徐 雙 喜， 胡 慶

(1.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)水電第九支隊(duì)，四川成都 611130;2.中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610072)

土工格柵是一種新型的巖土工程材料，它是將聚乙(丙)烯或聚酯等高分子化合物擠壓成薄片，形成有規(guī)則圖案的網(wǎng)眼，在加熱控制下拉伸成薄片，使雜亂長(zhǎng)鏈分子變成有序從而提高聚合物的抗拉強(qiáng)度和剛度，根據(jù)需要可形成單向格柵、雙向格柵及多功能格柵等形式。將土工格柵置于土體表層或各層土體之間，可以起到保護(hù)或加強(qiáng)土體的作用。具有防滲、過(guò)濾、排水、防護(hù)、隔離、加筋和加固等多種功能，同時(shí)具有重量輕、易搬運(yùn)、強(qiáng)度高、抗腐蝕、運(yùn)輸方便和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于各類巖土工程，特別是在水利工程中應(yīng)用廣泛。

1 工程概述

獅子坪水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州理縣境內(nèi)的岷江右岸一級(jí)支流雜谷腦河上，為雜谷腦河梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)的龍頭水庫(kù)電站，裝機(jī)3臺(tái)，單機(jī)容量65 MW，總裝機(jī)容量195 MW。主要建筑物有:攔河大壩、泄洪洞、導(dǎo)流(放空)洞、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道和地下廠房等。

攔河大壩為碎石土心墻堆石壩，壩頂高程2 544 m，壩頂寬12 m，壩頂長(zhǎng) 310.14 m，最大高度136 m?？紤]到大壩填筑料源情況以及壩體上部抗震構(gòu)造要求，在大壩上、下游壩殼上部布置土工格柵，即自2 510 m高程開(kāi)始，每填筑2 m堆石(包括過(guò)渡層)/鋪設(shè)一層土工格柵。

2 土工格柵的特點(diǎn)

土工格柵網(wǎng)格均勻，具有完美的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可以保證荷載均勻傳遞;抗拉強(qiáng)度高、延伸率小，從而大大提高了加筋固土效應(yīng)和承載力，其良好的抗蠕變性、高摩擦系數(shù)及強(qiáng)耐腐蝕性，保證了其使用的長(zhǎng)期性和高性能。

(1)較高的抗拉強(qiáng)度和張拉模量能使荷載均勻擴(kuò)散在大面積的范圍內(nèi)，從而減少載荷應(yīng)力。

(2)格柵的網(wǎng)眼作用，使土質(zhì)夾擠在網(wǎng)格內(nèi)形成機(jī)械嚙合作用，從而在土體與網(wǎng)格柵之間產(chǎn)生有效的應(yīng)力傳遞，從而降低了不均勻沉降。

(3)網(wǎng)面的摩阻力產(chǎn)生了對(duì)填筑層的拉力，增強(qiáng)了機(jī)構(gòu)的抗剪切能力，從而有效減少了壩體的側(cè)向位移。

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

獅子坪水電站攔河大壩壩體填筑中采用了聚丙烯雙向拉伸塑料土工格柵，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 聚丙烯雙向拉伸塑料土工格柵技術(shù)指標(biāo)表

3 土工格柵的施工要求

(1)材料鋪設(shè)。土工格柵的鋪設(shè)是在填筑層碾壓施工結(jié)束后進(jìn)行，鋪設(shè)面應(yīng)壓實(shí)平整，要求平整度不大于15 mm，表面嚴(yán)禁有碎石、塊石等堅(jiān)硬突起物。土工格柵應(yīng)平鋪、拉直，不能有褶皺，盡量張緊，然后用插釘及土石壓重固定，不得重疊、卷曲、扭結(jié)。土工格柵的鋪設(shè)應(yīng)將主受力方向(縱向)與壩軸線正交，橫向平行于壩軸線。

土工格柵幅與幅之間的連接若采用綁扎，搭接寬度應(yīng)不小于15 cm，一般每隔10～15 cm應(yīng)有一個(gè)綁扎點(diǎn)，受力方向至少有兩個(gè)綁扎點(diǎn)。格柵鋪設(shè)定位后應(yīng)及時(shí)填料覆蓋，裸露時(shí)間一般不得超過(guò)48 h，亦可采取邊鋪設(shè)、邊回填流水作業(yè)法。

(2)壩殼料的攤鋪、壓實(shí)。壩體填料最大粒徑以不超過(guò)分層厚度的三分之二為宜。當(dāng)格柵鋪好后，先在兩端攤鋪填料，將格柵固定，再向中部推進(jìn)。碾壓時(shí)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(shí)壓輪不能直接與格柵接觸，輕壓后再全面碾壓。

(3)鋪設(shè)搭接后的質(zhì)量檢測(cè)。土工格柵鋪設(shè)完成后首先進(jìn)行自檢，其質(zhì)量要求見(jiàn)表2。

表2 土工格柵鋪設(shè)質(zhì)量要求表

4 施工工藝

土工格柵的施工工藝流程為:①檢測(cè)、清理鋪設(shè)層→②人工鋪設(shè)土工格柵→③搭接、綁扎、固定→④攤鋪上層填筑料→⑤碾壓→⑥檢測(cè)。

(1)首先按照設(shè)計(jì)圖紙要求，精確測(cè)放出土工格柵鋪設(shè)范圍邊界線。為保證鋪設(shè)寬度，上下游兩側(cè)各加寬50 cm，將鋪設(shè)層整平后用18 t震動(dòng)碾進(jìn)行碾壓，不平整的地方人工配合整平。

(2)鋪設(shè)土工格柵時(shí)底面應(yīng)平整、密實(shí)，一般應(yīng)平鋪、拉直，不得重疊、卷曲、扭結(jié)，相鄰的兩幅土工格柵需搭接20 cm;沿壩軸線方向(橫向)對(duì)土工格柵搭接部分每隔1 m用8號(hào)鐵絲進(jìn)行穿插連接，并在鋪設(shè)的格柵上每隔1.5～2.0 m用U型釘固定于鋪設(shè)面上。

(3)土工格柵鋪好后開(kāi)始攤鋪填筑料，其方法為:自卸汽車將壩殼料運(yùn)至填筑區(qū)域一側(cè)(如右岸)，然后由推土機(jī)向另一方向(如左岸)推平。為保證土工格柵平整，不起鼓，不起皺，禁止各種機(jī)械、車輛在未填筑的土工格柵上通行作業(yè)。推土機(jī)將填筑料推平后，即可進(jìn)行平整度測(cè)量，以檢測(cè)填筑厚度是否均勻。

(4)正式碾壓前，先進(jìn)行試碾壓，根據(jù)碾壓機(jī)械、填筑料及攤鋪厚度等初步確定碾壓遍數(shù)、碾壓速度和碾壓方法，壓后進(jìn)行干密度檢測(cè)，取得有關(guān)施工參數(shù)或經(jīng)驗(yàn)，用以指導(dǎo)大面積施工。一般先用18 t震動(dòng)碾靜壓兩遍，然后按照壩體填筑技術(shù)要求進(jìn)行震動(dòng)碾壓。

(5)質(zhì)量檢驗(yàn)內(nèi)容包括土工格柵鋪設(shè)的長(zhǎng)度、寬度、均勻程度、平展度、連接方式、外觀質(zhì)量等，每一壓實(shí)層至少有三個(gè)干密度檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，隨機(jī)選定，檢測(cè)結(jié)果應(yīng)滿足壩體填筑指標(biāo)。

5 施工中的注意事項(xiàng)

(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(yīng)堆放在通風(fēng)遮光的室內(nèi)，累計(jì)堆放時(shí)間不超過(guò)3個(gè)月，否則必須重新檢測(cè);鋪設(shè)時(shí)應(yīng)注意縮短太陽(yáng)光直接照射的時(shí)間，施工時(shí)暴露的總時(shí)間以一個(gè)臺(tái)班為宜，同時(shí)做好防火工作。不同型號(hào)的塑料土工格柵應(yīng)分開(kāi)堆放，并在土工格柵上標(biāo)上各自不同的明顯標(biāo)記，以防止混用。

(2)土工格柵的質(zhì)量管理。在選擇原材料時(shí)，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求采用;對(duì)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的材料必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，待其各項(xiàng)性能指標(biāo)均合格后方可施工。一般應(yīng)選擇有正規(guī)資質(zhì)的大型生產(chǎn)廠家，同時(shí)要求廠家提供土工格柵長(zhǎng)期蠕變斷裂強(qiáng)度指標(biāo)、抗老化性能指標(biāo)、最小炭黑含量(不小于2%)以及一級(jí)權(quán)威機(jī)構(gòu)的合格鑒定。

(3)土工格柵的施工。為避免格柵在施工中受到損傷，推土機(jī)履帶與土工格柵之間應(yīng)保持有足夠厚度的填筑層;在鄰近結(jié)構(gòu)面的2 m范圍內(nèi)，建議用總質(zhì)量不超過(guò)20 t的震動(dòng)碾進(jìn)行碾壓作業(yè)。填筑過(guò)程中，應(yīng)防止土工格柵移動(dòng)，必要時(shí)采用張拉梁通過(guò)格柵網(wǎng)孔對(duì)土工格柵施以5 kN的預(yù)應(yīng)力，以抵消填筑層壓縮位移的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，土工格柵在水利水電工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其在不同的應(yīng)用場(chǎng)合發(fā)揮著不同的功能，如隔離、防滲、加筋補(bǔ)強(qiáng)、過(guò)濾排水和防護(hù)等?？梢韵嘈?，在未來(lái)的水利水電工程建設(shè)中，土工格柵的應(yīng)用前景將更加廣泛。