橡膠壩技術在水利治理工程中的應用方法探討

(浙江省嘉興市中泓工程管理有限公司，浙江 嘉興 314050)

橡膠壩技術在水利治理工程中被廣泛應用，錦綸或維綸帆布等材料作為受力框架，使用用氯丁橡膠作為保護層，對水利治理起到膠合和密封作用。將錦綸或維綸帆布與氯丁橡膠粘合起來，制成橡膠布袋，使用螺栓將橡膠布袋固定于基床上，向袋內(nèi)充氣，使袋子膨脹進而形成壩體。橡膠壩是20世紀末期隨著高分子合成材料迅速發(fā)展而形成的一種新型擋水建筑物，具有外形美觀，管理方便優(yōu)點，在我國已經(jīng)建設橡膠壩中，使用直墻式堵頭結構為主[1]。針對高水頭式橡膠壩，在充壩過程中受到壩袋自身重力以及岸墻摩擦影響，壩端產(chǎn)生褶皺不易打開，形成壩袋端部塌陷現(xiàn)象。在水利治理過程中，如果出現(xiàn)壩頭塌陷問題，就會降低橡膠壩，工程效益不能充分發(fā)揮其作用；如果壩袋溢流不均，就會影響整個治理過程中的美觀，加速壩袋老化；如果壩袋端頭褶皺處膠布極易形成應力，使膠布過早老化，給水利工程運行帶來安全隱患問題[2]。采用傳統(tǒng)治理技術受到施工人員影響，極易出現(xiàn)漏水問題，因此，采用橡膠壩技術，保證在治理水利過程中不會出現(xiàn)漏水問題。

1 水利治理中橡膠壩技術的實施

橡膠壩是由壩袋和壩床構成的，其結構簡單、成本較低，與同規(guī)模閘壩相比，工程周期可縮短至1/3。由于橡膠壩自身重量較輕，因此對于橡膠壩地基要求并不高，可增大其跨度[3]。受到自身結構影響，壩體不阻水、不漏水，且管理運用極為方便，待橡膠壩建成之后，不僅不會受到河道汛期影響，還可攔蓄基流，被廣泛應用于灌溉和防洪，可用作攔河閘壩、分水閘和節(jié)制閘等[4]。

1.1 橡膠壩施工安裝

1.1.1 前期工作

橡膠壩的使用需要一定容量基坑，因此，對于水利工程治理過程中，應先做的就是開挖基坑。事先澆筑錨固槽，并制作錨固件和混凝土底板，設立單獨控制室，利用監(jiān)控器來監(jiān)視橡膠壩技術在水利治理過程中的應用情況。修建防滲漏設備與岸墻，保障治理過程中的安全性[5]。最后安裝底板片，在制作底板片時，需按照設計圖紙進行，在沒有出場之前，需先檢查底墊片和壩袋尺寸，查看該尺寸是否符合要求。對底墊片進行運輸時，為了避免其受損或發(fā)生形變，需將底墊片安裝工序放置在壩袋之前，并進行現(xiàn)場粘合，待所有工序完成之后，再次對底墊片進行定位安裝[6]。

1.1.2 壩袋安裝

在超出溢流管和沖排水管的關口附近底墊片上，粘貼上一層由橡膠材料制作而成的膜，并在這層膜上標識出中心線和壩軸線，可用來強補底板。在底墊上標識出中心線和錨固線，對于壩袋內(nèi)部所能承受的壓力進行測試，并標識出超壓溢流管和測壓管的坐標位置，在施工過程中沒有出現(xiàn)錯誤基礎之上，對挖孔進行固定，進而促使錨固線與壩袋中心線的對應線重合[7]。

1.1.3 壩袋錨固

錨固是橡膠壩工程的重要部分，需按照要求嚴格執(zhí)行。錨固壩袋首要規(guī)定就是對其進行牢固處理，并保證錨固壩袋密封性，不會出現(xiàn)透水問題。將壩袋鋪平，壩端放置完成之后，從上游側邊向下游進行折疊、下游側邊向上游進行折疊，待壩袋折疊后就可直接打孔入槽，再套上墊平片，并蓋上壓板[8]。該工序需要注意的是壓板必須放平，然后擰緊螺絲，螺絲會擰三次，每一次擰都需要加力桿的輔助，每加力一次就代表擰緊一次，該工序要從橡膠壩的兩端進行。待工作人員擰緊螺絲后，進行驗收工作，若沒有任何問題就可進行第二期的混凝土封填。將已經(jīng)折疊好的上游壩袋，對下游進行鋪展復原，由于壩床存在一定縫隙，因此，在處理好螺栓與伸縮縫隙之間的關系之前，需對定型版上的距離進行特殊處理[9]。

1.2 技術實施

由于壩袋錨固是橡膠壩最為重要的技術實施環(huán)節(jié)，也是技術難點，通常情況下，都是利用楔塊錨固方法來實現(xiàn)壩袋錨固施工的[10]。因此，需考慮選擇正確楔塊尺寸，使楔塊平整度達到相關標準。

1.2.1 橡膠壩高度設計

針對水利治理過程中，橡膠壩高度設計如圖1所示。

圖1 橡膠壩高度設計

假設橡膠壩壩高為H，斜坡變坡比為p，塌肩高度為T，斜坡段高度L1應滿足：

(1)

由此可獲取斜坡坡長L2為：

(2)

斜坡上部與折角處受到壩袋自身影響，使自然向下平鋪塌陷于斜坡段上，將滿足該高度條件下的壩袋全部平鋪于中邊墩墻上，就不會產(chǎn)生褶皺。根據(jù)該方案，對錨固槽和楔塊斷面進行施工設計。

1.2.2 錨固槽施工

錨固槽通常有兩種，一種是梯形槽，而另一種就是靴形槽。其中梯形槽主要特點就是上口窄、下口寬，這種形狀的內(nèi)壁需要保持順直狀態(tài)，在整個施工過程中，需依賴楔塊擠壓膠布，保證其與槽壁之間產(chǎn)生一定摩擦，完成固定壩袋任務；而靴形槽楔塊不能與壩袋進行直接接觸，因此，當錨固槽內(nèi)部楔緊時，除了受到擠壓力之外，還會受到其它作用力影響，不會出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，但是在另一面會與槽壁產(chǎn)生較大摩擦力，使得壩袋與楔塊緊密接觸，保證在水利在治理過程中，不會出現(xiàn)漏水情況。

1.2.3 楔塊斷面施工

在施工之前，需選擇重力較大楔塊，確保壩袋不會出現(xiàn)漏水情況。在橡膠壩壩袋施工之前，楔塊并不需要多大承受力，只需承受表面正壓力即可，但是在安裝后，楔塊需要承受錘擊力，保證后楔塊不受到影響。通常情況下，需要在楔塊內(nèi)添加構造鋼筋，保證楔塊強度。選擇長為500 mm的楔塊，使用鋼筋混凝土原材料進行制作，使混凝土強大達到最高，方便施工人員搬運，提高了楔塊承受壓力強度。選擇長為100 mm的楔塊作為后楔塊，保證水利治理具有良好施工效果。

2 實驗

研究橡膠壩技術與傳統(tǒng)技術在汛期和正常情況下的治理情況，為驗證橡膠壩技術在水利治理中應用方法有效性提供依據(jù)。

2.1 汛期

江河流域季節(jié)性降水或冰雪融化，造成定時性水位上漲，河流徑流變化主要取決于河流補給情況，以雨水補給為條件，形成汛期。在該情況下，將橡膠壩技術與傳統(tǒng)技術在水利治理中的應用情況展開分析，研究兩種技術治理效果，對比結果如圖2所示。

由圖2可知：在1～6月份，河流流量呈曲線趨勢上漲，采用傳統(tǒng)技術在1月份治理水利時，治理效果可達到72%，而橡膠壩技術治理效果可達到82%；在2月份治理水利時，采用傳統(tǒng)技術治理效果可達到70%，而橡膠壩技術治理效果可達到90%；在3月份治理水利時，采用傳統(tǒng)技術治理效果可達到50%，而橡膠壩技術治理效果可達到80%；在4月份治理水利時，采用傳統(tǒng)技術治理效果可達到30%，而橡膠壩技術治理效果可達到78%；在5月份治理水利時，采用傳統(tǒng)技術治理效果可達到20%，而橡膠壩技術治理效果可達到80%；在6月份治理水利時，采用傳統(tǒng)技術治理效果可達到18%，而橡膠壩技術治理效果可達到70%。由此可知，在汛期，采用橡膠壩技術比傳統(tǒng)技術治理效果好。

圖2 兩種技術在汛期水利治理效果對比

2.2 正常情況

在正常雨季條件下，將橡膠壩技術與傳統(tǒng)技術治理效果進行對比分析，結果如圖3所示。

圖3 兩種技術在正常情況下水利治理效果對比

由圖3可知：在7～12月份，降水量較少，河流流量波動趨勢較小。在7月份治理水利時，采用傳統(tǒng)技術治理效果可達到55%，而橡膠壩技術治理效果可達到95%；在8月份治理水利時，采用傳統(tǒng)技術治理效果可達到50%，而橡膠壩技術治理效果可達到90%；在9月份治理水利時，采用傳統(tǒng)技術治理效果可達到58%，而橡膠壩技術治理效果可達到82%；在10月份治理水利時，采用傳統(tǒng)技術治理效果可達到59%，而橡膠壩技術治理效果可達到81%；在11月份治理水利時，采用傳統(tǒng)技術治理效果可達到62%，而橡膠壩技術治理效果可達到82%；在12月份治理水利時，采用傳統(tǒng)技術治理效果可達到56%，而橡膠壩技術治理效果可達到89%。由此可知，在正常情況下，采用橡膠壩技術比傳統(tǒng)技術治理效果好。

根據(jù)上述對比結果，可得出實驗結論：

(1)汛期：在1～6月份治理水利時，采用橡膠壩技術比傳統(tǒng)技術治理效果分別高10%、20%、30%、48%、60%、52%。

(2)正常情況：在7～12月份治理水利時，采用橡膠壩技術比傳統(tǒng)技術治理效果分別高40%、40%、24%、22%、20%、33%。

綜上所述：橡膠壩技術在水利治理中應用方法是有效的，且比傳統(tǒng)技術治理效果要好。

3 結語

橡膠壩技術實施過程中，主要涉及錨固槽施工和楔塊斷面施工，掌握錨固槽和楔塊斷面技術，按照施工方案進行水利治理，可保證施工質(zhì)量，著重注意漏水問題，以此確保橡膠壩使用壽命。隨著農(nóng)業(yè)灌溉事業(yè)迅速發(fā)展，在水利工程建設過程中，橡膠壩可攔蓄基流，緩解水資源緊缺，充分利用水資源灌溉事業(yè)，為我國經(jīng)濟發(fā)展起到促進作用。