土工格室护坡在松塔水电站大坝工程中的应用

杨会峰

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

随着科学的发展和施工技术的不断进步，近年来，采用土工格室对填方边坡（尤其是土质边坡）进行防护在铁路、公路和市政工程中得到了越来越多的应用，均取得了良好的加固和防护效果。目前，此项技术已逐步应用到水利工程建设中。松塔水电站大坝下游坝坡采用土工格室护坡，在保证施工质量和进度的前提下，既达到了预期的坝坡防护效果，又大大节约了工程成本，很值得其他类似工程借鉴。

1 大坝工程概况

松塔水电站大坝为均质土坝，最大坝高62.6m，最大坝底宽度363.1m，坝顶长度523.2m，坝顶宽度10m。大坝上、下游坝坡均设两层马道。上游坝坡为1:2.75、1:3.0、1:3.5，下游坝坡为1:2.75、1:3.0、1:3.25。上游坝坡的低层马道高程以下为50cm厚干砌石护坡，下设过渡层和反滤层；低层马道高程以上为15cm厚预制混凝土块护坡，下设反滤层。下游坝坡为土工格室草皮护坡，土工格室铺设面积约4.5万m2。

2 土工格室的特点及应用范围

2.1 土工格室的特点

土工格室是由聚乙烯塑料制成的片（板）材经高强度超声波焊接而成的三维网状结构材料，利用当地材料、砂子、碎石、泥土等作为填充材料，形成通用结构的组合材料，实现较高的承载能力，既可形成稳定的路基，又可在上面植草绿化和稳定边坡。其主要特点为：

（1）材质轻、耐磨损、化学性能稳定，耐光氧老化、耐酸碱，适用于不同土壤与沙漠等地质条件。

（2）有较高的侧向限制和防滑、防变形能力，可有效地增强路基承载力和起到分散荷载的作用。

（3）具有较高的承载能力和良好的动力学性能，抗冲蚀能力强。

（4）通过改变土工格室的高度、焊点间距等几何尺寸，可满足不同的工程需要。

（5）伸缩自如，运输体积小；连接方便，施工速度快。

（6）施工时可就地取材，从而降低施工成本。

2.2 应用范围

由于土工格室具有其独特的特点和多方面的优点，被广泛应用于众多领域的工程建设中，主要为：稳固铁路与公路路基；公路软地基处理；进行浅水河道治理；管道及下水道的支撑结构；对边坡进行防护和加固，防止滑坡和水土流失；沙漠、海滩和河床、河岸治理等。

3 土工格室的材料选用

在进行土工格室选用时，首先应选用国标产品，其各项技术指标和物理性能指标均应满足相关的质量和技术规范，从而保证产品质量；其次应根据不同的工程需要，选用不同规格尺寸的土工格室。

松塔水电站大坝下游坝坡全部为土质边坡，坡面较长，面积较大。为了能更好地对坝坡进行防护，并结合当地的气候条件和环境，选用GS100-500型土工格室进行坝坡防护。土工格室板材高度为100mm，板材厚度为1.2mm，焊点间距为500mm，单块展开面积为30m2（5m×6m），其展开图见图1。土工格室具体的物理性能见表1。

表1 GS100-500型土工格室物理性能表

4 土工格室护坡施工工艺流程

土工格室护坡的施工内容和工艺较为简单，主要包括：测量放线、坝坡削坡修整、土工格室定位与铺设、土工格室锚固（固定）、回填土料挖运、土料充填，土工格室连接等，其具体的施工工艺流程见图2。

在实际施工中，可根据现场情况分块顺序进行施工，也可根据坡面的大小先连续固定铺设数块土工格室后，再进行土料的铺填。

5 土工格室护坡的具体施工方法

为对大坝下游边坡及时进行防护，防止因雨水冲刷造成严重的水土流失，同时为减小施工难度，土工格室的施工应随坝体土方填筑而进行，其作业面高程一般控制在滞后坝体填筑面高程约2～3m（坡面长约6～9m）为宜。在坡面上进行土工格室的铺设，应从下到上，逐层分块顺序进行。

5.1 测量放线

在坝体土方填筑完成一定高度后，先采用液压反铲挖机对填筑边坡进行粗略削坡，并在削坡过程中，测量人员要跟进控制，使削坡后的坝坡平整度控制在±10cm范围内。而后，测量人员在坡面上再进行精确测量放线，包括坡面高程和土工格室铺设的平面尺寸，并在铺设边界线处打设控制桩，标识高程控制标志。

5.2 坝坡削坡修整

为满足土工格室铺设成型后坝坡面的平整度要求，在进行土工格室铺设前，首先应对先前挖机削坡面（土工格室铺设基础面）进行二次人工精确削坡修整，使削坡后的坡面平整度控制在±3cm以内。削坡前，先根据测量控制桩上标识的高程控制标志精确挂线，为保证各部位的削坡平整度，应同时在对角桩上挂线。挂线后采用人工进行削坡、修面，对原先欠挖部位采用就近的削坡土料及时补填，并进行表面夯实，多余削坡土料先集中堆放在削坡范围外，而后集中装车外运。

5.3 土工格室定位与铺设

待一定面积的坡面经人工削坡修整且平整度满足要求后，即可进行土工格室的定位和铺设。首先进行定位，如果是刚开始进行第一块土工格室的铺设，应根据测量放线结果并结合坡面边线或建筑（构筑）物轮廓边线找出基准线，而后以基准线作为单块土工格室的边线开始定位、铺设。在后续的铺设过程中，则可根据已经铺设的格室边线作为定位标准。铺设时，首先将成捆的单件土工格室成品松开，而后根据其展开面积的大小采用6～8人从四边将土工格室贴着坡面均匀（拉）展开，展开时，要注意土工格室长宽两个方向的用力要尽量均匀，以保证其不会造成单向受力过大，使格室严重变形。待目测格室展开面积内均基本形成长宽均匀的小网格后，先停止拉展，用钢卷尺量测格室长宽两个方向的几何尺寸，待满足单块格室的展开尺寸后，即可进行固定。如不满足要求，及时进行调整，以保证每块格室铺设的平面几何尺寸和横平竖直，外观整齐。

5.4 土工格室锚固（固定）

单块土工格室定位准确后，先采用自制的φ8mm锚筋将格室的四边临时固定，锚筋间距应与格室的焊点间距一致。格室四边固定后，虽整块格室基本上不再会发生平面变形，但为保证土工格室内部充填土料后在坡面上的整体永久稳定性，避免造成整体滑坡，内部（锚固）固定是关键。为此，在填充土料前必须做好土工格室的内部锚固。内部锚固同样采用φ8mm锚筋，锚筋深入坝内长度控制在30cm以上，外露10cm，并将锚筋顶端做成180°弯钩，采用捶打的方法顺焊点部位将锚筋打入坝坡内，使锚筋顶端弯钩内侧与格室板材顶面相贴为宜。为保证锚固强度，约每平方米范围内设置一根锚筋，这样，整块土工格室就被永久、牢固地固定在坝坡坡面上，即完成了单块土工格室的锚固（固定）。

5.5 回填土料挖运

因考虑到坝坡后期绿化的要求，作为土工格室内的填充土料，应为种植土。为此，在工程区附近选择符合种植土质量要求的土料，采用挖机或装载机开采，自卸汽车运输至土工格室施工作业面附近。

5.6 土料填充

根据土料堆放点至填充作业面的距离远近可分别采取不同的方法进行土料的充填。如距离很近，土料就堆放在填充作业面周边，可直接采用人工充填；如因现场条件限制，土料堆放较远，为提高施工效率，拟采用挖机配合人工充填，先采用挖机挖取土料均匀甩至格室网格内，而后人工摊铺、平整。土料充填时，要保证填满每个网格，填土高度应有余量，一般应超出格室板材高度1～2cm，并稍加压实，土料填充成型后表面应力求平整。

5.7 土工格室连接

待一块土工格室施工完成后，接着进行相邻格室的铺设，每两块格室之间采用厂家配置的专用螺栓连接，每个连接处设两道螺栓，以充分保证每两块格室之间的连接牢固性，并能使整个坡面的土工格室连成整体，对坡面进行全面防护。相邻两块格室采用螺栓连接后，便可将开始临时固定四边的锚筋拔除，以重复利用。铺设成型的土工格室见图3。

图3 铺设成型的土工格室外观图

6 土工格室施工中应注意的事项

为保证土工格室护坡的施工质量，在实际施工过程中，应注意以下几个方面：

（1）土工格室应选用正规厂家生产的国标产品，产品到货后，要按相关规范及时进行质量检验，防止厂家提供劣质产品。

（2）在土工格室存放和使用过程中，要加强对材料的保护，避免造成人为破坏，并应防止长期暴晒和冷冻，以防影响产品质量。

（3）当环境温度低于规定的低温脆化温度时应停止施工，以防造成土工格室的低温脆化破坏。

（4）在铺设成型的土工格室表面，避免行人踩踏、堆放重物和重型设备行走，以防破坏格室结构。

7 应用效果与结论

截止2011年11月底，松塔水电站大坝下游坝坡共完成土工格室护坡施工4万m2，完成总量的90%。实践证明，大坝下游坝坡采用土工格室护坡，不仅能保证施工质量和进度，在施工期对坝坡进行有效的防护，而且与原设计的预制混凝土块护坡相比，可节约投资约400万元，经济效益相当可观。同时，该项技术的成功应用受到了建设、监理和设计等参建单位的高度评价和关注，具有良好的社会效应。另外，在施工中积累了较为丰富的施工经验，并总结出一套施工方便且操作性强的施工工艺，可应用到其他同类工程中。