土工格栅土枕在治河工程中的应用及优势分析

周 娜

（康平县就业局，辽宁 沈阳 110500)

0 引言

作为一种柔性生态河道护坡结构形式，土工格栅土枕有稳定的结构、施工方便、造价成本低、节省土地资源且有着美观的外形。在治河项目岸坡防护建设中，根据实际地形条件，选用土工格栅土枕形式，能够有效降低项目成本投资，满足施工进度要求。经过汛期与冻胀期考验，结构更加安全稳定，有明显的防护效果。

1 土工格栅原理

土工格栅是一种二维网状或三维立体塑料屏栅，通常是由聚丙烯或聚氯乙烯等高分子聚合物热塑或模压制而成，其作用机理以分散应力与加筋补强为主。分散应力机理，主要是指土工格栅抗拉强度强，且延伸率低，这一性能促使其与土基构成有机整体，不均匀沉降降低，引起板体效应。该分散机理主要是由格栅制造工艺独特而成的，此过程中，聚合物长链碳氢分子沿拉伸方向有效排列成一条直线[1]；加筋补强机理，主要是指土工格栅抗拔与抗剪能力。该能力的出现的原因有两方面：一是由于土工格栅自身抗拉强度大，格栅孔眼对土基有一定的嵌锁作用，土质横向移动收到约束；二是由于土体反作用力，其表面与土体摩擦作用及格栅肋条与节点阻抗，促使土工格栅抗拔与抗剪力增强，可承受更大的永久变形与疲劳破坏力。

2 土工格栅土枕工艺施工流程

（1）测量放样。导线点或水准点是该工艺的基准点，在此基础上进行放线与钉桩，将边桩外侧延伸至用地红线并固定好。通过水准仪对填挖交界线进行计算测量，注意标记好桩撤线和固定好边线。

（2）地表清理。主要包含：填方、种植土与树根，腐蚀性土壤，还有挖方路段超过30 cm厚的草皮图。地表土清理干净并在弃土场进行集中堆放。如果地表积水多或自身有水塘，就要先将水分抽干净，清理淤泥，做好土方运输再进行回填，最后予以压实处理[2]。

（3）压实地表。利用振动压力机进行碾压施工，特别要注意交界面碾压不能少于2遍，用冲击压路机平整好场地，然后进行地表压实。实际施工中，场地平整要与路基冲击碾压进行同步施工。

（4）铺设土工格栅。铺设施工主要分为底层土工格栅与上层土工格栅两方面，具体体现为：①底层土工格栅铺设，交界面碾压成型后，将其铺设面清理干净后，再用钉桩将钉桩交界标记好，对纵向与横向分别为断面铺设土工格栅；②上层土工格栅铺设，属于第二层作业面格栅，铺设位置属于上路堤顶面，与路床处底标高保持平整，该铺设过程中，参考底层格栅铺设方法。

（5）回填。底层与上层土工格栅完成铺设后，进行填料回填环节。一般，铺设完成48 h必须要完成回填工作，以防土工格栅长期遭受阳光暴晒。必须注意要根据实际情况，合理区分填料，比如土工格栅层相距8 cm处，回填石材料，且粒径必须要小于6 cm。

3 土工格栅土枕施工工艺

3.1 单向土枕进占

2011年，宁夏黄河河道治理项目中，平罗四排口坝垛项目施工中，利用单向土工格栅土枕施工工艺，即通过单向土工格栅分别将70多个小编织袋包裹好，构成土枕进占坝垛（详见图1）。选用单向格栅，主要在于单向格栅沿某一受力方向进行与传统草土卷埽。在施工现场进行进占实验，可发现单向土工格栅土枕进行进占，机械抛投时，极易导致格栅肋条受力不均匀出现断裂。为保障施工质量，加快进占，利用双层单向格栅土袋包裹法可有效缓解格栅肋条发生断裂的几率，但却使格栅材料用量加大，相应项目费用增多。由于单向格栅在项目试验中没有产生预期的效果，故在后续河道治理项目中暂停使用该施工方法。

图1 单向土工格栅

3.2 双向土枕进占

针对土枕进占出现的问题，2011年11月治河项目施工中采用双向格栅土枕进占方法（详见图2），有效预防了格栅断裂问题。在施工现场进行进占试验后，因格栅属于双向受力，格栅断裂几率明显降低[3]。但推土机进行平推时，推土前铲极易破坏格栅，由于地面摩擦力太大，导致局部发生断裂。采用单向或双向格栅土枕，增设相应的铅丝笼土枕，并用推土机直接平推，与格栅土枕同步进行进占，进而降低格栅损伤。

图2 双向土工格栅

3.3 双向机械装土进占

前期采用的单向与双向格栅土枕，是以人工填装小编织袋方法为主，装填效率不高、人力投入大且进占慢，为施工管理与安全生产埋下了很大的隐患。针对这一问题，2012年六顷地与东来点坝垛进占过程中，选用机械装土取代了传统的人工装土办法，降低了劳务人员使用数量，进占效率得到明显提高。其具体施工过程为：

（1）制作土枕钢模。在工程施工中，根据项目实际情况，选用长×宽×高=1.0 m×1.0 m×1.0 m 的钢模。

（2）裁剪土工格栅网。为了满足设计要求，提高格栅材料使用效率，裁剪方案确定如下：结合钢模尺寸，将土工格栅根据3.0 m×4.2 m的尺寸进行人工裁剪。

（3）对编织袋装土。，通过挖掘机为高密度聚丙烯塑料制成的土工编织袋装填土料后，用封口机将袋口扎牢固。最后用挖掘机把钢模起吊到相邻土工格栅处，并进行循环装土。

（4）绑扎土工格栅。选用HDPE材料绑扎绳绑扎格栅，利用土工格栅包裹好土袋，采用“之”字形节点绑扎办法，或是采用曲形针进行绑扎。

（5）抛投格栅土枕。制作好土枕后，为预防推动过程中土枕破坏格栅，利用挖掘机结合水流流速进行进占。格栅土枕进占到坝头后再进行回裹，直到圆弧段为止。

4 草土埽体与土工格栅土枕技术对比分析

（1）尽管草土埽体施工简单，但施工工序却比较复杂，特别是沉卷埽环节；格栅土枕进占是包裹好格栅材料进行机械平推进占，各环节操作比较便捷。

（2）草土埽体进占以人力施工为主，施工环节中需要大量劳动力，施工效率不高；优化升级后的格栅土枕进占施工以机械设备为主，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体，随着稻草价格不断上涨，购买难，同时机械收割缩短了稻草长度，一定程度上加大了制作难度，对其质量带来了很大的影响；格栅土枕是用定型产品材料制作的，来源稳定且有保障。

（4）埽体长，且是分层摊铺，制作场地有要求，对地形坡度也有要求，因此施工受限比较大[4]；而格栅制作，对场地与地形坡度都没有要求，机械完成土枕抛投，为施工提供了便利。

（5）埽体属于圆柱体，柔性大，流量较大时进行投放，平衡控制难度大，极易引起埽体弯扭变形，或受水流冲击影响，发生翻滚竖立甚至折断被冲走，对进占项目质量与进度带来了严重的影响。相反，格栅土枕体积较小，进占抛投位置准确。

（6）草土埽体进占过程中，人员推埽面积有限，施工拥挤，安全隐患比较大；格栅土枕进占依靠机械设备完成，人员需求量小，有效降低了施工安全隐患。

（7）埽体长时间浸泡于水中，严重腐烂，极易引起坝体发生变形沉降，出现裂缝，对防洪安全构成威胁；格栅材料有效弥补了草土埽的缺陷，根据变形观测结果，沉降变形度非常小，工程效果更加突出。

5 结束语

随着社会经济的快速发展，在现代治河项目中，土工格栅土枕因材料能够有效分散项目施工应力，增强项目结构加筋力，促使治河项目整体施工质量提升。通过与草土埽体技术对比分析，确定土工格栅土枕技术具有绝对的优势，故在治河项目中，推广使用土工格栅土枕技术，且土工格栅土枕技术应用良好，对治河项目施工具有重要的现实意义。