枕式橡膠壩防塌肩設(shè)計簡析

劉純祥 ，劉慶華 ，孫 偉

（1.泰安市水利和漁業(yè)局，山東 泰安 271000；2.泰安市大河水庫管理處，山東 泰安 271000）

1 橡膠壩塌肩問題

1.1 枕式橡膠壩塌肩

枕式也稱堵頭式，枕式布置方式壩袋排水塌壩后過流斷面大，過流流量大，不影響泄洪。但采用堵頭式錨固的橡膠壩，充壩時在壩袋和邊墻（中墩）結(jié)合部位易出現(xiàn)塌肩現(xiàn)象，引起局部溢流，影響橡膠壩正常運(yùn)行。

1.2 橡膠壩塌肩種類

1）錨固塌肩。枕式橡膠壩壩袋堵頭在安裝過程中形成折皺，充水時壩袋堵頭受壓變形，形成圓弧狀，從而形成塌肩。

2）阻力塌肩。枕式橡膠壩依靠壩袋充脹后堵頭與邊墩壓緊進(jìn)行止水。充壩過程中，堵頭與邊墩之間會產(chǎn)生摩阻力，壩袋達(dá)不到設(shè)計高度，增大了端部壩袋內(nèi)壓比，且摩阻力隨著壩袋內(nèi)壓比的增大而增大，從而形成塌肩。

3）工藝塌肩。枕式橡膠壩制造時，將堵頭壩布與壩體布粘貼，在搭接位置形成圓弧過渡，壩袋充脹時在堵頭與壩袋結(jié)合位置會形成圓弧形塌肩。

1.3 橡膠壩塌肩危害

枕式橡膠壩壩頭塌肩現(xiàn)象在直坡式壩袋中是一種普通現(xiàn)象，壩頭塌肩會對橡膠壩工程造成如下危害：1）降低壩的有效擋水高度，影響橡膠壩的正常運(yùn)行。2）全斷面溢流不均勻，在過流泄洪時受上游水位的沖擊形成壩袋膠布的拍打現(xiàn)象，對壩袋的使用壽命起到破壞性作用。3）壩袋無法完全展開，達(dá)不到設(shè)計高度，局部壩段內(nèi)壓比增大，給工程運(yùn)行帶來安全隱患。

2 防塌肩設(shè)計

根據(jù)枕式橡膠壩端頭產(chǎn)生塌肩的原因，結(jié)合實際工程中的經(jīng)驗，可以采取以下措施來消除枕式橡膠壩的塌肩問題：

2.1 墩內(nèi)錨固

橡膠壩兩端的錨固設(shè)計采用墩內(nèi)錨固形式，可基本避免壩袋端頭因錨固槽寬度而形成的安裝折皺，使整個壩袋受力均勻，充壩時壩袋堵頭可垂直上升，不致于產(chǎn)生受壓變形，有效防止錨固塌肩。

2.2 降低墩墻阻力

為減少由于主壩壩袋堵頭升起時與墩墻之間產(chǎn)生的摩擦阻力，應(yīng)盡可能地使端墻表面光滑，以降低堵頭與端墻之間的摩擦系數(shù)，從而減少塌肩量。端墻表面可采用鋼絲網(wǎng)水磨石面或在端墻表面涂抹環(huán)氧樹脂。

2.3 擬定合理內(nèi)壓比

選擇合理設(shè)計內(nèi)壓比可減少阻力塌肩現(xiàn)象的發(fā)生。一般情況下，壩高不高于2m的橡膠壩合理設(shè)計內(nèi)壓比應(yīng)在1.3～1.5之間；2.5～4.0 m壩高時，合理設(shè)計內(nèi)壓比應(yīng)在1.2～1.3之間；壩高不低于4.5 m時，合理設(shè)計內(nèi)壓比應(yīng)在1.2～1.25之間。

2.4 運(yùn)行管理措施

對于工藝塌肩，在壩袋的生產(chǎn)過程中加強(qiáng)工藝流程控制，盡量減小壩袋與堵頭的接合圓弧。在充壩的過程中，將壩袋端部平鋪展開，及時踩踏端部壩袋，使壩袋盡量不形成摺皺，使壩袋充盈飽滿，以減少塌肩。

3 高壩袋防塌肩設(shè)計

對于壩高較大的橡膠壩，上述幾種防塌肩設(shè)計措施不能較好地防止壩袋塌肩。高壩壩袋厚度較大，壩袋兩端堵頭處塌壩后壩袋堆積，壩袋重量大，升壩困難，壩袋內(nèi)壓力大，與墩墻間摩阻力較大。壩袋設(shè)計高度越高，壩頭塌肩現(xiàn)象越大、越明顯，在設(shè)計高度超過4m以上的枕式橡膠壩中，壩頭塌肩高度一般達(dá)到設(shè)計壩高的 5%～10%。

針對高橡膠壩塌肩問題，結(jié)合堵頭式及斜錨式的壩肩布置方式的特點，推薦混合式壩肩布置方式。以5m壩高為例，按坡比 1：5～1：10將底板兩端升起1.5m，斜坡處采用斜錨式，減輕壩袋堆積體積，地板升高后，壩袋端部內(nèi)壓比壩袋中部高，有利于端部壩袋升壩，結(jié)合以上提出的防壩袋塌肩措施，能有效減小高壩塌肩高度。且墩墻上部直墻段采用堵頭式，既不影響美觀，又能在坍壩后增大過流能力，采用端部壩袋非平行錨固線布置更加有利于升壩、塌壩，更加經(jīng)濟(jì)合理。

[1]陸吾華，候作啟.橡膠壩設(shè)計與管理[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[2]高本虎.橡膠壩工程技術(shù)指南[M].北京：中國水利水電出版社，2004.