土工格室護坡在松塔水電站大壩工程中的應用

楊會峰

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

隨著科學的發展和施工技術的不斷進步，近年來，采用土工格室對填方邊坡（尤其是土質邊坡）進行防護在鐵路、公路和市政工程中得到了越來越多的應用，均取得了良好的加固和防護效果。目前，此項技術已逐步應用到水利工程建設中。松塔水電站大壩下游壩坡采用土工格室護坡，在保證施工質量和進度的前提下，既達到了預期的壩坡防護效果，又大大節約了工程成本，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土壩，最大壩高62.6m，最大壩底寬度363.1m，壩頂長度523.2m，壩頂寬度10m。大壩上、下游壩坡均設兩層馬道。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厚干砌石護坡，下設過渡層和反濾層；低層馬道高程以上為15cm厚預制混凝土塊護坡，下設反濾層。下游壩坡為土工格室草皮護坡，土工格室鋪設面積約4.5萬m2。

2 土工格室的特點及應用范圍

2.1 土工格室的特點

土工格室是由聚乙烯塑料制成的片（板）材經高強度超聲波焊接而成的三維網狀結構材料，利用當地材料、砂子、碎石、泥土等作為填充材料，形成通用結構的組合材料，實現較高的承載能力，既可形成穩定的路基，又可在上面植草綠化和穩定邊坡。其主要特點為：

（1）材質輕、耐磨損、化學性能穩定，耐光氧老化、耐酸堿，適用于不同土壤與沙漠等地質條件。

（2）有較高的側向限制和防滑、防變形能力，可有效地增強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力學性能，抗沖蝕能力強。

（4）通過改變土工格室的高度、焊點間距等幾何尺寸，可滿足不同的工程需要。

（5）伸縮自如，運輸體積??；連接方便，施工速度快。

（6）施工時可就地取材，從而降低施工成本。

2.2 應用范圍

由于土工格室具有其獨特的特點和多方面的優點，被廣泛應用于眾多領域的工程建設中，主要為：穩固鐵路與公路路基；公路軟地基處理；進行淺水河道治理；管道及下水道的支撐結構；對邊坡進行防護和加固，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

在進行土工格室選用時，首先應選用國標產品，其各項技術指標和物理性能指標均應滿足相關的質量和技術規范，從而保證產品質量；其次應根據不同的工程需要，選用不同規格尺寸的土工格室。

松塔水電站大壩下游壩坡全部為土質邊坡，坡面較長，面積較大。為了能更好地對壩坡進行防護，并結合當地的氣候條件和環境，選用GS100-500型土工格室進行壩坡防護。土工格室板材高度為100mm，板材厚度為1.2mm，焊點間距為500mm，單塊展開面積為30m2（5m×6m），其展開圖見圖1。土工格室具體的物理性能見表1。

表1 GS100-500型土工格室物理性能表

4 土工格室護坡施工工藝流程

土工格室護坡的施工內容和工藝較為簡單，主要包括：測量放線、壩坡削坡修整、土工格室定位與鋪設、土工格室錨固（固定）、回填土料挖運、土料充填，土工格室連接等，其具體的施工工藝流程見圖2。

在實際施工中，可根據現場情況分塊順序進行施工，也可根據坡面的大小先連續固定鋪設數塊土工格室后，再進行土料的鋪填。

5 土工格室護坡的具體施工方法

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

5.1 測量放線

在壩體土方填筑完成一定高度后，先采用液壓反鏟挖機對填筑邊坡進行粗略削坡，并在削坡過程中，測量人員要跟進控制，使削坡后的壩坡平整度控制在±10cm范圍內。而后，測量人員在坡面上再進行精確測量放線，包括坡面高程和土工格室鋪設的平面尺寸，并在鋪設邊界線處打設控制樁，標識高程控制標志。

5.2 壩坡削坡修整

為滿足土工格室鋪設成型后壩坡面的平整度要求，在進行土工格室鋪設前，首先應對先前挖機削坡面（土工格室鋪設基礎面）進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。削坡前，先根據測量控制樁上標識的高程控制標志精確掛線，為保證各部位的削坡平整度，應同時在對角樁上掛線。掛線后采用人工進行削坡、修面，對原先欠挖部位采用就近的削坡土料及時補填，并進行表面夯實，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。

5.3 土工格室定位與鋪設

待一定面積的坡面經人工削坡修整且平整度滿足要求后，即可進行土工格室的定位和鋪設。首先進行定位，如果是剛開始進行第一塊土工格室的鋪設，應根據測量放線結果并結合坡面邊線或建筑（構筑）物輪廓邊線找出基準線，而后以基準線作為單塊土工格室的邊線開始定位、鋪設。在后續的鋪設過程中，則可根據已經鋪設的格室邊線作為定位標準。鋪設時，首先將成捆的單件土工格室成品松開，而后根據其展開面積的大小采用6～8人從四邊將土工格室貼著坡面均勻（拉）展開，展開時，要注意土工格室長寬兩個方向的用力要盡量均勻，以保證其不會造成單向受力過大，使格室嚴重變形。待目測格室展開面積內均基本形成長寬均勻的小網格后，先停止拉展，用鋼卷尺量測格室長寬兩個方向的幾何尺寸，待滿足單塊格室的展開尺寸后，即可進行固定。如不滿足要求，及時進行調整，以保證每塊格室鋪設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確后，先采用自制的φ8mm錨筋將格室的四邊臨時固定，錨筋間距應與格室的焊點間距一致。格室四邊固定后，雖整塊格室基本上不再會發生平面變形，但為保證土工格室內部充填土料后在坡面上的整體永久穩定性，避免造成整體滑坡，內部（錨固）固定是關鍵。為此，在填充土料前必須做好土工格室的內部錨固。內部錨固同樣采用φ8mm錨筋，錨筋深入壩內長度控制在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部位將錨筋打入壩坡內，使錨筋頂端彎鉤內側與格室板材頂面相貼為宜。為保證錨固強度，約每平方米范圍內設置一根錨筋，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

因考慮到壩坡后期綠化的要求，作為土工格室內的填充土料，應為種植土。為此，在工程區附近選擇符合種植土質量要求的土料，采用挖機或裝載機開采，自卸汽車運輸至土工格室施工作業面附近。

5.6 土料填充

根據土料堆放點至填充作業面的距離遠近可分別采取不同的方法進行土料的充填。如距離很近，土料就堆放在填充作業面周邊，可直接采用人工充填；如因現場條件限制，土料堆放較遠，為提高施工效率，擬采用挖機配合人工充填，先采用挖機挖取土料均勻甩至格室網格內，而后人工攤鋪、平整。土料充填時，要保證填滿每個網格，填土高度應有余量，一般應超出格室板材高度1～2cm，并稍加壓實，土料填充成型后表面應力求平整。

5.7 土工格室連接

待一塊土工格室施工完成后，接著進行相鄰格室的鋪設，每兩塊格室之間采用廠家配置的專用螺栓連接，每個連接處設兩道螺栓，以充分保證每兩塊格室之間的連接牢固性，并能使整個坡面的土工格室連成整體，對坡面進行全面防護。相鄰兩塊格室采用螺栓連接后，便可將開始臨時固定四邊的錨筋拔除，以重復利用。鋪設成型的土工格室見圖3。

圖3 鋪設成型的土工格室外觀圖

6 土工格室施工中應注意的事項

為保證土工格室護坡的施工質量，在實際施工過程中，應注意以下幾個方面：

（1）土工格室應選用正規廠家生產的國標產品，產品到貨后，要按相關規范及時進行質量檢驗，防止廠家提供劣質產品。

（2）在土工格室存放和使用過程中，要加強對材料的保護，避免造成人為破壞，并應防止長期暴曬和冷凍，以防影響產品質量。

（3）當環境溫度低于規定的低溫脆化溫度時應停止施工，以防造成土工格室的低溫脆化破壞。

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

7 應用效果與結論

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坡施工4萬m2，完成總量的90%。實踐證明，大壩下游壩坡采用土工格室護坡，不僅能保證施工質量和進度，在施工期對壩坡進行有效的防護，而且與原設計的預制混凝土塊護坡相比，可節約投資約400萬元，經濟效益相當可觀。同時，該項技術的成功應用受到了建設、監理和設計等參建單位的高度評價和關注，具有良好的社會效應。另外，在施工中積累了較為豐富的施工經驗，并總結出一套施工方便且操作性強的施工工藝，可應用到其他同類工程中。