土工格柵在獅子坪水電站攔河大壩中的應用

徐 雙 喜， 胡 慶

(1.中國人民武裝警察部隊水電第九支隊，四川成都 611130;2.中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，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，形成有規則圖案的網眼，在加熱控制下拉伸成薄片，使雜亂長鏈分子變成有序從而提高聚合物的抗拉強度和剛度，根據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，可以起到保護或加強土體的作用。具有防滲、過濾、排水、防護、隔離、加筋和加固等多種功能，同時具有重量輕、易搬運、強度高、抗腐蝕、運輸方便和價格低廉等優點。近年來被廣泛應用于各類巖土工程，特別是在水利工程中應用廣泛。

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的岷江右岸一級支流雜谷腦河上，為雜谷腦河梯級水電開發的龍頭水庫電站，裝機3臺，單機容量65 MW，總裝機容量195 MW。主要建筑物有:攔河大壩、泄洪洞、導流(放空)洞、引水隧洞、調壓井、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 310.14 m，最大高度136 m。考慮到大壩填筑料源情況以及壩體上部抗震構造要求，在大壩上、下游壩殼上部布置土工格柵，即自2 510 m高程開始，每填筑2 m堆石(包括過渡層)/鋪設一層土工格柵。

2 土工格柵的特點

土工格柵網格均勻，具有完美的對稱結構，可以保證荷載均勻傳遞;抗拉強度高、延伸率小，從而大大提高了加筋固土效應和承載力，其良好的抗蠕變性、高摩擦系數及強耐腐蝕性，保證了其使用的長期性和高性能。

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

(2)格柵的網眼作用，使土質夾擠在網格內形成機械嚙合作用，從而在土體與網格柵之間產生有效的應力傳遞，從而降低了不均勻沉降。

(3)網面的摩阻力產生了對填筑層的拉力，增強了機構的抗剪切能力，從而有效減少了壩體的側向位移。

(4)格柵具有摩擦系數高、抗拉強度高的特性，可在短時間內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，其技術指標見表1。

表1 聚丙烯雙向拉伸塑料土工格柵技術指標表

3 土工格柵的施工要求

(1)材料鋪設。土工格柵的鋪設是在填筑層碾壓施工結束后進行，鋪設面應壓實平整，要求平整度不大于15 mm，表面嚴禁有碎石、塊石等堅硬突起物。土工格柵應平鋪、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。土工格柵的鋪設應將主受力方向(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，搭接寬度應不小于15 cm，一般每隔10～15 cm應有一個綁扎點，受力方向至少有兩個綁扎點。格柵鋪設定位后應及時填料覆蓋，裸露時間一般不得超過48 h，亦可采取邊鋪設、邊回填流水作業法。

(2)壩殼料的攤鋪、壓實。壩體填料最大粒徑以不超過分層厚度的三分之二為宜。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。

(3)鋪設搭接后的質量檢測。土工格柵鋪設完成后首先進行自檢，其質量要求見表2。

表2 土工格柵鋪設質量要求表

4 施工工藝

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

(1)首先按照設計圖紙要求，精確測放出土工格柵鋪設范圍邊界線。為保證鋪設寬度，上下游兩側各加寬50 cm，將鋪設層整平后用18 t震動碾進行碾壓，不平整的地方人工配合整平。

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

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

(4)正式碾壓前，先進行試碾壓，根據碾壓機械、填筑料及攤鋪厚度等初步確定碾壓遍數、碾壓速度和碾壓方法，壓后進行干密度檢測，取得有關施工參數或經驗，用以指導大面積施工。一般先用18 t震動碾靜壓兩遍，然后按照壩體填筑技術要求進行震動碾壓。

(5)質量檢驗內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、外觀質量等，每一壓實層至少有三個干密度檢測點，檢測點應相互錯開，隨機選定，檢測結果應滿足壩體填筑指標。

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，累計堆放時間不超過3個月，否則必須重新檢測;鋪設時應注意縮短太陽光直接照射的時間，施工時暴露的總時間以一個臺班為宜，同時做好防火工作。不同型號的塑料土工格柵應分開堆放，并在土工格柵上標上各自不同的明顯標記，以防止混用。

(2)土工格柵的質量管理。在選擇原材料時，必須嚴格按照設計要求采用;對進入現場的材料必須進行現場檢測，待其各項性能指標均合格后方可施工。一般應選擇有正規資質的大型生產廠家，同時要求廠家提供土工格柵長期蠕變斷裂強度指標、抗老化性能指標、最小炭黑含量(不小于2%)以及一級權威機構的合格鑒定。

(3)土工格柵的施工。為避免格柵在施工中受到損傷，推土機履帶與土工格柵之間應保持有足夠厚度的填筑層;在鄰近結構面的2 m范圍內，建議用總質量不超過20 t的震動碾進行碾壓作業。填筑過程中，應防止土工格柵移動，必要時采用張拉梁通過格柵網孔對土工格柵施以5 kN的預應力，以抵消填筑層壓縮位移的影響。

6 結語

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揮著不同的功能，如隔離、防滲、加筋補強、過濾排水和防護等。可以相信，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。