河道景觀橡膠壩和鋼壩的優(yōu)選

宋寶生，武愛玲

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

河道景觀橡膠壩和鋼壩的優(yōu)選

宋寶生，武愛玲

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

提出了景觀橡膠壩和鋼壩各自的適用范圍，從景觀效果、管理運(yùn)用、投資、基礎(chǔ)要求、壩長、運(yùn)用年限等方面，闡述了兩者各自的優(yōu)勢和存在問題，得出了橡膠壩存在管理運(yùn)用不便、使用壽命短等諸多不足，鋼壩克服了橡膠壩等諸多缺點(diǎn)，但與橡膠壩相比也有投資高、對基礎(chǔ)條件要求較高等缺陷。

橡膠壩；鋼壩；景觀；投資

橡膠壩在我國已運(yùn)用40多年，具有較成熟設(shè)計(jì)、施工和管理經(jīng)驗(yàn)。橡膠壩是用膠布按設(shè)計(jì)要求的尺寸，錨固于底板上成封閉狀的壩袋，通過連接壩袋和充脹介質(zhì)的管道及控制設(shè)備，用水（氣）將其充脹形成的袋式擋水壩。鋼壩是近年來新興的景觀蓄水建筑物。鋼壩為底橫軸旋轉(zhuǎn)閘門，它是由帶固定底軸的鋼性閘門、兩端驅(qū)動裝置設(shè)備、支撐鋼軸的底板組成的新型擋水建筑物。

1 景觀瀑布效果與單寬流量對比

鋼壩流量系數(shù)大于0.403，橡膠壩流量系數(shù)在0.385以下，所以同樣堰上水頭的鋼壩的單寬泄量大于橡膠壩。

2 管理運(yùn)用對比

在北方行洪河道上，絕大多數(shù)源短流急，洪水暴漲暴落，鋼壩啟閉時間短，一般1～2min完成啟閉，運(yùn)用靈活，對行洪和截流有時間保證。

橡膠壩充排水時間比鋼壩長得多，根據(jù)國內(nèi)橡膠壩工程統(tǒng)計(jì)，其充壩時間為2～3h，坍壩時間為1～2h，對建在行洪河道或溢流壩上的橡膠壩，遇突發(fā)洪水若排水時間過長，可能造成漫灘或漫壩，會帶來嚴(yán)重后果。

鋼壩建成基本上一勞永逸，橡膠壩壩袋堅(jiān)固性差，易受沙石磨損、漂浮物刺傷，在運(yùn)輸、安裝和運(yùn)行管理等方面要倍加小心。

3 投資對比

一般地質(zhì)條件下，以目前價格來計(jì)算，在壩高3m左右橡膠壩，每延米投資5萬元，壩袋工程一般不超過總投資的15%，即每延米0.75萬元。

鋼壩目前還處在推廣階段，尤其是底軸設(shè)計(jì)，還有進(jìn)一步優(yōu)化的潛力。北方某鋼壩，壩高2.8m，壩長45m，僅就鋼壩（不含土建工程）廠家每延米報價為9～15萬元，考慮土建工程，鋼壩延米投資為25萬元，是橡膠壩投資的5倍。

4 基礎(chǔ)要求對比

橡膠壩因壩袋結(jié)構(gòu)決定了其對地基的適應(yīng)性較強(qiáng)，一般能滿足地質(zhì)條件穩(wěn)定和地基應(yīng)力、抗滑穩(wěn)定要求即可。通常沿垂直水流向?qū)Φ装暹M(jìn)行分塊，即設(shè)置若干道垂直水流向的永久縫，鋼筋混凝土底板垂直水流方向永久縫縫距不宜大于巖基20m或土基35m。

鋼壩底軸對底板要求比較苛刻，底軸一般相隔幾米設(shè)置支座，從理論上講，相鄰支座間不允許變位。北方某鋼壩底軸相鄰支座間距7m，變位2mm，底軸剪力達(dá)300t，而對于土建工程，相鄰支座間不均勻沉降控制在2mm以內(nèi)是相當(dāng)困難的，基礎(chǔ)處理工程量會有大幅度的增加。另外為了確保受力安全，底軸長度范圍內(nèi)混凝土底板不宜設(shè)置永久伸縮縫，對跨長超過35m的鋼壩，土建設(shè)計(jì)有較大困難，工程量相對橡膠壩而言要增加較多。

5 壩長要求對比

我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，“壩長應(yīng)與河（渠）寬度相適應(yīng)，坍壩時應(yīng)能滿足河道設(shè)計(jì)行洪要求，單跨壩長度應(yīng)能滿足壩袋制造、運(yùn)輸、安裝、檢修以及管理要求?！眽伍L的確定綜合考慮壩袋運(yùn)輸、安裝、檢修方便以及運(yùn)行管理要求，單跨最大長度在100m以內(nèi)為宜。

鋼壩就目前鋼壩底軸要求，底板不宜設(shè)置永久縫，混凝土底板的極限尺寸可作為鋼壩的設(shè)計(jì)寬度。根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 191—2008），水閘底板巖基20m，土基35m。所以一般鋼壩適應(yīng)在河寬30m以內(nèi)修建。若分跨設(shè)置，由于啟閉機(jī)室設(shè)在河道中央，對運(yùn)行管理、行洪都有影響，因此一般情況不易超過30m。

6 運(yùn)用年限對比

影響橡膠壩壩袋老化的因素有光、熱、氧、臭氧和應(yīng)力等，主要因素是拉應(yīng)力下的臭氧作用，一般使用壽命在15～25a。鋼壩的運(yùn)用時間等同于水工建筑物上的鋼閘門，一般在50a以上。

7 結(jié)語

鋼壩設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)有2方面內(nèi)容：①解決壩端液壓啟閉機(jī)同步問題，兩端液壓啟閉機(jī)不同步有可能出現(xiàn)底軸一端受力另一端不受力或受力很小的情況，致使底軸承受較大的剪應(yīng)力，超出底軸承受的最大扭矩時造成破壞。②底軸軟連接問題，底軸柔性接口設(shè)置合理可解決兩端液壓啟閉不同步問題，

底軸柔性連接，也應(yīng)具備一定的適應(yīng)地基變形能力，給土建設(shè)計(jì)帶來便利。

［1］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，2006.

［2］SL191—2008，水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］SL265—2001，水閘設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］吳持恭.水力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，1998.

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A

1672-9900（2010）03-0011-02

2010-04-22

宋寶生（1965-），男（漢族），河北易縣人，高級工程師，主要從事水利工程設(shè)計(jì)工作，（Tel）13602195931。