土工合成材料在石佛寺水庫中的應用

王修娟

(遼寧省石佛寺水庫管理局，沈陽110166)

1 工程概況

石佛寺水庫樞紐一期工程包括:主壩、副壩、泄洪閘、水庫范圍內遼河支流的改造等工程。設計總庫容為1.85 億m3，滯洪庫容為1.60 億m3，控制流域面積16.48 萬km2，按100 a 一遇洪水標準設計，300 a一遇洪水標準校核，設計防震烈度Ⅶ度。本工程屬圍壩型平原水庫，主副壩總長42.6 km，泄洪閘16 孔總寬248.5 m。閘址處地基主要為砂土、礫砂、基巖。砂土與礫砂屬強透水層，滲透系數為10－2～10－4cm/s。

2 土工合成材料的作用及力學性能

土工合成材料可分為土工織物、土工膜、土工復合材料和土工特種材料，按其作用，可歸納為具有反濾、排水、隔離、加筋、防滲和防護6 類。石佛寺水庫根據工程的需要，選用了多種形式的土工合成材料，材料特性如表1 所示:

表1 石佛寺水庫土工合成材料力學性能匯總表

3 土工合成材料在圍堰中的應用

3.1 圍堰結構

石佛寺一期導流圍堰位于主壩右岸，圍堰的結構形式如下:上游圍堰堰頂寬3 m，下游圍堰堰頂寬度為5.5 m，圍堰平均高度為8 m，縱、橫圍堰總長1 200 m，上、下游坡度分別為1∶3.0和1∶2.5。圍堰采用砂土料修筑，圍堰基礎采用垂直鋪塑方式進行防滲處理，防滲材料采用土工膜，圍堰上游坡面采用復合土工膜防滲，塊石、碎石護坡，下游坡面采用厚25 cm的編織袋裝土護坡，圍堰基礎防滲深度5～10 m。

3.2 意義

基礎防滲體結構主要有水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、高壓帷幕灌注樁等型式，而鋪直鋪塑的造價要比它們都低［1］。石佛寺水庫采用垂直鋪塑與上游坡面土工膜結構組成聯合防滲體，防滲效果顯著，既節約了投資，又滿足了圍堰防滲要求。

4 在堆石排水棱體中的應用

4.1 堆石排水棱體結構

石佛寺水庫主壩段BA0 +419 ～BA3 +706 段，長3.282 km，平均壩高12.1 m，壩頂寬6 m，上下游邊坡均為1∶3.0。BA0 +533 ～BA2 +000 段壩體下游設置貼坡式堆石排水棱體，BA2 +000 ～BA3 +706 段壩體下游設置堆石排水棱體。其結構如圖1。

圖1 排水棱體結構圖

4.2 意義

石佛寺蓄水試驗應急防護工程和生態建設荷花種植工程實施后，為了滿足庫區蘆葦、蒲草和荷花等水生植物生長的需要，水庫正常蓄水位高程為46.20 m，通過近4 a對壩下游外形的監測，壩體沉降很微小，無明顯位移。在長期的滲透壓力下，土工布既防止了土顆粒過量流失而對壩體造成破壞，又保證了滲透水流及時排出壩體，保證了大壩安全運行。

5 在加筋擋土墻中的應用

5.1 土工格柵布置

石佛寺水庫泄洪閘引渠、尾渠護岸工程44.9 m高程以下采用模袋混凝土護坡，右岸上游44.9 ～53.2 m及下游44.9 ～49.0 m采用舒布洛克干壘塊加筋擋土墻護坡，加筋材料采用經編(高強滌綸絲)土工格柵，墻面前端采用400 g/m2土工布、碎石反濾。

5.2 意義

石佛寺水庫土方填筑平均單價為每立29.85元，開挖料回填的價格，加上土工格柵的價格，折合到開挖料中，每立開挖料回填價為14.26 元，泄洪閘墻后開挖料回填量共4.4 萬m3，利用土工格柵加筋后節約投資69 萬元。

可見，利用土工合成材料對粉細砂進行加筋，即解決了黏土筑壩帶來的占用耕地多，土方運距單價高等問題，又解決了棄料處理的難題。對節約工程造價有著重要的意義。

6 在工程護坡中應用

6.1 工程布置

在石佛寺水庫主壩左岸采用土工模袋護坡，其護坡范圍為BA0 +474 ～BB0 +050，共3.282 km，護坡高程為44.5 ～50.25 m。在泄洪閘上游左、右岸土工模袋防護范圍為鋪蓋以上150 m和450 m，防護高程為41.0 ～45.0 m，防護坡度為1∶3，為了防止水流淘刷，引渠左右岸渠底各設4.5 m寬沉排模袋護底。在泄洪閘下游左、右岸防護范圍為防沖槽以下200 m和300 m，另外，在尾渠左右岸分別設置143 m 和243 m長的沉排模袋護底。

6.2 意義

在石佛寺水庫應用土工模袋對坡面和渠底進行防護，具有施工簡便，施工速度快等優點，它取代了傳統的混凝土水下施工先修圍堰再抽水，形成干地后再施工的方法，同時提高了堤壩抗沖刷能力和抗滲能力，達到了固土護坡的良好效果。

7 功能分析

通過對上述土工合成材料幾種主要作用的分析與運用，得出石佛寺水庫所用土工合成材料的總量為35.6 萬m2。其主要作用、使用部位及工程量如表2 所示。

表2 石佛寺水庫土工合成材料功能與用量統計表

可見，在石佛寺水庫工程建設中充分利用了土工合成材料的各種特性。實際上，土工合成材料在作用的機理上，可能是幾種功能同時存在的，只不過是在不同的條件下以一種為主要作用，另一種作用稍差些。

［1］陳毅光．土工合成材料在水庫大壩反濾體中的應用［J］．廣東水利水電，2007(03):66 －67．