土工格柵在瀘定水電站大壩中的應用

李光濤，譚 勁

（中國人民武裝警察部隊水電第三總隊第九支隊，四川 成都 611130）

土工格柵作為一種新興的土工合成材料，因其具有施工方便、工期較短、抗拉強度高、延伸率低、造價較低等優(yōu)點，在土木工程中得到了廣泛應用，目前國內(nèi)已在鐵路、公路、機場、水利水電、港口等方面應用。主要用途是改善土體的工程性能，起到加固和穩(wěn)定土體的作用。土工格柵用于水利水電大壩工程，并且作為土石壩抗震體系的主要組成部分。

1 工程概況

瀘定水電站位于四川省甘孜藏族自治州瀘定縣境內(nèi)，為大渡河干流水電梯級開發(fā)的第12級，瀘定水電站擋水壩為黏土心墻堆石壩，水庫正常蓄水位1 378 m，死水位1 375 m，總庫容2.195億m3，調(diào)節(jié)庫容0.22億m3，具有日調(diào)節(jié)性能。電站裝機4臺，總裝機容量920 MW。壩頂高程1 385.5 m，最大壩高81.5 m，壩頂長526.7 m，上、下游壩坡均為1∶2，壩頂寬度12.0 m。

為抗震設防需要，根據(jù) 《大壩結(jié)構(gòu)布置圖》，在大壩過渡區(qū)及堆石Ⅰ區(qū)（不埋入反濾料區(qū)域范圍）設置土工格柵，鋪設底高程為1 350 m，豎向每2 m鋪設一層，鋪設頂高程為1 382 m，共17層。

2 土工格柵特點

土工格柵網(wǎng)格均勻，具有完美的對稱結(jié)構(gòu)，可以保證荷載均勻傳遞，抗拉強度高、延伸率小，保證了其使用的長期性。

（1）高分子成定向線性狀態(tài)并形成分布均勻、節(jié)點強度高的網(wǎng)狀整體性結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)具有相當高的抗拉強度和剛性，給土壤提供了理想的力的承擔和擴散的連鎖系統(tǒng)。

（2）單向塑料土工格柵的突出優(yōu)點是在長期持續(xù)載荷作用下變形（蠕變）的傾向很小，抗蠕變強度大大優(yōu)于其他材料的土工格柵，對于提高工程使用壽命具有重要作用。

（3）格柵網(wǎng)孔與土體之間的咬合和互鎖作用，構(gòu)成了一個高效的應力傳遞機構(gòu)，使局部載荷能迅速有效地擴散到大面積的土體中去，從而降低局部破壞應力，提高工程使用壽命。

（4）土工格柵具有摩擦系數(shù)高、抗拉強度高的特性，可在短時間內(nèi)承受較大荷載的作用，增快填筑速度并縮短工期。

3 施工工藝流程

土工柵格鋪設施工工藝流程為：基礎面整平→土工格柵鋪設→搭接、綁扎、固定→檢查驗收→壩料填筑→端頭包裹處理。

3.1 基礎面整平

按照設計圖紙要求，測量隊跟進測量放線精確測放出土工格柵鋪設范圍邊界線、嚴格控制高程及平整度，鋪設面整平后，采用18 t振動碾按照壩體填筑參數(shù)要求進行碾壓。

3.2 土工格柵鋪設

考慮到心墻區(qū)填筑道路正常運行的要求，上下游堆石區(qū)土工格柵鋪設采取分左右兩區(qū)進行鋪設。測量隊按照設計圖紙進行鋪設樁號放線。杜絕一切施工車輛和施工機械行駛或停放在已鋪好的土工格柵上，施工中隨時檢查土工格柵的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)有折損、刺破、撕裂等損壞時，視程度修補或更換。

3.3 搭接連接

按照原設計鋪設時，應沿上、下游壩坡面留出一定的包裹長度，在格柵上層堆石填筑完成后，清理并平整坡面，沿坡面進行包裹并與上層格柵搭接，搭接長度不小于3 m，現(xiàn)場施工中坡面的土工格柵容易被填筑料破壞，不能保證土工格柵施工質(zhì)量，也不能保證坡面位置碾壓質(zhì)量。因此，瀘定水電站對土工格柵的搭接進行了優(yōu)化設計，前一層土工格柵搭接面處預留3 m寬（暫不進行填筑覆蓋），后一層土工格柵延伸至前一層土工格柵并與其搭接，搭接寬度為3 m。搭接完畢之后再在搭接處進行填筑施工，見圖1。其優(yōu)點在于既能滿足搭接的規(guī)范要求，又能保證坡面位置的碾壓質(zhì)量達到規(guī)范要求。

圖1 土工格柵施工優(yōu)化示意（單位：m）

3.4 土工格柵驗收

按垂直壩軸線方向，每半?yún)^(qū)鋪設完成后進行驗收，質(zhì)量檢驗內(nèi)容包括土工格柵鋪設的長度、寬度、均勻程度、平展度、連接方式、外觀質(zhì)量等，檢測點應相互錯開，隨機選定，檢測結(jié)果應滿足壩體填筑指標。

3.5 壩料填筑

土工格柵驗收合格后，及時進行壩料填筑，避免土工格柵長時間暴曬。壩料中的塊體的最大塊徑，以不超過分層厚度的2/3為宜。當格柵鋪好后，先在兩端攤鋪填料，將格柵固定，再向中部推進。嚴禁車輛、機械在鋪設好的土工格柵上行走。

3.6 端頭包裹處理

用反鏟每2 m修坡一次，修坡完畢后，將預留土工格柵向上翻轉(zhuǎn)，預留段水平搭接長度為3 m。

4 瀘定水電站大壩土工格柵的要求

4.1 土工格柵材料技術(shù)指標及要求

根據(jù)中國水電顧問集團成都勘測設計研究院的“關(guān)于大壩填筑土工格柵的施工技術(shù)要求”，土工格柵材料技術(shù)指標及施工要求如下：

（1）土工格柵應采用雙向抗拉型土工格柵。每幅格柵內(nèi)的網(wǎng)眼邊長宜控制在120～160 mm范圍，幅寬約5 m，卷長30～50 m。

（2）土工格柵縱向（主拉力向）極限抗拉強度，每延米縱向拉伸屈服力應不小于100 kN。

（3）土工格柵縱向伸長率為2%時，其每延米抗拉強度應不小于40 kN。

（4）土工格柵橫向極限抗拉強度，每延米橫向拉伸屈服力不小于50 kN。

（5）土工格柵橫向伸長率為2%時，其抗拉強度應不小于30 kN；土工格柵單條的抗拉強度應≥200 MPa。

（6）土工格柵橫、縱向屈服伸長率≤8%。

（7）土工格柵埋設在強度較高的硬質(zhì)堆石體內(nèi)，要求材料具備較高的抗折、抗沖擊能力，土工格柵在堆石的撞擊和碾壓機具的沖擊作用下不會產(chǎn)生斷裂，并保持原有的強度和延伸率。

（8）土工格柵要求在縱、橫兩個方向均具有一定強度和抵抗變形的能力。在兩個方向受力后，應不產(chǎn)生脫落和較大的變形。尤其格柵在各種受力條件下保證較強的整體性和一定的抗拉強度，土工格柵橫向連接應采用雙向連接。

（9）抗紫外線能力、化學穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性等應滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求。

（10）為增強格柵對回填料的崁鎖，提高壩體抗蠕變能力，采用單根格柵肋帶極限抗拉強度較高，確保格柵縱、橫向有較大的孔徑。

4.2 土工格柵施工技術(shù)要求

4.2.1 材料抽檢

檢測其物理、力學性能、耐久性等，監(jiān)理工程師按質(zhì)檢規(guī)程進行抽檢，一般每5～8 t抽檢1組（特殊情況適當增加），并提交正規(guī)的檢測報告。

4.2.2 材料鋪設

土工格柵的鋪設在上一填筑層碾壓施工結(jié)束后進行，鋪設面應壓實平整，不能有堅硬凸出物和尖銳物存在，并確保鋪設面為細料。土工格柵應平鋪、拉直、張緊，不能有褶皺，然后用插釘固定，不得重疊、卷曲、扭結(jié)。土工格柵鋪設的主受力方向應與壩軸線正交，橫向平行壩軸線，長度符合施工圖紙要求。連接應由經(jīng)過技術(shù)培訓的專業(yè)人員負責。

土工格柵鋪設時，應沿上、下游壩坡面留出一定的包裹長度，在格柵上層堆石填筑完成后，清理并平整坡面，沿坡面進行包裹并與上層格柵搭接，搭接長度不小于3 m，搭接處應綁扎牢固，土工格柵縱、橫向搭接寬度不小于15 cm，一般每隔10～15 cm應有1個綁扎點，受力方向至少2個綁扎點。多層鋪設時，上、下層搭接應錯縫布置。格柵鋪設好后應及時覆蓋，一般不超過2 d。

土工格柵的鋪設應與壩體填筑同步，土工格柵鋪設前，應在壩體堆石經(jīng)靜碾壓實后方可鋪設土工格柵材料（經(jīng)碾壓后的堆石面，縱橫2 m范圍內(nèi)要求最大起伏差小于10 cm），填筑上部堆石料。

4.2.3 壩殼料的采集、攤鋪、壓實

壩料中塊體的最大塊徑，以不超過分層厚度的2/3為宜。當格柵鋪好后，先在兩端攤鋪填料，將格柵固定，再向中部推進。碾壓時第一遍先輕壓，從格柵中部逐步壓向尾部，再碾壓靠近壩坡部位，碾壓時壓輪不能直接與格柵接觸，輕壓后再全面碾壓。

5 施工中的注意事項

（1）土工格柵的保管。土工格柵是一種土工合成材料，遇紫外線易老化，因此，土工格柵應堆放在通風遮光的室內(nèi)或用遮陽布覆蓋。

（2）做好勞動保護用品的發(fā)放和使用工作，防止安全事故的發(fā)生。鋪設人員須著軟底鞋進入土工格柵鋪設區(qū)。

（3）按照有關(guān)文明施工規(guī)定保持文明的施工環(huán)境，保證 “工完、料盡、場地清”，并在危險部位將懸掛警示標志。

（4）針對聚丙烯塑料類制品易燃性，編制堆放場消防預案。

6 結(jié)語

土工格柵是一種新型的巖土工程材料，具有重量輕、易搬運、強度高、抗腐蝕、運輸方便和價格低廉等優(yōu)點。近年來，土工格柵在水利水電工程中的應用越來越廣泛，其在不同的應用場合發(fā)揮著不同的功能?？梢韵嘈?，在未來的水利水電工程建設中，土工格柵的應用前景將更加廣泛。