两河口水电站土工格栅加筋土边坡施工

苏 海

(两河口水电站开挖工程Ⅱ标施工项目部，四川 雅江，626450)

1 工程概述

两河口水电站开挖工程Ⅱ标施工场地布置在两河口隧道出口下游侧附近，平整后使用面积约15000m2，场地高程2640m～2637m。

本工程项目场地内地形起伏大、岸边地形陡峻、沟壑发育，采用浆砌石或混凝土挡土墙等传统的支挡结构进行场地平整，挡土墙高度局部段超过15m，设计、施工难度均较大，工程量也较大，工程造价高。借鉴某工程场地平整采用土工格栅加筋土边坡的形式，以及国内相关工程经验，结合本项目地形、地质条件、场地平整面积、边坡的高度及场地安全等方面综合考虑，土工格栅加筋土边坡结构形式适应于本工程项目。相对传统的支挡结构，土工格栅加筋土结构具有施工方法简单、施工工期短、适应地基变形能力强、边坡系数大、造价较低等优点，特殊情况下能解决传统支挡结构无法或难以解决的工程问题。

通过多次勘察现场，反复修改、优化设计后，其场地前缘采用土工格栅加筋土边坡的形式，加筋土边坡高度H≤20m，断面形式为边坡1∶0.1加筋挡墙+底部重力式挡墙，自坡顶往下每10m设2m宽马道;加筋土边坡高度H＞20m，断面形式为边坡1∶0.36加筋边坡+底部重力式挡墙，自坡顶往下每10m设1m宽马道;场地后缘为开挖形成场地，后缘开挖岩石边坡为1∶0.5，覆盖层边坡为1∶0.75，进行系统的喷锚支护，开挖边坡底部采用仰斜式挡墙进行护坡。场地前缘土工格栅区及回填区均要进行碾压，场地顶面以下5.0m范围内压实系数≥0.95，5.0m范围以外区域压实系数≥0.93。

2 主要方法及措施

2.1 施工顺序

临时道路修建→施工放线→截水沟施工→基础土方开挖→边坡喷锚施工工作面→支护施工后下步开挖→混凝土重力式挡墙施工→加筋土边坡施工→坡面防护。

2.2 边坡开挖支护施工

首先放出开挖边线，对开挖边线3m范围内的植被、危险源采用人工配合和反铲的方式进行清理。植被清理完成后，在开挖边线水平5m距离采用手风钻进行钻孔爆破开挖截水沟，然后人工砌筑M10浆砌石。

边坡自上而下分层梯段开挖，从下游向上游分段进行。岩石开挖边坡坡比为1∶0.5，覆盖层开挖边坡坡比为1∶0.75，梯段高度8m～10m，采用QZJ－100B潜孔钻预裂钻孔，孔间距为0.8m～1.0m，梯段爆破采用CM351钻孔，人工装药爆破。

开挖完成后，及时进行边坡支护。边坡喷混凝土前，应清除表面松动岩体，验收合格后方可进行喷锚及排水孔施工。

2.3 混凝土挡墙施工

江边植被清理完成后即进行临时施工道路修建。临时施工道路宽4.5m，长度约100m，采用反铲修整局部进行回填，完成后进行挡墙基础开挖。挡墙基础埋深不小于1m，台阶式基础的台阶宽度高度均为1m，采用人工配合反铲开挖，局部进行爆破。挡墙按照地形分段分层浇筑，分段长度10m～12m，段间设置沉降缝，分层高度1.5m～3m。混凝土采用滚筒式搅拌机现场拌制，模板采用组合钢模板局部木模补缝，溜槽入仓。

2.4 加筋土边坡施工

2.4.1 材料要求

根据工程地质特点，结合场地使用功能，本工程项目采用单向土工格栅，单向土工格栅需满足《土工合成材料应用技术规范》(GB50290－98)、《交通工程土工合成材料土工格栅》(JT/T480－2002)和《土工合成材料塑料土工格栅》(GB/T17689－2008)等规程、规范的要求外，还应满足以下要求:

(1)土工格栅的原材料为高密度聚乙烯(HDPE)，为原始粒状原料，严禁采用粉状和再造粒状颗粒原料;

(2)单向土工格栅为在整体的板材上精密冲孔，再定向拉伸后形成。工艺上的这种拉伸作用非常重要，它使聚合物分子重新定向排列，使格栅的性能极大改善，一是可提高材质强度，使节点的整体性更好;二是提高了抗拉模量，使得格栅在低应变时就能发挥出高抗拉强度的性能;三是长期的蠕变实验证明，经过拉伸处理的高密度聚乙烯格栅，在长期持续荷载作用下蠕变强度的衰减趋势大幅度降低，使加筋的可靠性得到保证;

(3)在20℃下用宽条法测试，测试时的拉伸速率为试样长度的20%/min;

(4)在施工中所采用的材料必须满足长期蠕变强度要求，必须具有高温实测数据，其对应转换时间超过设计年限;

(5)格栅节点强度不小于肋条强度的95%。单向土工格栅是由纵向的肋条和横向的横档一起形成的网格状结构，其节点的强度要高，才能把横档受到的作用力通过节点传给纵向肋条，反之亦然。因此，节点必须整体性好，节点强度大于或等于肋条强度，这样格栅的纵向抗拉强度才不会在节点处有损失;

(6)土工格栅的碳黑含量不小于2%。足够的、分布均匀的、粒径小于25纳米的碳黑颗粒，可以在格栅表面形成无数的“小镜面”，可以将紫外线反射出去，从而避免紫外线对格栅的伤害。由于肉眼无法目测实际的碳黑含量，因此必须对产品进行严格的碳黑含量检测;

(7)抗化学、生物影响的折减系数为1;

(8)格栅采用连接棒连接，连接处必须是100%强度连接，其强度不能在连接处有任何损失。连接棒的连接强度是材料在横向受格栅剪切力时能够满足连接要求，而不是材料纵向能够提供的强度。

2.4.2 施工方法

在加筋土边坡施工前，严格按照设计要求选择土工格栅材料。厂家提供的检测试验资料及具有第三方认证的证书或评价报告，必须具有高温实测数据，其对应转换时间超过设计年限。

(1)开挖基床至底层格栅铺设标高。清除杂物，按底层格栅铺设标高开挖并平整基底，检验基础持力层。当地面横坡陡于1∶5时，必须开挖成台阶状，台阶宽度不小于2m。土方开挖发现地下水水量较大或流砂严重时，应立即停止开挖，待采取有效的止水措施后方可继续施工。岩层的爆破开挖采取有效措施，避免或减少爆破对支护结构的影响，确保开挖过程中岩(土)体的稳定性;

(2)铺设第一层(下)筋材。按要求剪出底层加筋格栅，按规定位置铺设，并预留出格栅反包所需的长度(约1.5m)。各层筋材必须保持水平且互相平行铺设，土工格栅必须按图纸要求的位置、长度及方向进行铺设。格栅铺设时卷长方向垂直于边线，平顺展铺，拉紧勿使皱褶，并在铺设的格栅上每隔1.5m～2.0m用“U”型钉固定地面，防止筋材被风吹掀起，防止填土时位移。筋材铺好后，尽快分层碾压夯实回填土。回填前检查有无损伤(如孔洞、撕裂等)，如有损伤及时补救。筋材端部按设计要求回折，回折长度为1.5m;

(3)分层碾压夯实回填土。在底层格栅上、土袋后填铺一定量的土，格栅另一自由端用张拉梁拽紧格栅，并压上填土，在筋材上按规定厚铺土。铺设时下层填料应平整密实，不得与硬质尖锐棱角的粒料直接接触。按照相关要求，两道主筋土工格栅间的加筋土填料设计厚度为60cm，分层碾压每层压实后的厚度为40cm，碾压直至下一主加筋层。填土施工时采用履带式反铲，将填土均匀摊铺在土工格栅上。为了避免格栅在施工中受到损伤，机械履带与格栅之间持有15cm厚的填土层。在临近结构面的1.5m范围内，采用振动夯进行压实填土。近坡肩处用轻碾，填土过程中防止筋材移动，近坡面处用轻型压实机械，以保持坡面平整。控制填料含水率Wop为最佳含水率(±2)%，场地设计地面以下5m范围内压实系数≥0.95，5m以下压实系数≥0.93。压实机械不得采用羊角碾;

(4)采用符合设计要求的生态袋，内部填充耕植土，人工码放。耕植土从周边地区运至施工现场，将反包格栅反包住土袋(土袋内装有混有草种的耕植土)并将它铺放在填土上;

(5)裁剪并按要求定位铺放加筋格栅，用设计要求的土工连接棒将这层加筋格栅与反包格栅连接在一起;

(6)用通过格栅网孔而钩住格栅的张拉梁对加筋格栅施加张拉力，绷紧格栅之间的连接并使其之下结构面上的反包格栅绷紧;

(7)在保持张拉格栅的同时，在格栅上填铺一层填土，以保证张拉设备移去后格栅不会回缩;

(8)释放张拉力并移去张拉梁;

(9)重复以上步骤，直至完成符合设计要求的全部填土施工。

3 经验总结

3.1 转角处土工格栅铺设

3.1.1 在外转角处，土工格栅分别沿坡面线水平铺设。对于外转角处土工格栅未铺设到的缺口，允许的最大缺口距离为10cm，否则应在缺口处水平加铺土工格栅。

3.1.2 在内转角处，土工格栅铺设时会在局部区域产生重叠，此时土工格栅应分别垂直于各自的坡面线水平铺设，并且确保土工格栅张紧，不允许有褶皱，必要时可采取措施固定土工格栅于填土层表面。重叠的格栅间宜加土隔开，尽量避免格栅大面积直接重叠。

3.2 最顶层土工格栅应有足够长，完全埋在填土下面，并应保证填土具有足够约束力可以永久锚固格栅。

3.3 填料从中心向外侧对称填铺，平面上使其形成中凸形，使筋材一直受拉，填铺厚度按设计要求，不能过高，防止局部下陷。

3.4 采用轻型施工机械碾压，施工机械形成的车辙不超过7cm～8cm。碾压设备对填土边缘碾压困难时，也可适当超填，而后采用传统方法处理。

3.5 坡面和坡体排水。加筋土边坡设计和施工是建立在坡面、坡体良好的排水保证基础上的，因此施工时应根据实地情况采用合理措施确保水能及时顺利排出，以防积水危及边坡稳定。坡顶汇集的水可通过纵坡引至总排水沟排走。

3.6 不同型号的土工格栅应分开堆放，并应作出明显标记，以防混用。

3.7 在施工过程中安排专人测量边坡变形情况，并做好记录，以判定边坡稳定性。

3.8 雨季加强对土料含水率的检测，确保回填碾压料含水率满足施工要求。

4 结语

本工程采用土工格栅加筋土施工方法，为开挖工程和后续施工提供了场地，其施工场地虽然经历一个雨季后有20cm～40cm的沉降，但已达到了原设计目的，即重点解决了两河口水电站工程施工场地狭窄的问题。本项目施工场地平整，通过对土工格栅加筋土边坡的研究和施工过程控制，节省了大型施工场地平整施工费用，并为其他类似工程提供了有力的技术支持和施工经验，可在类似工程施工中推广。