枕式橡膠壩塌肩現(xiàn)象的消除措施

陳慶亮，陳祝錦，趙林生

(江蘇揚州合力橡膠制品有限公司，江蘇 225003)

枕式橡膠壩塌肩現(xiàn)象的消除措施

Elimination measures of the collapse of the pillow type rubber dam

陳慶亮，陳祝錦，趙林生

(江蘇揚州合力橡膠制品有限公司，江蘇 225003)

枕式橡膠壩在發(fā)展過程中具有較大優(yōu)點同時也存在一些缺陷，在實踐和使用過程中需要不斷探索和完善，本文分析了枕式橡膠壩塌肩的主要形成原因，并針對性地提出了幾種消除或減少堵頭塌肩量的基本措施。

枕式橡膠壩；塌肩；消除措施

橡膠壩在現(xiàn)代化水利建設(shè)中發(fā)揮著越來越大的作用。隨著化纖工業(yè)和橡膠工業(yè)的長足發(fā)展，橡膠壩的型式也已有了較大的發(fā)展：從端頭錨固壩發(fā)展到枕式壩，從充水式壩到充氣式壩，從螺栓錨固到楔塊錨固，從黑色壩袋到彩色壩袋。枕式橡膠壩在發(fā)展過程中存在一些缺陷和問題，在實踐過程中需要不斷探索和完善。

1 枕式橡膠壩的主要優(yōu)缺點

當(dāng)前國外固壩通常情況下所選擇的都是端頭錨。而就我國當(dāng)前實際情況而言，端頭錨固壩方式主要包括兩種，即直墻式與斜坡式，對于在邊墻及中墩上所選擇錨固線型式而言，在坡腳位置壩體會有水平褶皺出現(xiàn)，并且褶皺深度和中墩坡度或者邊墻坡度存在一定關(guān)系。若坡度為1∶3，這種情況下褶皺相對而言比較淺，褶皺部位將會出現(xiàn)溢流現(xiàn)象，從而會對壩袋實際擋水高度產(chǎn)生影響，并且壩袋膠布很容易出現(xiàn)應(yīng)力集中情況，隨著時間不斷增長，將會導(dǎo)致膠布出現(xiàn)脫膠及老化現(xiàn)象。在橡膠壩邊墻或者中墩方面，日本所選擇錨固線型式與我國存在差異，上游錨固線上坡后以斜直線與下游錨固線相交，對于此種錨固線型式而言，其能夠使壩袋中水平褶皺轉(zhuǎn)變成為豎直褶皺。在這種情況下，在坡腳位置壩袋不會出現(xiàn)溢水情況，并且邊墻或中墩坡度能夠降低到1:0.5，雖然得到一一定程度改善，然而仍未能夠消除褶皺，在褶皺位置膠布仍很容易有脫膠及老化情況出現(xiàn)。另外，在邊墻或者中墩斜坡面之上，及坡腳之處，端頭錨固壩所受到應(yīng)力相對而言比較復(fù)雜，其緯向應(yīng)力與經(jīng)向應(yīng)力相比較高，而在河床部位，壩袋緯向應(yīng)力卻比較小，可選擇經(jīng)向與偉向不同膠布。為此，1979年遼寧省水利科學(xué)研究所，首先研制了直墻枕式壩。同年6月建成的本溪太子河高臺子橡膠壩，是我國第一座枕式壩，壩高1.8 m，共三跨，每跨30 m，內(nèi)外壓比α0=1.5，采用楔塊擠壓式錨固方法，使用效果良好。對于枕式壩袋而言，在充脹之后其壩體斷面整體相同，壩體整體應(yīng)力分布相對比較均勻，其緯向應(yīng)力與經(jīng)向應(yīng)力相比比較小，壩體形式平直美觀，但這種壩袋的堵頭與邊墻或中墩之間很容易由于摩擦而導(dǎo)致塌肩（圖1）產(chǎn)生，同時也會對壩袋擋水高度，因此需要對此進行研究。

2 影響枕式橡膠壩端頭塌肩的主要因素

對于枕式橡膠壩而言，其端頭塌肩影響因素主要包括以下幾個方面：第一，邊墻及中墩面所存在糙率相對比較大，導(dǎo)致其與壩袋端頭之間有較大摩擦力產(chǎn)生，對端頭升起會造成影響；第二，壩袋內(nèi)外壓與α0值相比較大，在對中墩或者邊墻正壓力較大情況下，其摩擦力相對而言也會有一定程度增加，從而導(dǎo)致壩袋塌肩量有所增加；第三，壩袋端頭粘接工藝也會產(chǎn)生一定影響。

圖1 塌肩實物圖

在實際生產(chǎn)枕式橡膠壩過程中，可以堵頭膠布粘合于壩袋端頭部位，由于橡膠壩袋膠布具有一定硬度，因此在搭接縫部位會有一定圓弧形成（圖2），這樣一來，在充壩擋水情況下于壩袋及堵頭相結(jié)合部位便會有圓弧形塌肩形成。

圖2 搭接縫部位圖

枕式壩堵頭錨固分墻內(nèi)和墻外錨固二種錨固方法，因目前大部分枕式橡膠壩采用墻外錨固方法。壩袋在充脹時，是依靠壩袋水壓力使橡膠壩堵頭與墩墻靠近并緊密地貼在一起，采用混凝土三角體切斷上、下游通道而擋水。但封錨三角體增加了堵頭塌肩量。

3 消除塌肩的基本措施

通過對枕式橡膠壩端頭塌肩產(chǎn)生原因進行分析，在施工過程中與實際經(jīng)驗相結(jié)合，為能夠使塌肩得以消除，可選擇以下幾種有效措施：

（1）將與中墩或者邊墻臨近的底板局部抬高，使其高程增加20～30 cm，如圖3所示?？蛇x擇1:10坡比，使斜坡及底板兩者之間能夠?qū)崿F(xiàn)連接，該措施就相當(dāng)于將堵頭高度抬高。但是應(yīng)當(dāng)注意保證適當(dāng)斜坡坡比，若坡度過大，底板端頭抬高較大，則很可能會造成壩袋端部出現(xiàn)受力不均情況，并且在壩袋頂部可能會有褶皺形成。

圖3 底板局部抬高圖

（2）采用如圖4所示的墻內(nèi)錨固，這樣，堵頭膠布在壓板邊緣形成接近垂直向上的形式，就可以減少堵頭膠布貼墻長度。也就等于消除了因錨固而造成堵頭塌肩的因素，并且堵頭膠布不發(fā)生變形，不產(chǎn)生導(dǎo)致被撕裂的應(yīng)力。

圖4 墻內(nèi)錯固

（3）為能夠使主壩壩袋堵頭升起時與墩墻之間產(chǎn)生摩擦阻力得以有效減少，應(yīng)當(dāng)盡量使端墻表面保持光滑，從而使堵頭及端墻間摩擦系數(shù)得以降低，從而使塌肩量得以減少。所以，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇鋼絲網(wǎng)水磨石面。部分工程在墩墻上加焊不銹鋼板，以保證墩墻面光滑。

（4）適當(dāng)加大堵頭和壩袋端頭膠布尺寸，也是減少堵頭塌肩量的一項措施。

總之，橡膠壩堵頭部位塌肩形成的原因是多方面的，本文根據(jù)生產(chǎn)和安裝實踐過程，有針對性地提出了幾種消除或減少堵頭塌肩量的基本措施，希望能對枕式橡膠壩的發(fā)展起到一定的促進作用。由于我們水平有限，文中存在的不足與錯訛，敬請?zhí)岢鰧氋F意見。

(R-03)

TQ330.75

1009-797X(2016)24-0062-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.24.017

陳慶亮（1967-），男，主要從事橡膠壩壩袋設(shè)計、錨固系統(tǒng)以控制、安全觀測系統(tǒng)等方面研究工作。

2016-11-18