土工格栅在泸定水电站大坝中的应用

李光涛，谭 劲

（中国人民武装警察部队水电第三总队第九支队，四川 成都 611130）

土工格栅作为一种新兴的土工合成材料，因其具有施工方便、工期较短、抗拉强度高、延伸率低、造价较低等优点，在土木工程中得到了广泛应用，目前国内已在铁路、公路、机场、水利水电、港口等方面应用。主要用途是改善土体的工程性能，起到加固和稳定土体的作用。土工格栅用于水利水电大坝工程，并且作为土石坝抗震体系的主要组成部分。

1 工程概况

泸定水电站位于四川省甘孜藏族自治州泸定县境内，为大渡河干流水电梯级开发的第12级，泸定水电站挡水坝为黏土心墙堆石坝，水库正常蓄水位1 378 m，死水位1 375 m，总库容2.195亿m3，调节库容0.22亿m3，具有日调节性能。电站装机4台，总装机容量920 MW。坝顶高程1 385.5 m，最大坝高81.5 m，坝顶长526.7 m，上、下游坝坡均为1∶2，坝顶宽度12.0 m。

为抗震设防需要，根据 《大坝结构布置图》，在大坝过渡区及堆石Ⅰ区（不埋入反滤料区域范围）设置土工格栅，铺设底高程为1 350 m，竖向每2 m铺设一层，铺设顶高程为1 382 m，共17层。

2 土工格栅特点

土工格栅网格均匀，具有完美的对称结构，可以保证荷载均匀传递，抗拉强度高、延伸率小，保证了其使用的长期性。

（1）高分子成定向线性状态并形成分布均匀、节点强度高的网状整体性结构。此种结构具有相当高的抗拉强度和刚性，给土壤提供了理想的力的承担和扩散的连锁系统。

（2）单向塑料土工格栅的突出优点是在长期持续载荷作用下变形（蠕变）的倾向很小，抗蠕变强度大大优于其他材料的土工格栅，对于提高工程使用寿命具有重要作用。

（3）格栅网孔与土体之间的咬合和互锁作用，构成了一个高效的应力传递机构，使局部载荷能迅速有效地扩散到大面积的土体中去，从而降低局部破坏应力，提高工程使用寿命。

（4）土工格栅具有摩擦系数高、抗拉强度高的特性，可在短时间内承受较大荷载的作用，增快填筑速度并缩短工期。

3 施工工艺流程

土工栅格铺设施工工艺流程为：基础面整平→土工格栅铺设→搭接、绑扎、固定→检查验收→坝料填筑→端头包裹处理。

3.1 基础面整平

按照设计图纸要求，测量队跟进测量放线精确测放出土工格栅铺设范围边界线、严格控制高程及平整度，铺设面整平后，采用18 t振动碾按照坝体填筑参数要求进行碾压。

3.2 土工格栅铺设

考虑到心墙区填筑道路正常运行的要求，上下游堆石区土工格栅铺设采取分左右两区进行铺设。测量队按照设计图纸进行铺设桩号放线。杜绝一切施工车辆和施工机械行驶或停放在已铺好的土工格栅上，施工中随时检查土工格栅的质量，发现有折损、刺破、撕裂等损坏时，视程度修补或更换。

3.3 搭接连接

按照原设计铺设时，应沿上、下游坝坡面留出一定的包裹长度，在格栅上层堆石填筑完成后，清理并平整坡面，沿坡面进行包裹并与上层格栅搭接，搭接长度不小于3 m，现场施工中坡面的土工格栅容易被填筑料破坏，不能保证土工格栅施工质量，也不能保证坡面位置碾压质量。因此，泸定水电站对土工格栅的搭接进行了优化设计，前一层土工格栅搭接面处预留3 m宽（暂不进行填筑覆盖），后一层土工格栅延伸至前一层土工格栅并与其搭接，搭接宽度为3 m。搭接完毕之后再在搭接处进行填筑施工，见图1。其优点在于既能满足搭接的规范要求，又能保证坡面位置的碾压质量达到规范要求。

图1 土工格栅施工优化示意（单位：m）

3.4 土工格栅验收

按垂直坝轴线方向，每半区铺设完成后进行验收，质量检验内容包括土工格栅铺设的长度、宽度、均匀程度、平展度、连接方式、外观质量等，检测点应相互错开，随机选定，检测结果应满足坝体填筑指标。

3.5 坝料填筑

土工格栅验收合格后，及时进行坝料填筑，避免土工格栅长时间暴晒。坝料中的块体的最大块径，以不超过分层厚度的2/3为宜。当格栅铺好后，先在两端摊铺填料，将格栅固定，再向中部推进。严禁车辆、机械在铺设好的土工格栅上行走。

3.6 端头包裹处理

用反铲每2 m修坡一次，修坡完毕后，将预留土工格栅向上翻转，预留段水平搭接长度为3 m。

4 泸定水电站大坝土工格栅的要求

4.1 土工格栅材料技术指标及要求

根据中国水电顾问集团成都勘测设计研究院的“关于大坝填筑土工格栅的施工技术要求”，土工格栅材料技术指标及施工要求如下：

（1）土工格栅应采用双向抗拉型土工格栅。每幅格栅内的网眼边长宜控制在120～160 mm范围，幅宽约5 m，卷长30～50 m。

（2）土工格栅纵向（主拉力向）极限抗拉强度，每延米纵向拉伸屈服力应不小于100 kN。

（3）土工格栅纵向伸长率为2%时，其每延米抗拉强度应不小于40 kN。

（4）土工格栅横向极限抗拉强度，每延米横向拉伸屈服力不小于50 kN。

（5）土工格栅横向伸长率为2%时，其抗拉强度应不小于30 kN；土工格栅单条的抗拉强度应≥200 MPa。

（6）土工格栅横、纵向屈服伸长率≤8%。

（7）土工格栅埋设在强度较高的硬质堆石体内，要求材料具备较高的抗折、抗冲击能力，土工格栅在堆石的撞击和碾压机具的冲击作用下不会产生断裂，并保持原有的强度和延伸率。

（8）土工格栅要求在纵、横两个方向均具有一定强度和抵抗变形的能力。在两个方向受力后，应不产生脱落和较大的变形。尤其格栅在各种受力条件下保证较强的整体性和一定的抗拉强度，土工格栅横向连接应采用双向连接。

（9）抗紫外线能力、化学稳定性和生物稳定性等应满足相关规程规范的要求。

（10）为增强格栅对回填料的崁锁，提高坝体抗蠕变能力，采用单根格栅肋带极限抗拉强度较高，确保格栅纵、横向有较大的孔径。

4.2 土工格栅施工技术要求

4.2.1 材料抽检

检测其物理、力学性能、耐久性等，监理工程师按质检规程进行抽检，一般每5～8 t抽检1组（特殊情况适当增加），并提交正规的检测报告。

4.2.2 材料铺设

土工格栅的铺设在上一填筑层碾压施工结束后进行，铺设面应压实平整，不能有坚硬凸出物和尖锐物存在，并确保铺设面为细料。土工格栅应平铺、拉直、张紧，不能有褶皱，然后用插钉固定，不得重叠、卷曲、扭结。土工格栅铺设的主受力方向应与坝轴线正交，横向平行坝轴线，长度符合施工图纸要求。连接应由经过技术培训的专业人员负责。

土工格栅铺设时，应沿上、下游坝坡面留出一定的包裹长度，在格栅上层堆石填筑完成后，清理并平整坡面，沿坡面进行包裹并与上层格栅搭接，搭接长度不小于3 m，搭接处应绑扎牢固，土工格栅纵、横向搭接宽度不小于15 cm，一般每隔10～15 cm应有1个绑扎点，受力方向至少2个绑扎点。多层铺设时，上、下层搭接应错缝布置。格栅铺设好后应及时覆盖，一般不超过2 d。

土工格栅的铺设应与坝体填筑同步，土工格栅铺设前，应在坝体堆石经静碾压实后方可铺设土工格栅材料（经碾压后的堆石面，纵横2 m范围内要求最大起伏差小于10 cm），填筑上部堆石料。

4.2.3 坝壳料的采集、摊铺、压实

坝料中块体的最大块径，以不超过分层厚度的2/3为宜。当格栅铺好后，先在两端摊铺填料，将格栅固定，再向中部推进。碾压时第一遍先轻压，从格栅中部逐步压向尾部，再碾压靠近坝坡部位，碾压时压轮不能直接与格栅接触，轻压后再全面碾压。

5 施工中的注意事项

（1）土工格栅的保管。土工格栅是一种土工合成材料，遇紫外线易老化，因此，土工格栅应堆放在通风遮光的室内或用遮阳布覆盖。

（2）做好劳动保护用品的发放和使用工作，防止安全事故的发生。铺设人员须着软底鞋进入土工格栅铺设区。

（3）按照有关文明施工规定保持文明的施工环境，保证 “工完、料尽、场地清”，并在危险部位将悬挂警示标志。

（4）针对聚丙烯塑料类制品易燃性，编制堆放场消防预案。

6 结语

土工格栅是一种新型的岩土工程材料，具有重量轻、易搬运、强度高、抗腐蚀、运输方便和价格低廉等优点。近年来，土工格栅在水利水电工程中的应用越来越广泛，其在不同的应用场合发挥着不同的功能。可以相信，在未来的水利水电工程建设中，土工格栅的应用前景将更加广泛。