橡膠壩壩袋氣鼓問題的處理方法

顧東?！↑S舟明

摘要：施工、運(yùn)行期間防止空氣進(jìn)入橡膠壩壩袋是消除壩袋氣鼓的關(guān)健，從進(jìn)水泵水源自動(dòng)補(bǔ)償后排出的空氣是產(chǎn)生氣鼓問題的主要因素，充水管、排水管與溢流管的合理設(shè)置是解決氣鼓的方法。

關(guān)健詞：壩袋氣鼓；原因分析；處理措施

1 產(chǎn)生充水式橡膠壩壩袋氣鼓問題原因分析：

我公司自1998年始至今，前后在浙江省范圍內(nèi)承建了像嵊州市艇湖水利樞紐工程、嵊州市南山灌區(qū)橡膠壩工程、奉化市縣江橡膠壩、奉化市湖山橡膠壩改建工程等十多只橡膠壩工程，其中湖山橡膠壩、艇湖水利樞紐工程橡膠壩等工程單跨長(zhǎng)度均超過60米，屬于壩體較長(zhǎng)一類。而我也有幸參與了公司所承建的大部分大跨度橡膠壩工程，也多次到不同地點(diǎn)的橡膠壩工程進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)橡膠壩壩袋氣鼓問題是比較普遍存在的問題，而這個(gè)現(xiàn)象的存在，極大地影響了橡膠壩工程的美觀效果及壩袋的使用壽命。

橡膠壩壩袋產(chǎn)生氣鼓的原因主要是由于橡膠壩充水壩袋內(nèi)有空氣的存在，而橡膠壩在多數(shù)時(shí)間上壩頂需要溢流，溢流時(shí)由于沒有空氣的單位充水?dāng)嗝姹扔锌諝獾膯挝怀渌當(dāng)嗝嬖谧灾厣洗?，使沒有空氣的單位充水?dāng)嗝鎵未扔锌諝獾膯挝怀渌當(dāng)嗝鎮(zhèn)认蛎浟Υ螅@種壓力的存在，使壩袋的頂（推）高程度產(chǎn)生了差別，導(dǎo)致無空氣斷面比有空氣斷面上的高程低，同時(shí)因單位斷面的過水流量因高差的不同，進(jìn)一步加大了無空氣斷面的過水深度，從而促使有空氣斷面在壩頂形成氣鼓。

2 充入空氣的原因：

充水式橡膠壩理論上壩體內(nèi)充水而沒有空氣，即使在壩袋的施工安裝時(shí)，也可以通過空氣孔將壩體內(nèi)的空氣排凈。但壩袋的氣鼓問題確實(shí)存在，究其原因，有以下幾點(diǎn)：

充水水泵功率過大，且水泵有自動(dòng)補(bǔ)償功能。充水水泵功率過大主要體現(xiàn)在橡膠壩往往擔(dān)負(fù)在幾小時(shí)內(nèi)蓄水到城區(qū)供蓄水要求的水位，這就促使水泵的配備要求在規(guī)定時(shí)間完成壩袋的充水，而壩越長(zhǎng)，其配置的水泵功率越大，但在橡膠壩壩袋放空后，其進(jìn)水池的進(jìn)水高程與壩體底板基本持平，按常規(guī)其進(jìn)水深度不足1米，大功率水泵抽水后導(dǎo)致進(jìn)水池供水不足，水泵在從滿負(fù)荷變到空載時(shí)會(huì)將部分空氣吸管水泵內(nèi)，并終將空氣充水壩袋內(nèi)。

水泵有自動(dòng)補(bǔ)償功能是指水泵進(jìn)入空氣后，形成空載，但進(jìn)水池水源恢復(fù)時(shí)，會(huì)將泵體內(nèi)的空氣從出水口自動(dòng)排出，并恢復(fù)抽水，這樣在低水頭時(shí)因供水不足會(huì)有空氣不斷送入壩袋內(nèi)。

從排水管中空氣倒流。發(fā)生這種情況主要是由于排水管出口設(shè)在下游護(hù)坦上或下游常水高程以上。因?yàn)橄鹉z壩具有不阻洪的特性，在設(shè)計(jì)上有非常情況下將水排出的要求，也就是不能啟用排水泵時(shí)，也能將壩袋內(nèi)的水利用自身壓力在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)排出，這就促使排水口設(shè)置在下游護(hù)坦上或消力池邊墻較高的位置，以防止淤積物將其堵塞。而出水口位置的抬高后，出水口暴露空氣中，自排水流量小到一定程度后，空氣會(huì)從排水口進(jìn)入后經(jīng)由排水管道倒流入壩袋。而在正常在使用時(shí)，啟動(dòng)排水水泵來排壩袋內(nèi)的水的方法很少采用，基本上采用經(jīng)濟(jì)的自排方式，這樣也使從排水管流入空氣的機(jī)會(huì)大大增加。

從溢流管內(nèi)進(jìn)入空氣。這種情況發(fā)生機(jī)會(huì)相對(duì)會(huì)小一些，主要是由于排水泵在非正常開啟后，對(duì)壩袋內(nèi)水實(shí)行強(qiáng)排，而當(dāng)壩袋內(nèi)的水位降到一定程后（如底板以上0.5米時(shí)），會(huì)造成對(duì)排水泵的供水不足，在靠水泵側(cè)水帽局部地段產(chǎn)生真空，這個(gè)時(shí)候，溢流管會(huì)從溢流作用變?yōu)橥庾饔?，向壩袋充入空氣?/p>

以上三種情況是壩體內(nèi)進(jìn)空氣的主要原因，空氣的進(jìn)入勢(shì)必導(dǎo)致氣鼓現(xiàn)象的產(chǎn)生。按多年的施工經(jīng)驗(yàn)，在壩長(zhǎng)超過50米，因充水時(shí)紊流運(yùn)動(dòng)和溢流時(shí)壩體的上下游擺動(dòng)作用，會(huì)將壩內(nèi)的空氣集中在壩體的某個(gè)部位形成氣鼓，極不易排出，不僅影響橡膠壩的美觀，氣鼓位置也因經(jīng)常性的隆出水位，與空氣接觸，長(zhǎng)時(shí)間接受太陽裸曬，進(jìn)一步加劇橡膠壩的老化，對(duì)橡膠壩是一種潛在的危害。

3 相關(guān)的措施：

橡膠壩在某種意義講，是城市的一道風(fēng)景線，建一座美觀、大方、堅(jiān)固耐用的橡膠壩是每一個(gè)參建者的心愿，現(xiàn)就如何消除壩袋氣鼓談幾點(diǎn)想法：

改善進(jìn)水設(shè)施。盡量改進(jìn)進(jìn)水池的進(jìn)水流量，擴(kuò)大地進(jìn)水池入口斷面和降低進(jìn)水管高程，以使水泵獲得較大的流量；優(yōu)化水泵的選型，可考慮變頻、變極調(diào)速水泵的，即在不同水位時(shí)用不同的轉(zhuǎn)速來改進(jìn)水泵的流量從而合理調(diào)度進(jìn)水量，盡可能減少空氣吸入；也可考慮用雙向泵，即所選水泵為充水、排水結(jié)合，這樣就可降低所選用水泵的功率，如水位低、進(jìn)水量較小時(shí)，啟動(dòng)一臺(tái)水泵，在水位較高時(shí)，啟動(dòng)兩臺(tái)，而在排水時(shí)又可以同時(shí)啟動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)排。

改進(jìn)溢流系統(tǒng)和充排水系統(tǒng)?，F(xiàn)有橡膠壩大都為充水、排水為同一系統(tǒng)進(jìn)行考慮，而將溢流系統(tǒng)獨(dú)立出來。其實(shí)上述各系統(tǒng)可以結(jié)合起來考慮，如將溢流管與充排水主管連通，其連接位置為距進(jìn)水水泵的出水口5米以上，溢流管與充排水主管連接用擴(kuò)散管，以保證進(jìn)水管內(nèi)的氣泡充分上浮后，從溢流管全部排出，而強(qiáng)行排水時(shí)，溢流管可以直接進(jìn)行空氣補(bǔ)償，不再經(jīng)過壩袋進(jìn)行補(bǔ)償。而在設(shè)計(jì)、施工中，將溢流管與充排水管結(jié)合起來，應(yīng)是減少橡膠壩壩袋氣鼓的較好措施。

結(jié)論

在多年的施工中，關(guān)于對(duì)壩袋的氣鼓問題，是許多建設(shè)單位在運(yùn)行過程中才發(fā)現(xiàn)的，因此在設(shè)計(jì)和施工時(shí)對(duì)壩袋的處理是至關(guān)重要的，充分考慮充排水系統(tǒng)和溢流系統(tǒng)的結(jié)合及改進(jìn)水泵的進(jìn)水方式是解決這一問題的關(guān)鍵。