土工格室護(hù)坡在松塔水電站大壩工程中的應(yīng)用

楊會(huì)峰

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

隨著科學(xué)的發(fā)展和施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，近年來(lái)，采用土工格室對(duì)填方邊坡（尤其是土質(zhì)邊坡）進(jìn)行防護(hù)在鐵路、公路和市政工程中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，均取得了良好的加固和防護(hù)效果。目前，此項(xiàng)技術(shù)已逐步應(yīng)用到水利工程建設(shè)中。松塔水電站大壩下游壩坡采用土工格室護(hù)坡，在保證施工質(zhì)量和進(jìn)度的前提下，既達(dá)到了預(yù)期的壩坡防護(hù)效果，又大大節(jié)約了工程成本，很值得其他類似工程借鑒。

1 大壩工程概況

松塔水電站大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高62.6m，最大壩底寬度363.1m，壩頂長(zhǎng)度523.2m，壩頂寬度10m。大壩上、下游壩坡均設(shè)兩層馬道。上游壩坡為1:2.75、1:3.0、1:3.5，下游壩坡為1:2.75、1:3.0、1:3.25。上游壩坡的低層馬道高程以下為50cm厚干砌石護(hù)坡，下設(shè)過(guò)渡層和反濾層；低層馬道高程以上為15cm厚預(yù)制混凝土塊護(hù)坡，下設(shè)反濾層。下游壩坡為土工格室草皮護(hù)坡，土工格室鋪設(shè)面積約4.5萬(wàn)m2。

2 土工格室的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

2.1 土工格室的特點(diǎn)

土工格室是由聚乙烯塑料制成的片（板）材經(jīng)高強(qiáng)度超聲波焊接而成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，利用當(dāng)?shù)夭牧?、砂子、碎石、泥土等作為填充材料，形成通用結(jié)構(gòu)的組合材料，實(shí)現(xiàn)較高的承載能力，既可形成穩(wěn)定的路基，又可在上面植草綠化和穩(wěn)定邊坡。其主要特點(diǎn)為：

（1）材質(zhì)輕、耐磨損、化學(xué)性能穩(wěn)定，耐光氧老化、耐酸堿，適用于不同土壤與沙漠等地質(zhì)條件。

（2）有較高的側(cè)向限制和防滑、防變形能力，可有效地增強(qiáng)路基承載力和起到分散荷載的作用。

（3）具有較高的承載能力和良好的動(dòng)力學(xué)性能，抗沖蝕能力強(qiáng)。

（4）通過(guò)改變土工格室的高度、焊點(diǎn)間距等幾何尺寸，可滿足不同的工程需要。

（5）伸縮自如，運(yùn)輸體積??；連接方便，施工速度快。

（6）施工時(shí)可就地取材，從而降低施工成本。

2.2 應(yīng)用范圍

由于土工格室具有其獨(dú)特的特點(diǎn)和多方面的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域的工程建設(shè)中，主要為：穩(wěn)固鐵路與公路路基；公路軟地基處理；進(jìn)行淺水河道治理；管道及下水道的支撐結(jié)構(gòu)；對(duì)邊坡進(jìn)行防護(hù)和加固，防止滑坡和水土流失；沙漠、海灘和河床、河岸治理等。

3 土工格室的材料選用

在進(jìn)行土工格室選用時(shí)，首先應(yīng)選用國(guó)標(biāo)產(chǎn)品，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和物理性能指標(biāo)均應(yīng)滿足相關(guān)的質(zhì)量和技術(shù)規(guī)范，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量；其次應(yīng)根據(jù)不同的工程需要，選用不同規(guī)格尺寸的土工格室。

松塔水電站大壩下游壩坡全部為土質(zhì)邊坡，坡面較長(zhǎng)，面積較大。為了能更好地對(duì)壩坡進(jìn)行防護(hù)，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和環(huán)境，選用GS100-500型土工格室進(jìn)行壩坡防護(hù)。土工格室板材高度為100mm，板材厚度為1.2mm，焊點(diǎn)間距為500mm，單塊展開(kāi)面積為30m2（5m×6m），其展開(kāi)圖見(jiàn)圖1。土工格室具體的物理性能見(jiàn)表1。

表1 GS100-500型土工格室物理性能表

4 土工格室護(hù)坡施工工藝流程

土工格室護(hù)坡的施工內(nèi)容和工藝較為簡(jiǎn)單，主要包括：測(cè)量放線、壩坡削坡修整、土工格室定位與鋪設(shè)、土工格室錨固（固定）、回填土料挖運(yùn)、土料充填，土工格室連接等，其具體的施工工藝流程見(jiàn)圖2。

在實(shí)際施工中，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分塊順序進(jìn)行施工，也可根據(jù)坡面的大小先連續(xù)固定鋪設(shè)數(shù)塊土工格室后，再進(jìn)行土料的鋪填。

5 土工格室護(hù)坡的具體施工方法

為對(duì)大壩下游邊坡及時(shí)進(jìn)行防護(hù)，防止因雨水沖刷造成嚴(yán)重的水土流失，同時(shí)為減小施工難度，土工格室的施工應(yīng)隨壩體土方填筑而進(jìn)行，其作業(yè)面高程一般控制在滯后壩體填筑面高程約2～3m（坡面長(zhǎng)約6～9m）為宜。在坡面上進(jìn)行土工格室的鋪設(shè)，應(yīng)從下到上，逐層分塊順序進(jìn)行。

5.1 測(cè)量放線

在壩體土方填筑完成一定高度后，先采用液壓反鏟挖機(jī)對(duì)填筑邊坡進(jìn)行粗略削坡，并在削坡過(guò)程中，測(cè)量人員要跟進(jìn)控制，使削坡后的壩坡平整度控制在±10cm范圍內(nèi)。而后，測(cè)量人員在坡面上再進(jìn)行精確測(cè)量放線，包括坡面高程和土工格室鋪設(shè)的平面尺寸，并在鋪設(shè)邊界線處打設(shè)控制樁，標(biāo)識(shí)高程控制標(biāo)志。

5.2 壩坡削坡修整

為滿足土工格室鋪設(shè)成型后壩坡面的平整度要求，在進(jìn)行土工格室鋪設(shè)前，首先應(yīng)對(duì)先前挖機(jī)削坡面（土工格室鋪設(shè)基礎(chǔ)面）進(jìn)行二次人工精確削坡修整，使削坡后的坡面平整度控制在±3cm以內(nèi)。削坡前，先根據(jù)測(cè)量控制樁上標(biāo)識(shí)的高程控制標(biāo)志精確掛線，為保證各部位的削坡平整度，應(yīng)同時(shí)在對(duì)角樁上掛線。掛線后采用人工進(jìn)行削坡、修面，對(duì)原先欠挖部位采用就近的削坡土料及時(shí)補(bǔ)填，并進(jìn)行表面夯實(shí)，多余削坡土料先集中堆放在削坡范圍外，而后集中裝車外運(yùn)。

5.3 土工格室定位與鋪設(shè)

待一定面積的坡面經(jīng)人工削坡修整且平整度滿足要求后，即可進(jìn)行土工格室的定位和鋪設(shè)。首先進(jìn)行定位，如果是剛開(kāi)始進(jìn)行第一塊土工格室的鋪設(shè)，應(yīng)根據(jù)測(cè)量放線結(jié)果并結(jié)合坡面邊線或建筑（構(gòu)筑）物輪廓邊線找出基準(zhǔn)線，而后以基準(zhǔn)線作為單塊土工格室的邊線開(kāi)始定位、鋪設(shè)。在后續(xù)的鋪設(shè)過(guò)程中，則可根據(jù)已經(jīng)鋪設(shè)的格室邊線作為定位標(biāo)準(zhǔn)。鋪設(shè)時(shí)，首先將成捆的單件土工格室成品松開(kāi)，而后根據(jù)其展開(kāi)面積的大小采用6～8人從四邊將土工格室貼著坡面均勻（拉）展開(kāi)，展開(kāi)時(shí)，要注意土工格室長(zhǎng)寬兩個(gè)方向的用力要盡量均勻，以保證其不會(huì)造成單向受力過(guò)大，使格室嚴(yán)重變形。待目測(cè)格室展開(kāi)面積內(nèi)均基本形成長(zhǎng)寬均勻的小網(wǎng)格后，先停止拉展，用鋼卷尺量測(cè)格室長(zhǎng)寬兩個(gè)方向的幾何尺寸，待滿足單塊格室的展開(kāi)尺寸后，即可進(jìn)行固定。如不滿足要求，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以保證每塊格室鋪設(shè)的平面幾何尺寸和橫平豎直，外觀整齊。

5.4 土工格室錨固（固定）

單塊土工格室定位準(zhǔn)確后，先采用自制的φ8mm錨筋將格室的四邊臨時(shí)固定，錨筋間距應(yīng)與格室的焊點(diǎn)間距一致。格室四邊固定后，雖整塊格室基本上不再會(huì)發(fā)生平面變形，但為保證土工格室內(nèi)部充填土料后在坡面上的整體永久穩(wěn)定性，避免造成整體滑坡，內(nèi)部（錨固）固定是關(guān)鍵。為此，在填充土料前必須做好土工格室的內(nèi)部錨固。內(nèi)部錨固同樣采用φ8mm錨筋，錨筋深入壩內(nèi)長(zhǎng)度控制在30cm以上，外露10cm，并將錨筋頂端做成180°彎鉤，采用捶打的方法順焊點(diǎn)部位將錨筋打入壩坡內(nèi)，使錨筋頂端彎鉤內(nèi)側(cè)與格室板材頂面相貼為宜。為保證錨固強(qiáng)度，約每平方米范圍內(nèi)設(shè)置一根錨筋，這樣，整塊土工格室就被永久、牢固地固定在壩坡坡面上，即完成了單塊土工格室的錨固（固定）。

5.5 回填土料挖運(yùn)

因考慮到壩坡后期綠化的要求，作為土工格室內(nèi)的填充土料，應(yīng)為種植土。為此，在工程區(qū)附近選擇符合種植土質(zhì)量要求的土料，采用挖機(jī)或裝載機(jī)開(kāi)采，自卸汽車運(yùn)輸至土工格室施工作業(yè)面附近。

5.6 土料填充

根據(jù)土料堆放點(diǎn)至填充作業(yè)面的距離遠(yuǎn)近可分別采取不同的方法進(jìn)行土料的充填。如距離很近，土料就堆放在填充作業(yè)面周邊，可直接采用人工充填；如因現(xiàn)場(chǎng)條件限制，土料堆放較遠(yuǎn)，為提高施工效率，擬采用挖機(jī)配合人工充填，先采用挖機(jī)挖取土料均勻甩至格室網(wǎng)格內(nèi)，而后人工攤鋪、平整。土料充填時(shí)，要保證填滿每個(gè)網(wǎng)格，填土高度應(yīng)有余量，一般應(yīng)超出格室板材高度1～2cm，并稍加壓實(shí)，土料填充成型后表面應(yīng)力求平整。

5.7 土工格室連接

待一塊土工格室施工完成后，接著進(jìn)行相鄰格室的鋪設(shè)，每?jī)蓧K格室之間采用廠家配置的專用螺栓連接，每個(gè)連接處設(shè)兩道螺栓，以充分保證每?jī)蓧K格室之間的連接牢固性，并能使整個(gè)坡面的土工格室連成整體，對(duì)坡面進(jìn)行全面防護(hù)。相鄰兩塊格室采用螺栓連接后，便可將開(kāi)始臨時(shí)固定四邊的錨筋拔除，以重復(fù)利用。鋪設(shè)成型的土工格室見(jiàn)圖3。

圖3 鋪設(shè)成型的土工格室外觀圖

6 土工格室施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)

為保證土工格室護(hù)坡的施工質(zhì)量，在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1）土工格室應(yīng)選用正規(guī)廠家生產(chǎn)的國(guó)標(biāo)產(chǎn)品，產(chǎn)品到貨后，要按相關(guān)規(guī)范及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，防止廠家提供劣質(zhì)產(chǎn)品。

（2）在土工格室存放和使用過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)材料的保護(hù)，避免造成人為破壞，并應(yīng)防止長(zhǎng)期暴曬和冷凍，以防影響產(chǎn)品質(zhì)量。

（3）當(dāng)環(huán)境溫度低于規(guī)定的低溫脆化溫度時(shí)應(yīng)停止施工，以防造成土工格室的低溫脆化破壞。

（4）在鋪設(shè)成型的土工格室表面，避免行人踩踏、堆放重物和重型設(shè)備行走，以防破壞格室結(jié)構(gòu)。

7 應(yīng)用效果與結(jié)論

截止2011年11月底，松塔水電站大壩下游壩坡共完成土工格室護(hù)坡施工4萬(wàn)m2，完成總量的90%。實(shí)踐證明，大壩下游壩坡采用土工格室護(hù)坡，不僅能保證施工質(zhì)量和進(jìn)度，在施工期對(duì)壩坡進(jìn)行有效的防護(hù)，而且與原設(shè)計(jì)的預(yù)制混凝土塊護(hù)坡相比，可節(jié)約投資約400萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用受到了建設(shè)、監(jiān)理和設(shè)計(jì)等參建單位的高度評(píng)價(jià)和關(guān)注，具有良好的社會(huì)效應(yīng)。另外，在施工中積累了較為豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，并總結(jié)出一套施工方便且操作性強(qiáng)的施工工藝，可應(yīng)用到其他同類工程中。