在山区的公路旁或是铁路沿线,人们有时会看到一道道由金属网构成的屏障,沿着陡峭的山坡延伸。这些网状结构并不是普通的围栏,而是一种专门设计用来拦截落石、滑坡等地质灾害的防护系统——主动环形防护网。它的作用是在危险发生前主动介入,通过柔性却坚韧的结构,将滚落的岩石控制在安全范围内,从而保护下方道路、建筑和人员的安全。

落石是在山区常见的地质现象,尤其在暴雨、融雪或地震后更容易发生。岩石从高处坠落,带着巨大的动能冲击下方的物体,可能造成严重的破坏。传统的刚性防护结构,例如混凝土挡墙,虽然也能起到阻挡作用,但在面对大块落石或高能量冲击时,容易发生局部损坏甚至整体失效。而主动环形防护网则采用了不同的思路:它不依靠完全刚性抵抗,而是通过柔性变形来吸收和分散冲击能量,从而更有效地拦截落石。

主动环形防护网系统主要由几个核心部分组成:支撑结构、环形网片、拉锚系统以及连接件。每一部分都经过专门设计,相互配合形成整体防护能力。

1、支撑结构通常采用钢柱,安装在坡面上,作为整个防护网的骨架。这些钢柱通过基础固定,能够承受网片传递过来的拉力。为了适应不同的地形条件,支撑结构可以根据坡面的起伏进行调整,确保网片能够紧贴坡面。

2、环形网片是系统的核心拦截部分。它由高强度钢丝绳编织成环环相扣的网状结构。每个环都不是封闭的,而是在受力时能够发生一定的变形,从而吸收冲击能量。当落石撞击网片时,网片会发生弹性变形,将冲击力分散到更大的面积上,并通过环与环之间的摩擦和滑移消耗掉一部分能量。这种设计使得网片在承受较大冲击时不易断裂,同时能够适应不同形状和大小的落石。

3、拉锚系统包括上拉锚绳、侧拉锚绳和中间加固绳等,它们将网片和支撑结构牢牢地固定在坡面上。拉锚绳的一端连接在网片或钢柱上,另一端则锚固在坡体内部的稳定岩层中。这样,整个防护系统就能够将受到的拉力传递到深层地基,避免因局部受力过大而导致整体失效。

4、连接件如卸扣、螺栓等,虽然看起来是小型部件,但在系统中起着关键作用。它们确保各个部分之间能够可靠连接,并且在受力时不会意外松脱。这些连接件通常经过防腐处理,以适应户外恶劣的环境条件。

主动环形防护网的工作原理可以概括为“以柔克刚”。当落石从坡面滚落并撞击到防护网时,网片会像一张弹性的网一样向外凸出,同时通过环形结构的变形吸收大量动能。冲击力被分散到周围的支撑结构和拉锚系统上,最终传递到稳定的地基中。这个过程减少了集中应力,避免了结构脆性破坏,从而实现了高效拦截。

与传统的刚性防护措施相比,主动环形防护网具有多个优势。它的柔性设计能够适应更大的变形,因此可以拦截更高动能的落石。由于网片是透空的,不会完全阻挡坡面上的水流,减少了因排水不畅导致的额外水土压力。环形网片通常采用耐腐蚀材料制造,使用寿命较长,维护需求相对较低。

在具体应用中,主动环形防护网的选型和安装需要根据现场条件进行专业评估。例如,坡面的高度、坡度、岩石类型以及落石的可能大小和频率都会影响防护网的设计参数。一般来说,防护网的防护能级可以根据预期拦截的落石动能进行分类,从较低能级到较高能级不等,以满足不同场景的需求。

安装过程通常包括几个步骤:首先是现场勘察和设计,确定支撑柱的位置和锚固点;然后进行基础施工,确保支撑结构牢固;接着安装钢柱和拉锚绳;最后挂装环形网片并进行张紧调整。整个安装需要专业团队操作,以确保系统能够达到设计防护效果。

在长期使用中,主动环形防护网需要定期检查维护,以确保其始终处于良好状态。检查内容包括网片是否有破损或腐蚀,连接件是否松动,拉锚系统是否有位移等。如果发现局部损坏,可以进行针对性修复,无需更换整个系统,这有助于降低维护成本。

从经济性角度看,主动环形防护网的初始投入可能高于一些传统措施,但由于其使用寿命长、维护成本低,并且能够有效减少落石造成的损失,整体来看是一种性价比较高的防护方案。特别是在落石风险较高的区域,安装防护网可以有效避免因落石导致的交通中断、设施损坏等间接损失,从而带来长期的安全效益。

除了山区公路和铁路,主动环形防护网也广泛应用于其他场景,例如矿区边坡防护、水电站周边坡面加固以及景区步道的安全防护等。在这些地方,防护网不仅保障了基础设施的安全,也为人员活动提供了更可靠的环境。

随着材料科学和工程技术的进步,主动环形防护网的设计和制造也在不断优化。新型的高强度钢丝绳和更耐久的防腐涂层延长了网片的使用寿命,而改进的连接方式则提高了安装效率和系统可靠性。这些技术进步使得防护网能够适应更复杂的环境条件,提供更稳定的防护性能。

总的来说,主动环形防护网作为一种专门针对落石灾害的防护手段,通过其独特的柔性设计和系统化的结构组成,实现了高效拦截和能量消散。它不依赖于完全刚性抵抗,而是通过整体协作将冲击力化解于无形。在山区和多落石区域,这类防护系统已经成为守护安全的重要工具,为道路畅通和人员安全提供了有力保障。