上；对于同一根立柱(1)，一根上拉锚绳(12)在坡面(13)上的锚固点设置在该立柱(1)的左上方，另一根上拉锚绳(12)在坡面(13)上的锚固点设置在该立柱(1)的右上方。
7.如权利要求6所述的落石缓冲柔性防护系统，其特征在于：位于两根边立柱之间的立柱(1)为中间立柱，每间隔80m-100m选取一根中间立柱设置中间加固绳(6)，对于选取出的中间立柱，每根中间立柱对应设置两根中间加固绳(6)，中间加固绳(6)的上端与中间立柱的顶端固定连接、下端通过基础锚杆(7)固定在坡面(13)上，对于同一根中间立柱，一根中间加固绳(6)在坡面(13)上的锚固点设置在该中间立柱的左下方，另一根中间加固绳(6)在坡面(13)上的锚固点设置在该中间立柱的右下方。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的落石缓冲柔性防护系统，其特征在于：还包括缝合绳(17)和上支撑绳(2)，缝合绳(17)穿过网片(3)上边缘的横向排孔，网片(3)的上端通过缝合绳(17)与上支撑绳(2)连接；位于防护系统端头位置的立柱(1)为边立柱，两根边立柱的顶端固定设置有导向滑轮(19)，上支撑绳(2)架设在两根边立柱的导向滑轮(19)上，上支撑绳(2)的端头在绕过导向滑轮(19)后，通过基础锚杆(7)固定在坡面(13)上。
9.如权利要求8所述的落石缓冲柔性防护系统，其特征在于：位于两根边立柱之间的立柱(1)为中间立柱，上支撑绳(2)在部分中间立柱所在的位置或者所有中间立柱所在的位置设置有分断点，该分断点使得上支撑绳(2)形成接头A和接头B,该分断点所在位置的中间立柱在其一侧通过消能器(4)与接头A连接，在其另一侧通过另一件消能器(4)与接头B连接。
10.如权利要求1至7中任意一项所述的落石缓冲柔性防护系统，其特征在于：落石拦截区(14)的网片(3)在纵向方向的线性长度为立柱(1)高度的1.75～2.5倍；网片(3)为柔性金属网片；网片(3)为两层，一层为面向坡面(13)的小孔径网片，另一层为背向坡面(13)的大孔径网片。
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