洛河同樂園橡膠壩袋更新設(shè)計(jì)探析

陳曉峰

（河南省洛陽市河渠管理處，河南洛陽410303）

1 概述

橡膠壩是20世紀(jì)50年代末，隨著高分子合成材料工業(yè)發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型的水工建筑物。主要適用于低水頭、大跨度的閘壩工程，已被廣泛應(yīng)用于灌溉、發(fā)電、防洪、城市環(huán)境美化。橡膠壩由于其結(jié)構(gòu)簡單、造價低、便于管理的優(yōu)勢而應(yīng)用廣泛。

2 工程現(xiàn)狀

洛河發(fā)源于陜西省洛南縣洛源鄉(xiāng)木岔溝，在陜西省境內(nèi)河長109.00 km，流域面積為3 037.0 km2，到河口街進(jìn)入河南境，經(jīng)三門峽市的盧氏縣，洛陽市的洛寧、宜陽縣、洛陽市，到偃師市的楊村與伊河匯流，以下統(tǒng)稱伊洛河，經(jīng)黑石關(guān)到鞏義市神堤注入黃河。洛河楊村以上河長410.10 km，流域面積為12 037.0 km2。

為改變市區(qū)河道的荒涼面貌，以水面覆蓋砂卵石河床，根據(jù)河道縱坡及市區(qū)河道長度，洛河市區(qū)段共規(guī)劃建設(shè)了9級水面，其中同樂園水面為6級水面。9級水面的形成將昔日荒蕪的洛河灘變成為水盈兩岸、碧波蕩漾、綠樹成蔭、水光相映，游船穿梭的水上樂園，不僅給居民、游客提供一個休閑和娛樂的場所，而且成為橫貫洛陽市中心的風(fēng)景靚麗的旅游景點(diǎn)。同時，城市環(huán)境的美化，有力地促進(jìn)洛陽經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

同樂園水面工程始建于2000年，于2001年建成運(yùn)行，該工程屬于Ⅳ等工程，主要建筑物為4級，次要建筑物及臨時工程為5級。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，相應(yīng)洪峰流量為9 720 m3/s，非汛期5年一遇導(dǎo)流流量為140 m3/s。橡膠壩壩址位于洛河牡丹大橋下游1.00 km處，回水長2.33 km，形成128.6 hm2水面，蓄水量達(dá)327萬m3。

水面工程由橡膠壩、控制室兩部分組成。橡膠壩共6跨，正常蓄水位為135.6 m，中間兩跨壩高3.5 m，每跨布置長度為80.0 m；中間兩跨外側(cè)各布置1跨壩高為3.7 m橡膠壩，每跨布置長度為80.0 m；兩側(cè)各布置1跨橡膠壩，壩高2.0 m，每跨布置長度為104.5 m，每跨橡膠壩中墩厚度為1.0 m。

目前，同樂園水面工程橡膠壩壩袋已使用超過15年，同時受到洛河水質(zhì)的影響，壩袋老化變形、磨損嚴(yán)重，表面龜裂，壩袋存在嚴(yán)重的漏水問題，已不能正常使用。為確保橡膠壩安全運(yùn)行，需對壩袋進(jìn)行更換。

3 壩袋更新設(shè)計(jì)

該工程橡膠壩采用堵頭枕式單袋雙錨固充水式壩袋，壩袋材料選用氯丁合成橡膠錦綸帆布。

1）第一、六跨壩高2.0 m，內(nèi)壓比為1∶1.3，壩袋內(nèi)壓力水頭為2.60 m，壩袋選用二布三膠，壩袋型號為JBD 2.0-100100-2，壩袋膠布采用J100100，壩袋總厚度不小于7.0 mm。壩袋堵頭選用二布三膠，型號為JBD 2.0-100100-2，厚度不小于7.0 mm，膠布型號為J100100，壩袋單寬容積為6.88 m3，兩跨橡膠壩袋總?cè)莘e為1 438 m3。

所選壩袋膠布強(qiáng)度為160 kN/m，壩袋徑向計(jì)算強(qiáng)度為16 kN/m，安全系數(shù)為10.00，符合規(guī)范規(guī)定的充水式壩袋強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)不小于6.00的要求。

2）第三、四跨壩高3.5 m，內(nèi)壓比為1∶1.25，壩袋內(nèi)壓力水頭為4.38 m，壩袋選用二布三膠，壩袋型號為JBD 3.5-260260-2，壩袋膠布采用J260260，壩袋總厚度不小于7.9 mm。壩袋堵頭選用二布三膠，型號為JBD 3.5-260260-2，厚度不小于7.9 mm，膠布型號為J260260，壩袋單寬容積為22.55 m3，兩跨橡膠壩袋總?cè)莘e為3 608 m3。

所選壩袋膠布強(qiáng)度為416 kN/m，壩袋徑向計(jì)算強(qiáng)度為45.94 kN/m，安全系數(shù)為9.06，符合規(guī)范規(guī)定的充水式壩袋強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)不小于6.00的要求。

3）第二、五跨壩高3.7 m，內(nèi)壓比為1∶1.25，壩袋內(nèi)壓力水頭為4.63 m，壩袋選用二布三膠，壩袋型號為JBD 3.7-260260-2，壩袋膠布采用J260260，壩袋總厚度不小于7.9 mm。壩袋堵頭選用二布三膠，型號為JBD 3.7-260260-2，厚度不小于7.9 mm，膠布型號為J260260，壩袋單寬容積為25.20 m3，兩跨橡膠壩袋總?cè)莘e為4 032 m3。

所選壩袋膠布強(qiáng)度為416 kN/m，壩袋徑向計(jì)算強(qiáng)度為51.34 kN/m，安系數(shù)為8.10，符合規(guī)范規(guī)定的充水式壩袋強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)不小于6.00的要求。

該橡膠壩6跨底墊片均采用夾布膠片，即以滌綸交織布作為底墊片骨架材料，徑向拉伸強(qiáng)度不低于13.0 MPa，徑向撕裂強(qiáng)度不低于60 kN/m。壩袋采用上下游雙線楔塊擠壓錨固。上游錨固線距壩底板上游邊1.50 m，下游錨固線距壩底板下游邊一、六跨為4.24 m，三、四跨為4.78 m，二、五跨為4.37 m。錨固槽寬深分別為29 cm和30 cm，側(cè)槽寬深分別為18 cm和30 cm。

壩袋的外層、內(nèi)層和底墊片膠需通過臭氧老化測試，在臭氧濃度為10 000×10-8、溫度為40℃的環(huán)境下，膠體拉伸20%，滿足持續(xù)120 min不龜裂的需求。壩袋膠料抗老化性能要求見表1。

表1 壩袋膠料抗老化性能要求

4 結(jié)語

橡膠壩的穩(wěn)定運(yùn)行受壩袋材質(zhì)的影響較大，壩袋的老化現(xiàn)象對橡膠壩的運(yùn)行存在安全隱患，也較其他水工建筑物壽命短。因此，進(jìn)一步對橡膠壩橡膠材質(zhì)的研究，強(qiáng)化橡膠的耐用性或采用更為先進(jìn)的材質(zhì)替代橡膠是促進(jìn)橡膠壩發(fā)展的重要因素。