橡膠壩壩袋錨固施工技術

李 俊

(江西省水利水電建設有限公司，江西南昌 330025)

橡膠壩壩袋錨固施工技術

李 俊

(江西省水利水電建設有限公司，江西南昌 330025)

橡膠壩是一種特殊的大壩類型，其自身跨度可以調(diào)節(jié)，自身高度可以伸縮，擋水時滲流量極低，泄水時阻力甚小，這些特點都是傳統(tǒng)壩型所不具備的。但是，橡膠壩的設計和施工難度較大，可操性較差，尤其是施工中的壩袋錨固問題更加棘手。本文以江西萍鄉(xiāng)橡膠壩施工為例，著重介紹橡膠壩壩袋錨固設計、施工的具體方法以及工程檢驗方法，并針對橡膠壩常見的漏水問題進行剖析，探究其原因以及處理對策。

錨固技術；楔塊；充水試驗

1 概 述

橡膠壩是一種新興的、以高強度纖維合成材料為骨架的水工建筑物。其自身重量較輕，以合成橡膠作為止水層。通過將合成橡膠錨固在河床混凝土底板上，形成一個封閉式的空間結構體，再通過對該封閉式的空間結構體進行充水或者充氣來形成壩體實體。1957年，美國工程師N.M.Lmbertson在洛杉磯河上建設了世界上第一座橡膠壩。橡膠壩自身跨度可以調(diào)節(jié)，自身高度可以伸縮，擋水時滲流量極低，泄水時阻力甚小，同時，工程造價較低、運行維護較為方便、施工周期較短、抗震性能較好，這些特點都是傳統(tǒng)壩型所不具備的。

目前世界上許多國家開展了橡膠壩施工技術研究，1993年，我國國家科委將橡膠壩施工技術作為國家百項科研研究項目之一。此后，我國也逐漸開始對橡膠壩進行研究。但由于橡膠壩的施工與設計方法不同于傳統(tǒng)意義上的大壩，故而我國對橡膠壩的探索尚處于摸索的階段，其中的關鍵技術尚未成熟。本文以江西萍鄉(xiāng)橡膠壩壩袋錨固問題為例，對橡膠壩壩袋錨固設計及防水防漏等問題進行了探究，以期提高橡膠壩設計施工的質(zhì)量，擴大橡膠壩的應用領域。

2 橡膠壩壩袋的錨固方式

橡膠壩壩袋錨固是橡膠壩施工的關鍵，其錨固質(zhì)量直接影響著橡膠壩的安全。壩袋錨固點承擔著橡膠壩的拉力及橡膠壩擋水之后的側(cè)面張力。目前橡膠壩壩袋的錨固方式主要有三種：混凝土楔塊錨固、螺栓錨固、膠囊充水錨固。

2.1 混凝土楔塊錨固

凝土楔塊錨固的工作原理是利用混凝土來制造具有一定重度的楔塊，將楔塊固定在錨固槽中，通過混凝土楔塊的彼此擠壓來達到固定橡膠壩布袋的作用。錨固槽需要設計成梯形或者靴子形狀，但不同時期對楔塊的材質(zhì)有著不同要求：對于靴子形狀的錨固槽，前期楔塊必須用混凝土楔塊，后期楔塊也需要用混凝土楔塊；對于梯形的錨固槽，前期楔塊必須是混凝土楔塊，后期楔塊可以是混凝土楔塊，也可以是木制楔塊。

2.2 螺栓錨固

在用螺栓進行錨固處理時，可以采用不穿孔螺栓和穿孔螺栓兩種錨固方式。其中后一種處理方式的運用范圍較廣，螺栓材質(zhì)為不銹鋼或碳素鋼，20號槽鋼是主要的壓板材料。在制作壓板時，應采用混凝土、鑄鐵等常見施工材料。對于螺栓錨固方法，如果使用一般的螺栓，容易出現(xiàn)漏水等問題，而使用不銹鋼螺栓，其成本過高，削弱了橡膠壩造價較低的特點。

2.3 膠囊充水錨固

膠囊充水錨固是一種新型的錨固方式，具有施工便捷、造價較低的特點。通過對膠囊進行充水，利用水壓將橡膠壩壩袋和橡膠壩底部墊片壓入錨固槽，由于巨大的水壓，使橡膠壩壩袋與錨固槽壁產(chǎn)生了巨大的摩擦力，該摩擦力抵消了壩袋的拉力，起到了固定橡膠壩壩袋的作用。該種方法整個施工過程較為簡單，拆卸也較為便宜。但是為了時刻保證膠囊內(nèi)部的壓力，需要實時對膠囊進行壓力檢測，如果發(fā)現(xiàn)壓力不足，必須及時充水，這就造成了管理成本的增加。

3 混凝土楔塊錨固的設計思路

基于管理成本和安全性的考量，江西萍鄉(xiāng)橡膠壩采用了混凝土楔塊錨固方法。

常用的混凝土楔塊錨固的錨固線布置形式有單線錨固布置和雙線錨固布置，江西萍鄉(xiāng)橡膠壩采用的是雙線錨固布置形式。

3.1 橡膠壩的錨固槽設計

靴子形狀、梯形是錨固槽的兩大常見形式。若將錨固槽設置為梯形，則其槽口斷面相對狹窄，深部斷面較為寬闊，槽身部位的內(nèi)壁較為順直，沒有極端的突起，主要依靠楔塊與槽身部位的內(nèi)壁摩擦力來固定橡膠壩壩袋；靴子形狀錨固槽的后期楔塊不直接與橡膠壩壩袋接觸，在靴子形狀錨固槽中橡膠壩壩袋只是受到壓力的作用，并不是依靠摩擦力來固定橡膠壩壩袋，這使得橡膠壩壩袋的壽命相應延長。故而，萍鄉(xiāng)橡膠壩便采用靴子形狀錨固槽的方式，萍鄉(xiāng)橡膠壩壩高2.4m，橡膠壩的壩袋為枕式壩袋，靴子形狀錨固槽的槽深為0.22m，靴子形狀錨固槽的槽寬為1m，具體形狀見下圖。

萍鄉(xiāng)橡膠壩靴子形狀錨固槽圖（單位：mm）

3.2 橡膠壩的楔塊斷面設計

橡膠壩的楔塊起到固定橡膠壩壩袋的作用，要求楔塊具有一定的重力。此外，橡膠壩楔塊的材料也需要具有一定的耐用度，用來確保橡膠壩楔塊在整個橡膠壩運行時不出現(xiàn)重大隱患。在受力方面，前期楔塊和后期楔塊都只承受作用在橡膠壩楔塊面上的正壓力。但由于安裝時復雜的工況，導致后期楔塊必須受到錘擊作用。在后期楔塊中要布置鋼筋來提高后期楔塊的整體強度。江西萍鄉(xiāng)橡膠壩的后期楔塊布置了φ6的構造鋼筋。對于前期楔塊，在施工時需要頻繁地移動，故將前期楔塊的長度設置為60cm，用C20混凝土進行澆筑。后期楔塊的整體長度為20cm，并且其整體高度比前期楔塊低2cm，用C30混凝土進行澆筑。

4 橡膠壩錨固的施工方法

錨固質(zhì)量直接影響著橡膠壩的安全，對于像江西萍鄉(xiāng)橡膠壩一樣采用混凝土楔塊錨固形式進行施工的橡膠壩，在地板上必須設置錨固槽。并且，地板上錨固槽的槽口線和槽底線必須取直，整個槽面不允許出現(xiàn)凹凸現(xiàn)象。

4.1 錨固槽成型

進行錨固槽成型施工，有一次成型和預留二期兩種混凝土施工方法。前者要求先在設計位置懸空支撐好錨固槽模板，再開展混凝土澆筑施工，確保一次成型；后者則需要先將錨固槽的大小通過模板隔出來，再澆筑混凝土，待混凝土強度滿足要求后拆掉模板，徹底清潔錨固槽，將全新模板進行支架，最后完成澆筑二期混凝土的操作。

江西萍鄉(xiāng)橡膠壩采用的是一次成型混凝土施工方法，主要是為了節(jié)約時間，縮短工期，減少工序和勞動力的投入。雖然在布置模板時，會多用一些鋼材，但混凝土的整體性較好，綜合而言，仍不失為一種經(jīng)濟性較好的施工方法。施工前，先在錨固槽的模板兩側(cè)各自設置一排角鐵，然后在角鐵上進行焊接作業(yè)，使鋼筋支架牢牢固定在角鐵上，最后固定錨固槽模板，使錨固槽模板以及附屬器件可以自成體系，在澆筑時可以一次成型。此外，在澆筑的過程中，需要注意角鐵的對稱性，以防拆除模板之后角鐵外露而造成角鐵腐蝕。同時，鋼筋支架在和底部模板進行連接時需要選擇勾連的方式，以免在拆除模板時出現(xiàn)毛刺外露的現(xiàn)象。

4.2 錨固楔塊預制

為了保證錨固楔塊的抗沖擊能力，江西萍鄉(xiāng)橡膠壩采用的是高強度C30混凝土，整體的誤差要求小于2mm，故而在模板制造時采用的是整體性較好的定型鋼模板。在使用定型鋼模板之前，需要仔細矯正，確保尺寸的精確度。在施工過程中，提前在錨固槽的四周布置控制線，在重要的節(jié)點位置布置控制點。制作時需要使用高精度的經(jīng)緯儀隨時觀測，確保錨固槽不發(fā)生左右方向的位移。如果出現(xiàn)位移，必須在混凝土凝固之前進行校正。同時，需要在錨固槽模板頂部設置施工用的高程點，用錨固槽頂板的高程來控制錨固槽底板的高程。此時應用水準儀進行實時觀測，如果出現(xiàn)位移，需要在混凝土凝固前及時校正。

對混凝土進行攪拌的過程中，需要做好澆筑材料的配比工作，確保充分地攪勻鋼纖維，避免存在成團、打結等問題。在完成上述施工操作后，還需要做好養(yǎng)護混凝土的操作，使混凝土處于濕潤的狀態(tài)。應于錨固槽的兩邊對混凝土熟料進行入倉處理，保持速度的均勻性，避免混凝土升高速度過快或過慢，同時還應確保兩邊混凝土以同樣的速度升高，兩邊不得存在偏差。此外，還要確保兩邊混凝土振搗操作的同步性，以防錨固槽的兩側(cè)模板受力不均勻。

4.3 壩袋錨固安裝

在橡膠壩壩袋安裝之前，需要仔細檢查錨固槽的槽身是否光滑，是否有鋼筋外漏，是否有突出的棱角。對于不符合要求的部分需要用工具進行磨光處理；對于其中出現(xiàn)的尖角、毛刺需要用特殊的工具進行修正，使整個錨固槽槽身整體性、光滑性較好。在拆除模板時，需要對各個部分進行仔細檢查，確保模板拆除后不留下任何尖銳細渣。

在仔細檢查之后，將橡膠壩壩袋和預設好的控制點、控制線對應，將橡膠壩壩袋的邊緣用繩子綁緊，人工固定在預定位置，并由中心向左右兩側(cè)展開錨固，絕不可以分段錨固。錨固時，將橡膠壩壩袋的膠布平準對齊預定錨固位置，放入壓木，然后將底墊片折起，隨即將前期楔塊放入槽內(nèi)，最后放入后期楔塊，并用錘子夯實，使楔塊之間楔緊。

4.4 壩袋充水試驗

江西萍鄉(xiāng)橡膠壩壩袋在安裝之后需要清理地板上的各種雜物，然后進行橡膠壩壩袋的充水試驗。江西萍鄉(xiāng)橡膠壩壩袋的充水試驗分三個階段進行：第一個階段充水至壩高的一半，然后停止2h，在此期間，仔細檢查壩袋是否平展，是否有打折等不良現(xiàn)象，在檢查無誤之后進入第二階段；第二階段充水至壩高的80%，然后停止5h，在此期間，仔細檢查壩袋是否平展，是否有漏水等不良現(xiàn)象，在檢查無誤之后進入第三階段；第三階段充水至壩高的100%，然后停止8h，在此期間，仔細檢查壩袋是否平展，是否有漏水等不良現(xiàn)象，如果沒有任何不良現(xiàn)象，充水試驗結束，對錨固槽進行封裝工作。

5 常見漏水原因分析與對策

橡膠壩的漏水問題多半是由于施工不當所造成的，根據(jù)江西萍鄉(xiāng)橡膠壩的施工經(jīng)驗，對橡膠壩漏水問題總結出如下原因：

a.錨固槽混凝土面不平整。如果錨固槽的混凝土垂直面施工不合理或平面高低不平，就會影響錨固操作的質(zhì)量，出現(xiàn)漏水的問題。為了預防此種現(xiàn)象，在施工之時，需要仔細檢查橡膠壩壩袋的錨固混凝土面，對于不平整的地方及時處理。

b.壩搭接處漏水。壩搭接處漏水主要由止水條膠帶接頭處的縫隙和墊層尺寸嚴重不和導致。為了預防此種現(xiàn)象，必須要確保施工前止水膠條裁剪的準確性，避免出現(xiàn)對接不準的狀況。應結合壩袋布的具體寬度確定墊平片的尺寸，確保尺寸與標準完全相符，保證錨固的緊密程度，從根本上消除漏水的問題。

c.底墊片在運輸、施工中劃傷。底墊片在運輸、施工中劃傷，會導致橡膠壩壩袋出現(xiàn)細小的孔洞，孔洞會導致混凝土壩袋漏水。為了預防此種現(xiàn)象，在施工時，需要對現(xiàn)場的施工設備進行清理，將施工雜物盡量剔除。如果橡膠壩壩袋出現(xiàn)了小孔，需要用膠帶進行修補。

d.底壓木過粗。底壓木過粗會導致橡膠壩壩袋變形，使其與底片銜接不當而導致漏水，這種問題一般難以應對，故而只能以預防為主。施工要嚴格遵守流程，不可隨意更改。

6 結 語

本文以江西萍鄉(xiāng)橡膠壩施工為例，系統(tǒng)介紹了橡膠壩施工時需要注意的各種細節(jié)，對于主要的技術環(huán)節(jié)，譬如橡膠壩壩袋錨固問題、錨固安裝等問題進行了詳細闡述。此外對于橡膠壩施工過程中出現(xiàn)的各種問題，進行了細致剖析，針對具體問題提出了相應對策。

江西萍鄉(xiāng)橡膠壩建成后的三年內(nèi)，未出現(xiàn)大的漏水情況，整體工作正常，說明該施工方法是恰當?shù)?，其他類似工程可以借鑒。

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Anchoring Construction Technologies of Rubber Dam Bag

LI Jun
（Jiangxi Water Conservancy and Hydropower Construction Co.，Ltd.，Nanchang 330025，China）

Rubber dam is a particular dam types.Its span can be adjustable and its height is flexible.Seepage flow is low when blocking water and resistance is low during water release.These characteristics can’t be found in traditional dams. However,design and construction of rubber dams is difficult,and the operability is inferior.Dam bag anchoring issues during construction make it trickier.With rubber dam construction in Pingxiang,Jiangxi as an example,this article focuses on specifying specific methods of anchoring design and building of rubber dam bag and project test methods.It also carries out deep analysis on common leaking issues during construction of Rubber Dam and probes into its reasons and countermeasures.

anchoring techniques;wedge;water filling test

TV644

B

1673-8241（2016）12-0011-04

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.12.003