張偉鋒，李俊祥，王旭龍，曹駕云

(1.中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，成都 610072;2.中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610042;3.青島旭域土工材料股份有限公司，青島 266111)

1 工程概述

兩河口水電站位于四川省甘孜州雅江縣境內(nèi)的雅礱江干流上，為雅礱江中、下游的“龍頭”水庫(kù)，為一等大 (1)型工程，擋水建筑物為礫石土心墻堆石壩，最大壩高295m，電站裝機(jī)約300萬kW。

兩河口水電站工程區(qū)內(nèi)山高、坡陡，可直接利用的施工場(chǎng)地極度匱乏，大部分施工場(chǎng)地需通過場(chǎng)地平整形成。場(chǎng)地平整的工程措施一般為漿砌石或混凝土擋土墻等傳統(tǒng)的支擋結(jié)構(gòu)和土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的支擋結(jié)構(gòu)受高度及基礎(chǔ)承載力的制約較大，有時(shí)候難以滿足場(chǎng)地平整的要求，而土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)，相對(duì)傳統(tǒng)類型的支擋結(jié)構(gòu)具有施工方法簡(jiǎn)單、施工工期短、適應(yīng)地基變形能力強(qiáng)、邊坡系數(shù)大、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，特殊情況下能解決傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)無法或難以解決的工程問題。

2 土工格柵加筋技術(shù)

現(xiàn)代加筋土的概念由卡薩歌蘭德 (Casagrande)提出，結(jié)構(gòu)形式由法國(guó)工程師維德爾 (H.Vidal)在20世紀(jì)60年代提出，在20世紀(jì)70年代采用土工合成材料之后得到了更大發(fā)展。經(jīng)過幾十年的發(fā)展和推廣，加筋土技術(shù)在我國(guó)已廣泛應(yīng)用在鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)、水利水電、港口等領(lǐng)域。

2.1 土工格柵加筋技術(shù)原理

土工格柵具有較高的抗拉強(qiáng)度，若將其埋置在土體中，不僅可以擴(kuò)散土體的應(yīng)力，增加模量，還可以傳遞拉應(yīng)力，限制土體的側(cè)向變形，同時(shí)還能使土體和其間的摩阻力大幅度增加，從而增加整個(gè)土體的強(qiáng)度。因此，在土體中加入土工格柵，可通過摩擦力將其抗拉強(qiáng)度以及土體的抗壓強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，大大提高土體的整體穩(wěn)定性，克服了土體整體性差、連續(xù)性差等缺點(diǎn)，減小了崩塌和滑坡的可能性。

2.2 土工格柵加筋技術(shù)特點(diǎn)

相對(duì)于傳統(tǒng)形式的支擋結(jié)構(gòu)，土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì):

(1)為柔性結(jié)構(gòu)，整體性好，對(duì)地基的適應(yīng)變形能力強(qiáng)，對(duì)地基承載力要求相對(duì)較低，基礎(chǔ)處理工程量小。

(2)土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)邊坡系數(shù)大，可減少放坡的占地，節(jié)約用地，同時(shí)可增加坡頂場(chǎng)地的有效使用面積。

(3)工程造價(jià)較低。傳統(tǒng)的支擋結(jié)構(gòu)為剛性結(jié)構(gòu)，對(duì)基礎(chǔ)的要求較高，基礎(chǔ)處理費(fèi)用較高。土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)為柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)基礎(chǔ)的要求低，基礎(chǔ)處理的費(fèi)用相對(duì)較低。

(4)土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)坡面可進(jìn)行綠化，美化環(huán)境。

(5)施工方法簡(jiǎn)單，施工方便、工期短，施工程序主要是土工格柵鋪設(shè)和回填料的碾壓，不需要特殊的施工機(jī)械和專業(yè)技術(shù)人員，操作簡(jiǎn)單，施工速度快，工期相對(duì)較短，施工質(zhì)量易于控制。

(6)有利于工程的長(zhǎng)期、安全使用。隨著土工格柵材料的不斷優(yōu)化，土工格柵材料的抗老化性、抗腐蝕性等均有較大改善。在裸露條件下可以達(dá)到30～50年的使用壽命，在埋藏的條件下使用壽命可以達(dá)到120年以上，將其埋置在土體之中作為長(zhǎng)期受應(yīng)力作用的加筋材料，能很好地發(fā)揮其性能，提高加筋體整體強(qiáng)度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、安全性。

結(jié)果表明，在19例肺氣虛寒型AR患者外周血中，ROR-γt mRNA 表達(dá)明顯高于對(duì)照組（*P＜0.05），而Foxp3 mRNA表達(dá)顯著低于對(duì)照組（**P＜0.01）。ROR-γt/Foxp3 mRNA水平顯著高于對(duì)照組（**P＜0.01），差異具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見圖3。

3 兩河口水電站物資倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)地平整設(shè)計(jì)

3.1 場(chǎng)平方案選擇

物資倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)地位于壩址左岸下游約11.0km處，距下游業(yè)主營(yíng)地約2.0km，地形相對(duì)較緩，場(chǎng)地平整主要滿足物資倉(cāng)庫(kù)布置的要求。

為了滿足物資儲(chǔ)存以及進(jìn)出場(chǎng)車輛通行要求，場(chǎng)地寬度不宜低于45m。采用堆渣形成施工場(chǎng)地，渣體邊坡為1∶1.75，渣體頂部可形成的施工場(chǎng)地寬度約31.5m，場(chǎng)地面積18000m2，場(chǎng)地寬度和面積均不能滿足物資倉(cāng)庫(kù)的布置要求。若采用傳統(tǒng)的支擋結(jié)構(gòu)，擋土墻的高度約16m，高度太高，基礎(chǔ)處理量大，工程造價(jià)高，不宜選取。在渣體邊坡中加土工格柵，調(diào)整邊坡系數(shù)為1∶0.8，渣體頂部可形成的施工場(chǎng)地寬度約47.5m，場(chǎng)地面積26200m2，場(chǎng)地寬度和面積均能滿足物資倉(cāng)庫(kù)的布置要求。典型剖面見圖1。

在土體中加入土工格柵不僅能形成滿足物資倉(cāng)庫(kù)布置要求的施工場(chǎng)地，而且增強(qiáng)了場(chǎng)地承載力，可通過摩擦力將土工格柵的抗拉強(qiáng)度以及土體的抗壓強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，大幅度提高土體的整體穩(wěn)定性。

圖1 土工格柵邊坡和自然堆放邊坡場(chǎng)地典型剖面

3.2 土工格柵加筋邊坡方案設(shè)計(jì)

3.2.1 方案設(shè)計(jì)

通過場(chǎng)平方案比較、分析，兩河口水電站物資倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)地平整邊坡采用土工格柵加筋形式，場(chǎng)地平整的面積可以滿足物資倉(cāng)庫(kù)的要求，主要設(shè)計(jì)成果如下。

場(chǎng)地平整邊坡坡腳采用漿砌石擋墻護(hù)腳，主要防止坡腳受雅礱江水流的沖刷，擋墻為重力式，高度5～8m。

場(chǎng)地邊坡采用加筋格柵包裹式結(jié)構(gòu)，邊坡高度約20m，邊坡系數(shù)為1:0.8，場(chǎng)地頂高程2625.00m，在2615.00m高程設(shè)2.0m寬的馬道。邊坡加筋材料采用單向拉伸高密度聚乙烯土工格柵，邊坡土工格柵加筋材料分三個(gè)區(qū)域:從場(chǎng)地頂高程至坡腳分別為11層間距為60cm、長(zhǎng)度為10m的TGDG90型土工格柵;6層間距為60cm、長(zhǎng)度為13m的TGDG90型土工格柵;13～24層間距為60cm、長(zhǎng)度為13m的TGDG130型土工格柵。

根據(jù)土工格柵加筋邊坡的設(shè)計(jì)要求，土工格柵區(qū)域內(nèi)的填土壓實(shí)系數(shù)不小于0.94。

為了確保邊坡的穩(wěn)定，及時(shí)排出渣體內(nèi)的滲水，在土工格柵區(qū)域和渣體區(qū)域間設(shè)置30cm厚碎石排水層，排水層底部接坡腳擋墻的排水孔 (見圖2)。

為了響應(yīng)兩河口水電站建綠色工程的號(hào)召，物資倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)地邊坡表面采用土工格柵反包環(huán)保土袋的形式，在土袋內(nèi)裝入帶草籽的種植土，綠化環(huán)境 (見圖3)。

圖2 土工格柵加筋邊坡 (單位:cm)

圖3 土工格柵加筋邊坡反包環(huán)保土袋示意圖 (單位:cm)

3.2.2 邊坡穩(wěn)定分析

邊坡穩(wěn)定計(jì)算采用FHWA法，屬于極限平衡法范疇。HFWA方法先假設(shè)土體中無拉筋，用土壓力理論計(jì)算側(cè)向土壓力，然后再將拉筋置于土體中來抵抗土壓力，加筋土體根據(jù)潛在破裂面，分為非錨固區(qū)和錨固區(qū)，非錨固區(qū)筋材傳遞拉力，錨固區(qū)筋材承擔(dān)錨固力。

加筋邊坡的驗(yàn)算采用Bishop條分法進(jìn)行加筋體外部、內(nèi)部及深層圓弧穩(wěn)定分析。采用傳統(tǒng)的未加筋邊坡穩(wěn)定分析方法找出邊坡的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，并分別考慮滑動(dòng)面經(jīng)過邊坡中部、坡腳及深層地基的情況。根據(jù)未加筋邊坡的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，將拉筋拉力的抗滑作用計(jì)入穩(wěn)定計(jì)算中 (見圖4)。

圖4 邊坡圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定分析

兩河口水電站物資倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)地邊坡高度約20m，分兩級(jí)布置，每級(jí)高度約10m，邊坡系數(shù)為1∶0.8，場(chǎng)地頂部加均布荷載40kPa，另外考慮工程區(qū)所在地地震基本烈度為Ⅶ度，水平地震加速度取值0.14g。地震狀態(tài)下邊坡圓弧滑動(dòng)安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果見圖5。

圖5 地震狀態(tài)下邊坡圓弧滑動(dòng)安全系數(shù)計(jì)算

物資倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)地邊坡為施工場(chǎng)地邊坡，參考《水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》中邊坡的類別及級(jí)別劃分，為A類Ⅲ級(jí)邊坡，偶然狀況下的安全系數(shù)為1.0。物資倉(cāng)庫(kù)施工場(chǎng)地邊坡在地震烈度Ⅶ度的工況下，穩(wěn)定系數(shù)為1.38，滿足邊坡安全系數(shù)的要求。邊坡滑動(dòng)破裂面分析見圖6。

圖6 邊坡圓弧滑動(dòng)破裂面分析

4 結(jié)語

目前，水電工程大多位于高山峽谷、少數(shù)民族地區(qū)，河谷兩岸山高、坡陡，大部分緩坡地為耕地或居民區(qū)，征地難度大。在這種自然場(chǎng)地條件較差的情況下，為了滿足工程建設(shè)需要的施工場(chǎng)地，不得不采取工程措施平整施工場(chǎng)地以滿足工程建設(shè)的需要。

土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)重力式漿砌石擋墻和混凝土擋墻相比，主要有以下優(yōu)勢(shì):①土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)為柔性結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu)能更好地適應(yīng)地基變形;②土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)邊坡可以做得高且陡，能有效節(jié)約用地和回填料;③工程造價(jià)低;④土工格柵包裹式加筋結(jié)構(gòu)，可以在其坡面上采取綠化環(huán)境措施，充分響應(yīng)“綠色水電”的號(hào)召;⑤土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)施工方便、快捷，施工工期短;⑥土工格柵加筋材料可以保證加筋土工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、安全性。

［1］SL/T 225—98水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)水利出版社，1998．

［2］楊廣慶．土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)理論及工程應(yīng)用［M］．北京:科學(xué)出版社，2010．