土工格柵土枕在治河工程中的應用及優勢分析

周 娜

（康平縣就業局，遼寧 沈陽 110500)

0 引言

作為一種柔性生態河道護坡結構形式，土工格柵土枕有穩定的結構、施工方便、造價成本低、節省土地資源且有著美觀的外形。在治河項目岸坡防護建設中，根據實際地形條件，選用土工格柵土枕形式，能夠有效降低項目成本投資，滿足施工進度要求。經過汛期與凍脹期考驗，結構更加安全穩定，有明顯的防護效果。

1 土工格柵原理

土工格柵是一種二維網狀或三維立體塑料屏柵，通常是由聚丙烯或聚氯乙烯等高分子聚合物熱塑或模壓制而成，其作用機理以分散應力與加筋補強為主。分散應力機理，主要是指土工格柵抗拉強度強，且延伸率低，這一性能促使其與土基構成有機整體，不均勻沉降降低，引起板體效應。該分散機理主要是由格柵制造工藝獨特而成的，此過程中，聚合物長鏈碳氫分子沿拉伸方向有效排列成一條直線[1]；加筋補強機理，主要是指土工格柵抗拔與抗剪能力。該能力的出現的原因有兩方面：一是由于土工格柵自身抗拉強度大，格柵孔眼對土基有一定的嵌鎖作用，土質橫向移動收到約束；二是由于土體反作用力，其表面與土體摩擦作用及格柵肋條與節點阻抗，促使土工格柵抗拔與抗剪力增強，可承受更大的永久變形與疲勞破壞力。

2 土工格柵土枕工藝施工流程

（1）測量放樣。導線點或水準點是該工藝的基準點，在此基礎上進行放線與釘樁，將邊樁外側延伸至用地紅線并固定好。通過水準儀對填挖交界線進行計算測量，注意標記好樁撤線和固定好邊線。

（2）地表清理。主要包含：填方、種植土與樹根，腐蝕性土壤，還有挖方路段超過30 cm厚的草皮圖。地表土清理干凈并在棄土場進行集中堆放。如果地表積水多或自身有水塘，就要先將水分抽干凈，清理淤泥，做好土方運輸再進行回填，最后予以壓實處理[2]。

（3）壓實地表。利用振動壓力機進行碾壓施工，特別要注意交界面碾壓不能少于2遍，用沖擊壓路機平整好場地，然后進行地表壓實。實際施工中，場地平整要與路基沖擊碾壓進行同步施工。

（4）鋪設土工格柵。鋪設施工主要分為底層土工格柵與上層土工格柵兩方面，具體體現為：①底層土工格柵鋪設，交界面碾壓成型后，將其鋪設面清理干凈后，再用釘樁將釘樁交界標記好，對縱向與橫向分別為斷面鋪設土工格柵；②上層土工格柵鋪設，屬于第二層作業面格柵，鋪設位置屬于上路堤頂面，與路床處底標高保持平整，該鋪設過程中，參考底層格柵鋪設方法。

（5）回填。底層與上層土工格柵完成鋪設后，進行填料回填環節。一般，鋪設完成48 h必須要完成回填工作，以防土工格柵長期遭受陽光暴曬。必須注意要根據實際情況，合理區分填料，比如土工格柵層相距8 cm處，回填石材料，且粒徑必須要小于6 cm。

3 土工格柵土枕施工工藝

3.1 單向土枕進占

2011年，寧夏黃河河道治理項目中，平羅四排口壩垛項目施工中，利用單向土工格柵土枕施工工藝，即通過單向土工格柵分別將70多個小編織袋包裹好，構成土枕進占壩垛（詳見圖1）。選用單向格柵，主要在于單向格柵沿某一受力方向進行與傳統草土卷埽。在施工現場進行進占實驗，可發現單向土工格柵土枕進行進占，機械拋投時，極易導致格柵肋條受力不均勻出現斷裂。為保障施工質量，加快進占，利用雙層單向格柵土袋包裹法可有效緩解格柵肋條發生斷裂的幾率，但卻使格柵材料用量加大，相應項目費用增多。由于單向格柵在項目試驗中沒有產生預期的效果，故在后續河道治理項目中暫停使用該施工方法。

圖1 單向土工格柵

3.2 雙向土枕進占

針對土枕進占出現的問題，2011年11月治河項目施工中采用雙向格柵土枕進占方法（詳見圖2），有效預防了格柵斷裂問題。在施工現場進行進占試驗后，因格柵屬于雙向受力，格柵斷裂幾率明顯降低[3]。但推土機進行平推時，推土前鏟極易破壞格柵，由于地面摩擦力太大，導致局部發生斷裂。采用單向或雙向格柵土枕，增設相應的鉛絲籠土枕，并用推土機直接平推，與格柵土枕同步進行進占，進而降低格柵損傷。

圖2 雙向土工格柵

3.3 雙向機械裝土進占

前期采用的單向與雙向格柵土枕，是以人工填裝小編織袋方法為主，裝填效率不高、人力投入大且進占慢，為施工管理與安全生產埋下了很大的隱患。針對這一問題，2012年六頃地與東來點壩垛進占過程中，選用機械裝土取代了傳統的人工裝土辦法，降低了勞務人員使用數量，進占效率得到明顯提高。其具體施工過程為：

（1）制作土枕鋼模。在工程施工中，根據項目實際情況，選用長×寬×高=1.0 m×1.0 m×1.0 m 的鋼模。

（2）裁剪土工格柵網。為了滿足設計要求，提高格柵材料使用效率，裁剪方案確定如下：結合鋼模尺寸，將土工格柵根據3.0 m×4.2 m的尺寸進行人工裁剪。

（3）對編織袋裝土。，通過挖掘機為高密度聚丙烯塑料制成的土工編織袋裝填土料后，用封口機將袋口扎牢固。最后用挖掘機把鋼模起吊到相鄰土工格柵處，并進行循環裝土。

（4）綁扎土工格柵。選用HDPE材料綁扎繩綁扎格柵，利用土工格柵包裹好土袋，采用“之”字形節點綁扎辦法，或是采用曲形針進行綁扎。

（5）拋投格柵土枕。制作好土枕后，為預防推動過程中土枕破壞格柵，利用挖掘機結合水流流速進行進占。格柵土枕進占到壩頭后再進行回裹，直到圓弧段為止。

4 草土埽體與土工格柵土枕技術對比分析

（1）盡管草土埽體施工簡單，但施工工序卻比較復雜，特別是沉卷埽環節；格柵土枕進占是包裹好格柵材料進行機械平推進占，各環節操作比較便捷。

（2）草土埽體進占以人力施工為主，施工環節中需要大量勞動力，施工效率不高；優化升級后的格柵土枕進占施工以機械設備為主，人力成本低，施工效率高。

（3）草土埽需要利用很多稻草制作埽體，隨著稻草價格不斷上漲，購買難，同時機械收割縮短了稻草長度，一定程度上加大了制作難度，對其質量帶來了很大的影響；格柵土枕是用定型產品材料制作的，來源穩定且有保障。

（4）埽體長，且是分層攤鋪，制作場地有要求，對地形坡度也有要求，因此施工受限比較大[4]；而格柵制作，對場地與地形坡度都沒有要求，機械完成土枕拋投，為施工提供了便利。

（5）埽體屬于圓柱體，柔性大，流量較大時進行投放，平衡控制難度大，極易引起埽體彎扭變形，或受水流沖擊影響，發生翻滾豎立甚至折斷被沖走，對進占項目質量與進度帶來了嚴重的影響。相反，格柵土枕體積較小，進占拋投位置準確。

（6）草土埽體進占過程中，人員推埽面積有限，施工擁擠，安全隱患比較大；格柵土枕進占依靠機械設備完成，人員需求量小，有效降低了施工安全隱患。

（7）埽體長時間浸泡于水中，嚴重腐爛，極易引起壩體發生變形沉降，出現裂縫，對防洪安全構成威脅；格柵材料有效彌補了草土埽的缺陷，根據變形觀測結果，沉降變形度非常小，工程效果更加突出。

5 結束語

隨著社會經濟的快速發展，在現代治河項目中，土工格柵土枕因材料能夠有效分散項目施工應力，增強項目結構加筋力，促使治河項目整體施工質量提升。通過與草土埽體技術對比分析，確定土工格柵土枕技術具有絕對的優勢，故在治河項目中，推廣使用土工格柵土枕技術，且土工格柵土枕技術應用良好，對治河項目施工具有重要的現實意義。