橡膠壩在河道整治中的應(yīng)用

王 軍

( 黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

1 概 述

何家溝位于哈爾濱市城區(qū)西緣，是一條天然雨水溝，流經(jīng)哈爾濱市平房區(qū)、南崗區(qū)和道里區(qū)。全長(zhǎng)32.155 km，總流域面積125 km2。地勢(shì)由南向西北傾斜，流域形狀呈羽毛形。何家溝上游分東西兩條河溝，流至哈爾濱市道里區(qū)合力橋附近匯合，合力橋以下又稱正陽河，最后匯入松花江［1］。

2 橡膠壩的優(yōu)點(diǎn)

橡膠壩是用高分子合成材料按要求的尺寸錨固于底板上，形成封閉狀、用水( 氣) 充脹后形成的擋水壩。不需擋水時(shí)，放空壩袋內(nèi)的水( 氣) ，就可恢復(fù)原有河渠的過水?dāng)嗝?。用于防洪、灌溉、發(fā)電、供水、航運(yùn)、擋潮及城市園林美化，也可用于活動(dòng)圍堰、渠系臨時(shí)擋水工程等。

橡膠壩運(yùn)用條件與水閘相似，與常規(guī)閘壩相比又有4個(gè)特點(diǎn):①造價(jià)低?？蓽p少投資30% ～70%，可節(jié)省鋼材30% ～50%，水泥50% 左右，木材＞60%;②施工期短。壩袋只需3 ～15 d即可安裝完畢，多數(shù)橡膠壩工程當(dāng)年施工當(dāng)年受益; ③壩體為柔性軟殼結(jié)構(gòu)，能抵抗地震、波浪等沖擊，且止水效果好，跨度大，汛期不阻水，可用于城區(qū)園林美化; ④維修少，管理方便。橡膠壩袋的使用壽命一般為15～25 a。

3 橡膠壩設(shè)計(jì)

3.1 橡膠壩結(jié)構(gòu)尺寸

橡膠壩設(shè)置在干流河道的平直段，位于樁號(hào)2 +013 處，壩軸線與河道水流方向垂直。壩體由橡膠壩段和消力池、控制室組成。引渠和海漫均做護(hù)砌( 與溝道護(hù)砌相結(jié)合)［2］。

進(jìn)口由兩岸圓弧翼墻、直墻及河底鋪蓋組成。圓弧翼墻及直墻為鋼筋混凝土懸臂結(jié)構(gòu)。鋪蓋

板由3 塊相同尺寸鋼筋混凝土板組成，板長(zhǎng)6.0 m，板厚0.50 m，底板端部及尾部各設(shè)0.50 m深齒墻。進(jìn)口底板及擋土墻后換填砂礫石料。

橡膠壩閘室段由底板、重力式擋墻、壩袋與錨固結(jié)構(gòu)、充排水系統(tǒng)等組成。底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)8.0 m，寬30.0 m，厚1.0 m，底板端部設(shè)1.0 m深齒墻，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。為防止壩前淤積，閘室底板頂高程高出河道底高程0.28 m。壩袋長(zhǎng)30.0 m，高2.0 m，壩袋兩側(cè)半重力式擋墻。墻與壩袋為斜對(duì)接，坡度1∶1.5。橡膠壩底板上下游均做水磨石護(hù)面?；A(chǔ)底板及擋土墻后換填砂礫石料。

出口消能段由消力池、尾渠段組成。消力池及尾渠銜接處兩岸設(shè)鋼筋混凝土擋墻防沖。消力池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，消力池與兩岸墻體采用分離式。閘底板與消力池底板采用1∶4 斜坡連接，尾渠兩岸由一段圓弧翼墻銜接，圓弧翼墻斷面尺寸及長(zhǎng)度同進(jìn)口圓弧翼墻。出口底板及擋土墻后換填砂礫石料。

3.2 橡膠壩壩袋設(shè)計(jì)

壩袋設(shè)計(jì)主要包括壩袋結(jié)構(gòu)型式、內(nèi)壓比( H0/H1) 、壩袋周長(zhǎng)( L0) ) 的計(jì)算、錨固設(shè)計(jì)。

1) 壩袋的結(jié)構(gòu)根據(jù)多種條件比較選擇為充水式單袋，單跨式，單跨長(zhǎng)為30 m，壩體縱向斷面為矩形布置。

2) 設(shè)計(jì)內(nèi)壓比a=H0/H1，其中H0為壩袋內(nèi)壓水頭;H1為設(shè)計(jì)壩高。根據(jù)橡膠壩的其它參數(shù)，本著充分利用膠布的強(qiáng)度，使壩袋有效周長(zhǎng)最短，經(jīng)比較a定為1.4。

3) 壩袋強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)按規(guī)定＞6.0。

4) 壩袋有效周長(zhǎng)采用雙錨線壩袋，分壩袋有效周長(zhǎng)與底墊片的有效長(zhǎng)度之和，即為實(shí)際有效長(zhǎng)度再加上錨固所需長(zhǎng)度。

采用雙錨線錨固壩袋的有效周長(zhǎng)( 不包括錨固長(zhǎng)度) :

采用雙錨線錨固的底墊片有效長(zhǎng)度( 不包括錨固長(zhǎng)度) :

式中:S1為上游壩面曲線段長(zhǎng)度，m; S 為下游壩面曲線段長(zhǎng)度，m;n 為上游貼地段長(zhǎng)度，m;X0為下游貼地段長(zhǎng)度，m。

壩袋各部分n、S1、S、X0的計(jì)算公式如下:橡膠壩壩袋計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖1。經(jīng)計(jì)算，壩袋長(zhǎng)等于壩袋有效長(zhǎng)度加錨固長(zhǎng)度，為21 m。

圖1 橡膠壩壩袋計(jì)算簡(jiǎn)圖

4 結(jié) 語

本橡膠壩工程為哈爾濱市何家溝綜合整治工程河道整治部分，現(xiàn)已完工并投入使用。從現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度、造價(jià)、實(shí)際運(yùn)行管理看，均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。但是針對(duì)橡膠壩的特殊性，還需認(rèn)真對(duì)待2個(gè)方面:①日常管理要注重3個(gè)層次的檢查，即經(jīng)常檢查、定期檢查和特別檢查;②操作運(yùn)行要把握好2個(gè)時(shí)期，即枯水期和行洪期。

橡膠壩工程檢查目的是監(jiān)視水情和水流形態(tài)、工程狀態(tài)變化和壩袋運(yùn)用情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程異?，F(xiàn)象，分析原因，采取措施，防止工程事故發(fā)生。

另外，在橡膠壩管理運(yùn)行過程中要避免3 種情況的壩袋損壞: ①人為破壞造成的損壞。②洪水和潮水過后的殘骸造成的損壞。③火災(zāi)造成的損壞［3］。

［1］黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院. 哈爾濱市何家溝綜合整治工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］. 哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2004.

［2］中國(guó)水利水電科學(xué)研究院.SL 227—98 橡膠壩技術(shù)規(guī)范［S］. 北京:中國(guó)水利水電出版社，1999.

［3］王溥文. 韓昌海. 童中山. 橡膠壩技術(shù)及應(yīng)用［M］. 北京:中國(guó)水利水電出版社，2009.