橡膠壩設(shè)計(jì)的關(guān)鍵與實(shí)施

李效全

摘 要：? 橡膠壩是用膠布根據(jù)壩高、內(nèi)外壓比確定的尺寸，錨固于混凝土底板上，利用預(yù)先鋪設(shè)的鋼管，安裝好的水機(jī)、電氣等設(shè)備，通過水或者氣體進(jìn)行充壩形成密閉的擋水壩袋。壩袋可自由升降，升壩可蓄水，坍壩可泄洪;壩頂溢流流量、水深可通過調(diào)節(jié)壩高控制;起水閘、溢流堰和合頁壩的作用，其使用條件近似于水閘。在其使用范圍內(nèi)，與其他類型的擋水建筑物對(duì)比，具有投資小、形式簡單、建設(shè)速度快、對(duì)地基承載力要求低、跨度大（單跨可達(dá)100m）、對(duì)河道過流影響小、行洪能力強(qiáng)、景觀效果好、管理維修工作量小、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，適用于防洪、擋潮、供水、灌溉、發(fā)電、補(bǔ)充地下水以及景觀水體等工程中。

關(guān)鍵詞：? 橡膠壩;擋水建筑物;工程設(shè)計(jì);關(guān)鍵技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TV644? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? ? ?【文章編號(hào)】1674-3733（2020）06-0191-01

1 橡膠壩型式

橡膠壩按充漲介質(zhì)劃分為充水式和充氣式。目前市場上出現(xiàn)的主要是充水式橡膠壩，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，充水式結(jié)構(gòu)的壩袋占當(dāng)今市場份額的95%。由于目前受壩袋結(jié)構(gòu)形式的影響，充氣式壩袋的自密性不夠，充排系統(tǒng)自動(dòng)化程度不高，造成管理不便等原因，未能受到市場的足夠關(guān)注和青睞。從岸墻結(jié)構(gòu)劃分為枕式壩袋和斜坡壩袋。根據(jù)岸墻結(jié)構(gòu)的劃分，一般情況下，岸墻和河床成90°角時(shí)，選用枕式壩袋（也可選用和岸墻直接錨固）;0°～90°之間，選用斜坡壩袋。就目前的情況而言，斜坡壩袋由于其制造、運(yùn)輸及安裝極其方便而備受市場的追捧。從壩袋接縫形式劃分為有接縫壩和無接縫壩。有接縫壩和無接縫橡膠壩的區(qū)別在于，從表面上看有接縫壩能看出每幅的位置，此外，有接縫橡膠壩是經(jīng)過橡膠的二次硫化（熱黏合）。無接縫橡膠壩是一次成形，一次硫化，具有抗拉能力強(qiáng)、使用壽命長、充壩后外型美觀等優(yōu)點(diǎn)。

2 橡膠壩設(shè)計(jì)的關(guān)鍵與實(shí)施

2.1 從工程的運(yùn)行管理進(jìn)行設(shè)計(jì)

1） 運(yùn)行管理是保證橡膠壩工程正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，想要橡膠壩在最大程度上發(fā)揮功能，就必須提高工程的運(yùn)行管理水平。例如，在設(shè)計(jì)橡膠壩工程時(shí)，務(wù)必要結(jié)合檢修條件。對(duì)于北方地區(qū)，橡膠壩冬季泵房應(yīng)當(dāng)注意保暖設(shè)備的設(shè)計(jì)、檢修爬梯的設(shè)計(jì)，以方便日后的管理和檢修，同時(shí)要做好自動(dòng)補(bǔ)水設(shè)施的布置，安裝壩袋自動(dòng)調(diào)平設(shè)施，而低壩則可以采用鋼纖維混凝土楔塊錨固。大量數(shù)據(jù)已經(jīng)證明，應(yīng)用螺栓錨固更加便于較高壩袋的檢查維修。對(duì)于壩底板高程，在選擇過程中應(yīng)切實(shí)滿足河道防洪要求，綜合考慮壩袋檢修及壩袋泥沙淤積等問題。按照空壩運(yùn)行的要求，較高的橡膠壩袋應(yīng)該設(shè)計(jì)向下傾斜的上游平面段，這樣壩袋在沖水時(shí)才不會(huì)由于水流而向上漂移，導(dǎo)致橡膠壩袋中的水不能全部排出。2）從程序化、規(guī)范化上進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)前我國的橡膠壩數(shù)量較多，可以對(duì)橡膠壩的運(yùn)行中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)計(jì)和采集，制定規(guī)范化、程序化的橡膠壩管理流程，從而簡化管理人員的工作。

2.2 設(shè)計(jì)壩高、壩長

設(shè)計(jì)壩高一般不大于5m，超過5m高的橡膠壩，其工程安全可靠度將顯著降低。壩袋設(shè)計(jì)拉力與壩高的平方成正比，高壩對(duì)壩袋的強(qiáng)度、錨固、基礎(chǔ)處理，特別是對(duì)壩袋溢流振動(dòng)、運(yùn)行管理都提出了更高的要求，工程投資與其他閘壩相比優(yōu)勢降低。若要修建超過5m高的橡膠壩必須進(jìn)行專門的技術(shù)論證和試驗(yàn)研究。壩長應(yīng)與河（渠）寬度相適應(yīng)，坍壩時(shí)應(yīng)滿足河道設(shè)計(jì)行洪要求，單跨壩長一般不大于100m。壩長過長將會(huì)給工程安全造成隱患，溢流時(shí)壩袋易發(fā)生振動(dòng)，給運(yùn)行管理造成困難，增加檢修時(shí)圍堰修筑費(fèi)用;對(duì)壩袋的制造設(shè)備、場地均需更高的要求，也不利于生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。

2.3 壩基設(shè)計(jì)與防滲設(shè)計(jì)中的相關(guān)問題

（1） 橡膠壩的位置設(shè)計(jì)，作為通泰大橋上游一橡膠壩溢流景觀，就必須在清水河上游通泰大橋北側(cè)為最佳方案位置。（2）如果考慮不周或蓄水深度不夠，將可能因冬季寒冷引起凍脹破壞作用——使得壩基、防滲措施遭受損壞。故蓄水深度要確定大于區(qū)域最大凍結(jié)深度要求。（3）庫區(qū)坍岸問題。因?yàn)镮級(jí)及II級(jí)階地高度小，以粗粒土為主，蓄水深度淺，庫水波浪低，坍岸問題輕微。（4）庫區(qū)浸沒問題。清水河兩岸階地的地形平坦，地下水埋深（3～5）m不等。蓄水后僅山體沖溝口地段有浸沒問題。但局部低洼地沖溝地段既無農(nóng)田又無住宅建筑，不會(huì)形成災(zāi)害性危害。（5）淤積問題。根據(jù)庫區(qū)《巖土工程勘察報(bào)告》上游至下游河漫灘沉積物的粒徑明顯變小的特點(diǎn)，說明搬運(yùn)固體物質(zhì)能力較強(qiáng)。張家口雨量多集中在7～8月份，清水河豐水與枯水季節(jié)流量相差懸殊，雨季河流流速增加很明顯。豐水季節(jié)清水河攜帶泥砂的能力強(qiáng)，在筑壩河段上游地段，易將幾十厘米粒徑的圓礫攜入急流之中。所以須按規(guī)范要求設(shè)計(jì)攔砂壩，砂石堆積庫，清淤設(shè)施等防護(hù)措施，由于淤積物中粘粒和粉粒的含量很低，經(jīng)機(jī)械分選，可成為比較理想的建筑材料，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。（6）壩址區(qū)的工程地質(zhì)問題為壩基滲漏問題，由于河床及漫灘分布有（3～4）m厚的夾卵礫石的中細(xì)砂層，蓄水后必然發(fā)生滲漏。（7）庫區(qū)滲漏問題。庫區(qū)的一般地段分水嶺山體雄厚，屬于庫岸基巖裂隙水補(bǔ)給庫水，上游兩側(cè)山體不存在永久性滲漏問題。但受斷層影響地段，即至擬建橡膠壩上游150m河段，左岸山體中斷層破碎帶為永久性滲漏通道。

2.4 曲線形壓板錨固的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的橡膠壩工程主要是在壩底版預(yù)埋螺栓，同時(shí)把打孔鋼板與壩袋緊緊的固定在橡膠壩底版上，這種辦法極易發(fā)生壩袋損壞以及壩袋滲漏的現(xiàn)象，為了解決這個(gè)問題，可以在橡膠壩的基礎(chǔ)中預(yù)埋錨固件螺栓的同時(shí)，在壓板與墊板中間設(shè)置鋼壓條，讓壩袋在錨固的的地方呈現(xiàn)曲線的形狀，從而解決袋體橡膠布上作用力分布不均的問題，同時(shí)采用這種方式還可以增大壩袋和壓條之間的接觸面積，進(jìn)而保護(hù)壩袋不被損壞同時(shí)使壩袋與鋼板之間的擠壓更緊，避免壩袋滲漏的現(xiàn)象發(fā)生。詳細(xì)的工程辦法如下：工作人員首先需要對(duì)鋼板壓條進(jìn)行加工，一般情況下是用普通的碳素鋼來進(jìn)行加工的，將鋼壓板加工成圓角，最大限度的使袋壩的損壞降到最低，在施工的過程中，把加工好的上鋼板壓條點(diǎn)焊在鋼壓板上面，再將下鋼板壓條放在鋼墊板上，等到上鋼板壓條與下鋼板壓條都在其正確的位置時(shí)，對(duì)其進(jìn)行固定，以免發(fā)生位移，之后將底墊片、海綿止水以及橡膠壩袋安裝好，工程的最后一步是將有上鋼板壓條的墊板安裝到位，并且固定螺栓，等到這一步完成之后，曲線形的壓板錨固壩袋就完全安裝完畢了。

結(jié)語：綜上所述，橡膠壩工程在我國城市生態(tài)水利建設(shè)中應(yīng)用越來越廣泛，成為許多城市景觀節(jié)點(diǎn)。橡膠壩工程設(shè)計(jì)選型應(yīng)結(jié)合所在工程地理位置、氣候特點(diǎn)，選擇技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理，運(yùn)行安全可靠的橡膠壩型式，提高橡膠壩工程質(zhì)量、做好工程的設(shè)計(jì)、充分利用新技術(shù)新材料，進(jìn)而使橡膠壩工程在防洪、蓄水、灌溉、發(fā)電等方面，尤其是大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)方面發(fā)揮更大作用。

參考文獻(xiàn)

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