引导式柔性防护网在边坡生态防护中的应用

雷凡 赵军 郭景昆 许浒 肖杭

（1.江西省公路科研设计院有限公司，江西 南昌 330006；2.西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031）

一、引言

当前，常见的岩石边坡防护工程措施主要有主动固坡和被动拦挡两种形式，前者包括喷浆、喷射混凝土、砌石、主动防护网等，而后者包括挡土墙、拦石坝、被动防护网等。其中，大量的混凝土圬工对生态环境造成不利影响，此外随着时间的推移，钢筋锈蚀、混凝土老化、岩石风化等现象，使得防护效果越来越差，维护成本大幅增加。以主动防护网和被动防护网为代表的传统柔性防护系统因具有地形适应性强、施工周期短等优势[1]，得到了快速的推广。然而，由于防护边界和防护能级的限制，其应用范围也受到一定局限，尤其是拦截物易在防护网内部形成堆积，难以清理维护，为二次灾害埋下了风险隐患。

引导式柔性防护网是一种新型的柔性防护结构，除了兼具主动防护网和被动防护网的优势之外，还具备防护范围大、防护能级高和易清理、易维护等特点。本文通过介绍引导式柔性防护网的工作原理和技术特征，将其与传统的边坡防护工程措施进行对比分析，进一步阐述了引导式柔性防护网在施工性、经济性和环保性等方面的优势，以期将引导式柔性防护网推广应用至山区公路边坡生态防护中。

二、引导式柔性防护网工作原理

引导式防护网最早于20世纪90年代在北美地区公路行业开始使用[2]，后经不断改进在欧洲和日本等地区获得应用。交通运输部于2020年7月发布的《边坡柔性防护网系统JT/T 1328-2020》首次将引导式柔性防护网纳入我国公路行业标准[3]。引导式柔性防护网可分为覆盖式和张口式两种类型，如图1所示，其中张口式由有拦截部分和引导部分两部分组成，尽管上述两种类型的引导式柔性防护网的应用场景和结构形式有所不同，但其工作机理均为先将崩落的岩石捕捉收集在柔性网片内部，再通过压制弹跳高度和控制下落轨迹的方式，最终将落石引导至防护网末端指定区域。崩塌体下落过程中会与网片和边坡反复发生碰撞和摩擦，从而消耗大量动能[4]。同时，堆积在底部的崩塌体极易清理，便于维护。

图1 引导式柔性防护网组成

三、引导式柔性防护网的优势

传统的边坡防护工程措施多以安全性为设计原则和施工原则，经济性、环保性、施工效率等方面优势不足。与之相比，引导式柔性防护网在施工性、经济性、环保性和后期维护方面都有明显优势。

（一）施工性

引导式柔性防护网的各组成部件在工厂进行加工制造，然后运输至现场进行安装，其施工效率高、工程量小、施工进度快且对原有的地形地貌破环小。而传统的边坡防护工程措施，如锚杆防护、抗滑桩防护、挡土墙防护，会对已有的地形地貌进行大改动和大扰动，而且在现场直接施工，工程量、工程周期远远大于引导式柔性防护网工程。在相同的防护量和防护能级下，引导式柔性防护网的现场施工时间约为一周，而传统的边坡防护工程施工时间短则十天半月，长则几个月。

（二）经济性

相比传统的边坡防护工程措施，引导式柔性防护网工程量小、施工周期短，所以耗费的劳动力少、工程造价低，更经济节约。传统的边坡防护工程措施属于劳动密集型的防护方式，而引导式柔性防护网属于技术性的防护措施。因此这种创新性的防护措施必将具有更高的经济性，推动边坡防护朝着经济节约的方向发展。

（三）环保性

传统的边坡防护工程措施采用的工程材料多为水泥、混凝土、钢筋，施工过程中会产生大量灰尘。而引导式柔性防护网本身是由钢材制成，且为工厂预制，在现场施工过程中不会造成太多污染问题。此外，传统的边坡防护工程措施对原有地形地貌会进行较大改动，同时较大的混凝土圬工量会限制植被的自然生长，如喷射水泥砂浆及浆砌片石防护封闭了植物生长的环境，自然植被几乎永久无法得到恢复，如图2所示。裸露的混凝土和石料不仅会破坏生态系统的平衡状态，而且单调的颜色会带给人们较差的视觉效果，影响驾驶人员的视线。

图2 喷浆及喷射混凝土防护措施

引导式柔性防护网不会破坏原有的地形地貌，对坡体施工前的稳定性也不会造成损害，而且能够保留坡面原有的植被群落，甚至能在防护系统与坡面之间种植植被。金属构件能为植物的藤叶提供可攀附的支架，植物则能够有效调节防护结构周围局域的温度和湿度等环境影响，有益于防护结构的耐久性，两者能够很好地缠绕融合从而产生绿色边坡的视觉效果，如图3所示。

图3 引导式柔性防护系统与坡面绿植的融合

（四）后期维护

传统的边坡防护工程措施后期随着混凝土老化、钢筋锈蚀、岩石风化，原有的工程结构容易发生破坏，且二次动工将会拆除原有的结构，容易造成水土流失。而引导式柔性防护网在保证结构耐久性的情况下，不会发生较大的损害。而且对具体构件的维修和更换也比较容易，二次动工影响小，拆除的结构部件还可以重复利用。当发生落石灾害时，引导式柔性防护网可以有效地将落石控制在指定区域形成堆积，不会影响公路交通的正常运营，并且能通过有序的组织和简单的工法将堆积落石清理完毕[6]。

四、引导式柔性防护网的工程应用

目前，引导式柔性防护网已在我国部分地区推广应用，在各个行业领域的生态边坡防护和治理中取得了不错的效果。

（一）清连高速公路边坡治理

清连高速公路位于广东省西北部的清远市境内，路线全长213.75km，由于早期施工开挖、工程爆破、后期物理化学风化，水文、植被条件改变等原因，公路沿线有多处崩塌、滚石等灾害。采用引导式柔性防护网进行治理的边坡位于清连高速公路k2158+020至k2159+300段落左幅左侧辅道。

由于工程为高速公路边坡，施工设备可以轻松到达，采用吊车吊装防护网构件，大大缩短了施工周期，用时仅一个半月便完成了覆盖面积超8万m2的引导式柔性防护网安装。该工程于2018年2月上旬完工，在2月份春运期间，成功引导防护了多处落石，为春运期间经过该路段的车辆提供了安全保障，底部堆积的落石两名工人几分钟就可清理完毕，恢复原有拦截效果。当年3月中下旬，坡面植被已经开始复苏，对公路沿线的绿色生态环境未造成破坏。

（二）某地铁停车场边坡治理

该边坡治理工程位于广州地铁南沙停车场，高边坡位于南沙停车场主体段北侧，原采石坑北面，由于采石开挖形成约80度的陡坡，局部为直立边坡，形成高陡临空面，坡高约65m～100m，呈陡坎状，无任何支护。坡体上部由花岗岩残积土及土状强风化组成，结构松散，具有遇水软化、崩解、强度迅速降低的特性，在强降雨作用下沿中风化及软弱结构面发生滑塌。坡体下部由混合花岗岩中、微风化组成，发育多组裂隙，此外，由于开采爆破使局部闭合裂隙张开，形成卸荷裂隙，与边坡面呈不利组合，影响边坡的稳定性，因此现状边坡稳定较差。距山顶垂直距离约230m的山脚下有学校及住宅区，建筑较为密集，对潜在危岩体的滚落范围有严格限制。因此，采用引导式柔性防护网对其进行加固防护[7]。

设计与施工方案遵循减少山体挖方与扰动、减少环境影响、降低施工难度、减少后期养护的原则。在施工完成时，工程未对坡面植物造成破坏，如图4(a)所示，尤其在经过一段时间的治理后，坡面植物逐渐茂盛，形成了绿色生态边坡，如图4(b)所示。

图4 某公路停车场边坡治理

（三）九寨沟熊猫海景区高边坡治理

受2017年“8·8”四川九寨沟地震影响，九寨沟景区内熊猫海景点遭到严重破坏。在对崩塌危岩的治理工程中，对景区内生态环境的保护显得尤为重要，因此采用了土方开挖量小、混凝土圬工少的引导式柔性防护网，如图5所示，以最大限度地保护原有的地表植被、苔藓草皮，并在施工阶段采用绕避坡面植被的处理方式。

图5 九寨沟熊猫海景区高边坡治理

经治理后，九寨沟景区经受了余震和暴雨的影响，引导式柔性防护网系统多次有效拦截崩塌落石，实现了震后景区无一起因地灾导致人员伤亡的事件发生，确保了景区内村寨和道路的安全。同时，中国科学院空天信息研究院通过多源遥感监测和实地科考发现，九寨沟核心景区的植被生态景观已逐渐恢复至震前水平。由此可见，引导式柔性防护网兼顾了生态景观和防护安全，为2021年9月九寨沟景区全域恢复开放提供了有力保障。

五、结语

综上所述，引导式柔性防护网是一种新型的柔性防护工程结构，兼具传统主动网和被动网的优点，具有防护能力强、防护范围广、施工周期短、经济成本低、易维护、易清理等诸多优势。特别是在生态环保方面，引导式柔性防护网不仅能够满足性能需求，还具备工程开挖量小、混凝土圬工工程量小的优势，甚至在外观和功能上均能与边坡植被结合形成有机整体，属于典型的环境友好型工程结构，契合我国关于“建设资源节约型、环境友好型社会”的政策要求，极具推广价值和应用前景。