橡膠壩運行維護管理的新技術

李鳳武

摘要：橡膠壩是使用高分子材料作為受力骨架，涂敷橡膠作為保護層，采用錨固技術制成封閉的壩帶，通過充水或充氣等充脹方式形成的袋式擋水壩。其優(yōu)勢在于壩頂可以溢流，壩高可以根據水位實際狀況自由調節(jié)，其工作強度高，壩袋更換簡易靈活，能夠不斷創(chuàng)新工藝和技術，防洪標準可達百年一遇水平。同時和常規(guī)壩相比，其柔性軟殼結構對于地震和水浪的沖擊抵御性更好，在汛期不阻水，其運維更加簡易。但是橡膠壩運行管理的技術要求較高，如果存在充脹壓力超過設計壓力的現(xiàn)象，就會造成壩袋破裂。在洪水過后，要檢查是否存在可能刺破壩袋的漂浮物和物體。這就對了橡膠壩的運行維護管理提出了新的要求，需要不斷創(chuàng)新技術提高來解決這些問題。研究根據密云潮白河橡膠壩的工作經驗，針對橡膠壩投入使用中存在的問題，結合風浪泥沙對于橡膠壩的影響，對于不同季節(jié)和條件下橡膠壩運行維護管理的方法和新技術進行了分析。

關鍵詞：橡膠壩;運行維護;管理;新技術

橡膠壩采用高強度分子分層材料制成，其性能優(yōu)勢明顯，具有常規(guī)壩所不具備的諸多優(yōu)點，日常運行和維護管理方便。一般來說，其造價節(jié)省至常規(guī)閘壩30%的投資，材料可節(jié)省至40%的木材、50%的鋼材和水泥，而且施工期能夠短至3d，當年即可受益。

1? 橡膠壩技術的優(yōu)勢

橡膠壩以高強度合成纖維材料為骨架，以橡膠作為表面涂敷，采用錨固施工等配合混凝土工程施工的方式加固，同時在日常運行管理中還要做好壩袋防老化及破損修補施工，通過原漿抹面施工工序，在日常檢查的基礎上最好壩袋修補和補強[1]。以密云橡膠壩為例，為了實現(xiàn)潮白河水系梯級蓄水規(guī)劃，匯合口下游 0+900樁號處修建河槽橡膠壩，與密云縣污水處理廠再生水回用緊密結合，利用處理達標后的再生水作為景觀用水，通過壩頂溢流，使再和常規(guī)閘壩相比，橡膠壩具有許多優(yōu)勢，控制水流速，大大地提升了水體凈化能力。主要如下：⑴適用于大跨度閘壩工程，能夠增加水庫庫容，可以不用常規(guī)閘的啟閉機、工作橋等。⑵蓄水和調節(jié)水位更加方便，耐腐蝕性更好。其活動圍堰高度可升可降，能夠實現(xiàn)靈活的水位控制，調節(jié)性更好。⑶無需取土筑堰，河道更加清潔美觀，大大節(jié)約工作量，更加安全衛(wèi)生。⑷在觀賞性方面，還可以采用各類彩色和藝術性壩袋，創(chuàng)新其造型，打造河壩的美麗風景。⑸模塊化設計方式，更方便運行管理和維護，更加省時省力。同時延長了使用壽命，各個模塊相互依靠，耐用性更好。能夠采用預應力空心混凝土構件，減輕上部結構的重量。⑹造價低，節(jié)約鋼筋混凝土等建筑材料，減少施工量，性價比更好。⑺擋水效果更好，動力系統(tǒng)簡單，能夠更好地實現(xiàn)過流泄洪。

2? 橡膠壩投入使用存在的問題

2.1? 橡膠壩設計方面存在的問題

大量考察國內橡膠壩設計的結果顯示，發(fā)現(xiàn)有的橡膠壩在設計中缺少沖砂設施，這導致主汛期會把大量泥沙帶入壩前。這容易對壩袋造成安全隱患，而目前設計一般采用人工清理方式，清理不干凈，很容易造成劃傷。在設計中，為了考慮成本因素，有時不設工作橋，這樣就會降低安全檢查的水平。同時，傳統(tǒng)安全檢查依賴人工方式和管理人員經驗，在首次建壩的區(qū)域，管理人員更缺乏工作經驗，這樣降低了運維管理的水平，導致相關人員缺乏壩袋檢查能力。個別地區(qū)橡膠壩規(guī)模小，數量少，管理粗放，沒有形成針對性的運行管理技術。橡膠壩設計也存在粗放性現(xiàn)象，比如在基礎底板和防滲水設計等方面，缺乏科學的設計方案[2]。對于橡膠壩影響穩(wěn)定的因素也缺乏分析，比如高低壩布置形式、排水系統(tǒng)的設計、錨固形式、自動補水等裝置方面還需要改進[3]。

2.2? 風浪泥沙對于橡膠壩的影響分析

在對密云潮白河橡膠壩的運行維護管理中發(fā)現(xiàn)，當前橡膠壩受到風浪泥沙的沖擊較大，對壩袋造成了一定的磨損和侵蝕。在大風浪下，一些樹枝、雜物和利物甚至存在將橡膠袋劃破的風險。由于雜物的存在，給橡膠袋的檢查工作帶來了一定的困難。同時風浪泥沙也嚴重地影響了對橡膠壩運行規(guī)律的判斷，橡膠壩本身也給測流工作帶來了困難。隨著時間的推移，風浪泥沙會給橡膠壩帶來損害，比如潮水沖擊會造成壩袋反向運行，風浪會長期對壩袋進行拍打和沖擊作用，增大錨固力。風浪還會對壩體產生額外負荷力導致擠壓內部空氣，壩頂溢流還會使錨固件松動，損害橡膠壩。冬季的鋒利冰塊非常容易劃破壩袋，風浪冰凍的危害最為巨大。

3? 橡膠壩運行維護管理的新技術應用

3.1? 橡膠壩工程設計與施工中的技術應用

首先，對橡膠壩袋的材料和工藝進行創(chuàng)新。考慮到河中漂浮物較多，要采用高強度材料作為壩袋材質，外層橡膠采用耐磨、耐熱、耐腐蝕的特種橡膠，中層橡膠要騎到保護帆布的作用，內層橡膠要提高其水密性和氣密性。針對橡膠壩老化的現(xiàn)象，要對涂層材料進行改進，加入混合溶劑提升其壽命。為了提高橡膠壩袋體的強度，可以對網眼骨架材料進行改進，通過經線和緯線編制成網孔，將內膠層、中層膠和外層膠融為一體，從而提高其強度。要對壩袋進行流線型設計，提升其光滑度，還可以在表面噴涂防護層，讓過壩水流更加平順。其次，針對壩袋振動的機理進行改進，由于壩袋內部充水或充氣，其性狀自由度變化很大，在風浪沖擊作用下，容易產生振動現(xiàn)象，在設計中要針對性采用防振措施。在設計中，可以將基礎底板適當提高，形成低固定壩，改善水流條件。底板與端墻與壩袋接觸的部分必須要光滑，減少震動帶來的磨損。選擇振動強度小的錨固形式，比如雙錨固結構，加大固線距離，讓壩袋斷面呈現(xiàn)半圓形，減少震動發(fā)生。由于泄洪時，來不及排走的水容易讓壩袋產生振動，可以設置排水管，使壩袋塌平。第三，在施工中，要確保各個模塊光滑平整，精確度，不要出現(xiàn)變形和粗糙現(xiàn)象，有效應對風浪沖擊。為了避免人為破壞等因素，可以在橡膠壩建立處社里防護欄，在區(qū)域內嚴禁一切不利于橡膠壩安全的活動。

3.2? 橡膠壩運行管理技術

要有效控制壩頂的溢流量，調整下游數位，采用智能傳感器等設施及時監(jiān)測水位，減少震動危害。同樣可以采用數字化技術調整壩袋內的內水壓力，以改變壩體自振頻率的目的，這樣能夠有效避免共振現(xiàn)象的發(fā)生。橡膠壩運行管理的關鍵是提升其自動化運行水平，減少人工勞動工作量，比如建設高樁碼頭后方防淤的充水式橡膠壩沖排沙系統(tǒng)，解決泥沙回淤以及施工的不便性等問題。同時配合自動清淤排沙系統(tǒng)，安裝自動降壩裝置，當較大洪水來臨時，通過自動降壩裝置，實現(xiàn)清淤排沙和防洪工作。橡膠壩袋除安排專門的管理人員之外，還要建立嚴格的管理制度，一旦發(fā)現(xiàn)病害，必須立即修復。上級部門要利用橡膠壩監(jiān)測設備和水務信息平臺，實時掌握水情，全面進行監(jiān)控，并且做好數據采集和處理，建立完整的技術檔案。

3.3? 橡膠壩日常維護和檢查

除了定期和不定期的人工檢查和突擊檢查之外，還應該使用各類傳感器和自動化遠程控制設備進行檢查，比如監(jiān)測橡膠壩袋的壓力和水情。還可以配合監(jiān)控設備檢查是否有漂浮物刺傷壩袋，將人工檢查智能化設備結合起來。針對董酒冰塊對壩袋損害較為嚴重的狀況，除了在冬季帶來之前降低壩高之外，還應該加強防凍和防刺等措施，針對重點風險提升檢查的頻率。在日常維護方面，要定期進行保養(yǎng)，汛前要洗井，還要進行充壩和塌壩試驗。要及時清理危害橡膠壩袋的雜物，在洪水過后必須全面清理殘骸。檢查中一旦發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，必須立刻進行修復。左海對日常充排設備的養(yǎng)護和維護，定期涂刷防護層，及時清理淤積物，確保各個設備運轉正常。強化對土建工程的日常養(yǎng)護，保持排水設施的通暢，防止鋼筋銹蝕，減少蓄水池的沉淀泥沙。尤其是要重視壩袋的養(yǎng)護，在表面刷涂耐老化材料，下水前要清理淤泥，保持接觸面光滑，及時修補漏洞。

4? 結語

在橡膠壩運行維護管理過程中，要不斷創(chuàng)新工程設計和施工的技術，采用有效的運行管理技術提升自動化運行水平，配合數字化設備強化壩袋檢查，以提升橡膠壩的穩(wěn)定性。

參考文獻

[1] 蘇博，崔玉榮，焦延濤，等.橡膠壩施工關鍵技術研究[J].項目管理技術，2019，17（2）：94-99.

[2] 孫士洪.溫涼河橡膠壩基礎底板與防滲排水設計[J].山東水利，2020，255（2）：29-30.

[3] 李娜.探討多跨大型橡膠壩設計中應注意的幾個問題[J].陜西水利，2020，232（5）：188-189.