孝義市勝溪湖濕地公園橡膠壩工程設計

董華

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

孝義市勝溪湖濕地公園橡膠壩工程設計

董華

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

介紹了孝義市勝溪湖濕地公園橡膠壩工程概況，提出橡膠壩布置原則。論述了工程主要建筑物的設計，包括橡膠壩設計、橡膠壩水工設計、橡膠壩充排水泵房設計、橡膠壩錨固設計及控制與觀測系統(tǒng)設計等，并對該項目實施后的社會效益與生態(tài)效益進行了分析。

橡膠壩；工程布置；主要建筑物設計；實施效果；濕地公園

1 工程概況

近年來，孝義市委市政府提出“開啟‘孝河—汾河’時代”的城市發(fā)展定位，依托孝河布局濱河城市景觀，以環(huán)勝溪湖帶為核心，構(gòu)建孝河流域生態(tài)走廊，規(guī)劃建設孝義市勝溪湖濕地公園。勝溪湖濕地公園依托張家莊水庫而建，在確保防洪安全的條件下，為提升濕地品位、提高水庫防洪減災能力、改善生態(tài)環(huán)境，擬在下堡河和兌鎮(zhèn)河入庫河段合理利用現(xiàn)有地形開挖沉沙池，以阻止泥沙直接進入水庫庫區(qū)，減緩庫區(qū)泥沙淤積。沉沙池與水庫之間通過濕地水系和新挖泄洪渠連接。為保證非汛期泄洪渠蓄水，增加濕地公園水面面積，在泄洪渠上建設3座橡膠壩分段蓄水。

根據(jù)工程現(xiàn)狀，確定橡膠壩蓄水工程主要任務為兩岸濕地綠化補水。

2 工程布置

2.1 基本原則

根據(jù)工程實際情況，橡膠壩布置應滿足以下原則：橡膠壩布設在泄洪渠上，不能影響泄洪渠的行洪能力；非汛期蓄水，增加水面面積，美化環(huán)境；汛期采用全部或部分塌壩運行方案。

2.2 橡膠壩布置

橡膠壩壩軸線垂直于泄洪渠布置。根據(jù)泄洪渠設計縱坡、水面與親水平臺距離以及壩后最小水深確定橡膠壩高度及回水長度。

為使泄洪渠在枯水季節(jié)減少河床地面露底幾率，滿足蓄水景觀要求，壩后最低水深不小于0.8m，橡膠壩布置確定為：在泄洪渠樁號0+000處布置1號橡膠壩；在泄洪渠樁號1+000處布置2號橡膠壩；在泄洪渠樁號1+500處布置3號橡膠壩。

3 主要建筑物設計

3.1 橡膠壩設計

此次設計擬布設沉沙池1座，池底高程768.50m，非汛期正常蓄水位774.50m，設計洪水位774.50m，堤頂高程776.00m。

3.1.1 橡膠壩壩袋設計

根據(jù)國內(nèi)橡膠壩技術(shù)水平，采用充水式；橡膠壩壩袋骨架材料采用錦綸帆布，防水材料采用合成氯丁膠，以氯丁膠為主料的橡膠壩袋抗老化、抗脆化、變形、強度等各項指標均能達到國家規(guī)范要求?？紤]到工程特點及美觀要求，采用氯磺化聚乙烯為主料的彩色橡膠壩袋。根據(jù)《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》，結(jié)合工程情況，1號橡膠壩采用矩形；2號和3號橡膠壩采用梯形，兩岸邊坡1∶3。壩袋內(nèi)外壓比1.35，安全系數(shù)8.0。

3.1.2 壩高確定

橡膠壩壩軸線均垂直于泄洪渠。壩高依據(jù)泄洪渠縱坡、壩間距離及壩后最小水深等確定。根據(jù)上游沉沙池非汛期蓄水水位和汛期設計洪水位，確定1號橡膠壩壩底高程為771.00m，壩頂高程為774.50m。1號，2號橡膠壩距離1000m；2號，3號橡膠壩距離500m。泄洪渠設計縱坡均為1/500。為滿足泄洪渠蓄水要求，確定3座橡膠壩壩高均為3.5m。

3.1.3 壩長確定

1號橡膠壩縱剖為矩形，壩長90m，2號，3號橡膠壩縱剖為梯形，壩底長與泄洪渠的渠底寬度一致，兩岸邊坡1∶3。2號橡膠壩壩底長50m，3號橡膠壩壩底長41.3m。

3.1.4 橡膠壩抗滑穩(wěn)定計算

荷載組合：根據(jù)《水閘設計規(guī)范》，基本荷載組合包括自重、水重、靜水壓力、揚壓力、風壓力、波浪壓力；特殊荷載組合包括自重、水重、靜水壓力、揚壓力、風壓力、波浪壓力、地震作用力。

抗滑穩(wěn)定系數(shù)采用一般公式計算，計算得：基本組合下，安全系數(shù)為1.57，允許安全系數(shù)為1.3；特殊組合下，安全系數(shù)為1.25，允許安全系數(shù)為1.05，均滿足穩(wěn)定要求。

3.2 橡膠壩水工設計

3.2.1 橡膠壩基礎(chǔ)設計

橡膠壩采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，為減小壩袋磨損，基礎(chǔ)頂面與泄洪渠渠底平，根據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及基礎(chǔ)內(nèi)管道埋設要求，厚度1.2m，上下游設置齒墻，齒墻深度均為1.7m。

根據(jù)壩袋坍落寬度和上下游施工檢修要求，在順水流方向確定底板長度為11.5m。

3.2.2 邊墻設計

1號橡膠壩采用矩形型式，邊墻采用鋼筋混凝土重力式擋土墻結(jié)構(gòu)，頂寬1.0m，面坡為直立，背坡為1∶0.5；2號，3號橡膠壩采用梯形型式，邊墻采用鋼筋混凝土重力式擋土墻結(jié)構(gòu)，頂寬1.0m，面坡與泄洪渠邊坡一致，均為1∶3，背坡為直立。

3.2.3 上游截滲墻設計

為防止橡膠壩底板地基的砂卵石發(fā)生滲透破壞，在橡膠壩底板上游側(cè)設一道截滲墻，以加長滲徑，降低滲透壓力。在橡膠壩底板上游側(cè)設一道800mm厚的截滲墻，采用高壓旋噴灌漿施工。

3.3 橡膠壩充排水泵房設計

橡膠壩的充排水泵房均布置在泄洪渠右岸。

泵站主廠房地下部分為整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上采用磚混結(jié)構(gòu)。檢修間布置在主廠房地上部分的一端，平面尺寸6.9m×5.0m（長×寬）。根據(jù)泵站內(nèi)設備件重，選擇一臺電動單梁起重機，起吊重量1t。

主廠房上部采用框架結(jié)構(gòu)，單層布置。主廠房長14m，寬8.4m。廠房內(nèi)單排布置2臺機組，單機流量600～860m3/h，機組間距3.6m。安裝間布置在廠房一端，長6.9m，寬5.0m，走道板寬0.7m，厚0.10～0.15m。廠房門寬2.7m，高3.6m。主廠房框架梁柱間距3.25m，墻體厚370mm。廠房屋頂設坡屋面，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。坡屋面上部設防水層、保溫層、結(jié)構(gòu)層及裝飾層。

主廠房下部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土泵坑，平面輪廓尺寸13.0m×6.9m，底板厚0.6m，邊墻厚0.5m。機墩周邊及底板設排水溝接入安裝間下部的集水井中，排水溝斷面尺寸0.1m×0.1m；集水井平面尺寸2.0m× 1.5m，深2.0m。主廠房上下部結(jié)構(gòu)交通通過寬0.7m的鋼梯連系。

副廠房位于主廠房另一端，為單層磚混結(jié)構(gòu)，由設備室、值班室等組成，值班室與主廠房連通。屋面板采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，厚度180mm。廠房墻體基礎(chǔ)采用M7.5漿砌石擴展基礎(chǔ)。

3.4 橡膠壩錨固設計

本工程為多泥沙河流，為減小對壩袋的磨損和震動影響，設計采用雙線錨固，考慮施工方便、結(jié)構(gòu)安全，采用螺栓壓板錨固。錨固壓板整體圓滑流線型設計，可充分保護壩袋不受磨損，而且更換方便。

3.5 控制與觀測系統(tǒng)設計

3.5.1 充排系統(tǒng)設計

3座橡膠壩的充水方式均采用市政管網(wǎng)供水充壩，根據(jù)防洪要求，需在較短時間內(nèi)排水坍壩，故坍壩采用動力式排水方式，排至下游泄洪渠內(nèi)。

3.5.2 壩袋安全與觀測裝置

為避免超壓造成壩袋破裂，在壩袋上設超壓溢流管，溢流管出口設在壩體右側(cè)，靠近右岸，以利于運行觀察，超壓溢流管管徑400mm。在壩袋端部設排氣孔，用于排除壩袋內(nèi)殘存氣體。橡膠壩觀測設備主要有壩袋內(nèi)水壓觀測、壩袋上下游水位及基礎(chǔ)底板沉降觀測等項目。

4 結(jié)語

孝義市勝溪湖濕地公園橡膠壩工程是一項提高防洪減災能力和改善生態(tài)環(huán)境的工程。工程建成后，可改變孝河河道“臟、亂、差”的現(xiàn)狀，有利于改善周邊區(qū)域生態(tài)環(huán)境，使區(qū)域景觀的整體性、協(xié)調(diào)性、美觀度得到提升，有利于帶動和促進區(qū)域旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高區(qū)域周邊居民生活水平。

TV541+.2

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1004-7042（2016）01-0030-02

董華（1987-），男，2011年畢業(yè)于華北水利水電學院水利水電工程專業(yè)，助理工程師。

2015-11-11；

2015-12-13