遷安市灤河左三號(hào)橡膠壩更換壩袋設(shè)計(jì)施工技術(shù)要求

張寧寧

遷安市灤河左三號(hào)橡膠壩屬于灤河遷安生態(tài)防洪一期工程，由于橡膠壩運(yùn)行期多數(shù)時(shí)間處于高水位狀態(tài)，于2016年8月在最右側(cè)壩段右端頭處1條壩袋搭接縫略有開(kāi)展，為保證工程蓄水及安全，須對(duì)橡膠壩進(jìn)行壩袋更換和維修完善相關(guān)附屬設(shè)施，以保障工程設(shè)施良性運(yùn)行，現(xiàn)結(jié)合工程實(shí)際，介紹設(shè)計(jì)施工技術(shù)要求，以其與類(lèi)似工程建設(shè)進(jìn)行交流。

1.工程概況

遷安市灤河左三號(hào)橡膠壩屬于灤河遷安生態(tài)防洪一期工程，位于遷安市城區(qū)西側(cè)鋼城大橋南灤河左支河槽內(nèi)，非汛期充壩擋水，在黃臺(tái)山西側(cè)灤河河槽內(nèi)營(yíng)造水面，汛期塌壩保證河道行洪。

該橡膠壩始建于2003年9月，2013年初對(duì)其供水及供電系統(tǒng)進(jìn)行了改造。橡膠壩運(yùn)行期多數(shù)時(shí)間處于高水位狀態(tài)。2016年8月發(fā)現(xiàn)部分壩段壩體下游面曲線(xiàn)頂點(diǎn)不在同一直線(xiàn)上，部分位置向下游偏離值約20cm；最右側(cè)壩段右端頭處1條壩袋搭接縫略有開(kāi)展。為保證工程蓄水及安全，現(xiàn)對(duì)橡膠壩更換壩袋和維修完善相關(guān)附屬設(shè)施。工程總體布置圖見(jiàn)圖1。

圖1 工程總體布置圖

工程不改變橡膠壩原有功能及規(guī)模，不改變建筑物等級(jí)及洪水標(biāo)準(zhǔn)。工程主要包括以下幾部分內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。

一是壩袋更換，主要包括：壩袋拆除、錨固槽修整、楔塊及壩袋制作安裝。二是附屬設(shè)施維修、完善，主要包括：新建觀測(cè)水尺；現(xiàn)有混凝土檢查井拆除；新建深井地下井室1座；修復(fù)消力池反濾排水孔。三是壩前清淤。四是更新壩袋壓力監(jiān)測(cè)設(shè)施，更換溢流管；新增視頻監(jiān)視系統(tǒng)等。

2.工程級(jí)別及標(biāo)準(zhǔn)

遷安市灤河左三號(hào)橡膠壩原設(shè)計(jì)建筑物等級(jí)為3級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇；相應(yīng)洪峰流量13818m3/s。

3.水文氣象

工程區(qū)域地處溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，夏季短而炎熱多雨，冬季長(zhǎng)而寒冷干燥，秋高氣爽，春季降雨稀少。流域多年平均降水量自上而下在400～800mm左右，降水量年內(nèi)及年際分配不均，豐枯相差懸殊，年降水量的70%集中在汛期，且多以暴雨的形式出現(xiàn)在7、8月份。

施工期洪水的施工時(shí)段及標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，實(shí)施方案的施工時(shí)段為3月1日—4月30日，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇，施工期洪水只考慮大黑汀水庫(kù)至遷安區(qū)間洪水，即12m3/s。如遇特殊情況灤下灌區(qū)急需用水，遷安市水務(wù)局負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)由桃林口水庫(kù)通過(guò)青龍河向下游輸水。

4.工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 壩袋更換設(shè)計(jì)

壩袋拆除。首先采用人工鑿除方式清理錨固槽頂部的細(xì)石混凝土，而后拆除邊側(cè)錨固槽內(nèi)的松木楔塊，再拆除上、下游錨固槽內(nèi)的混凝土楔塊，最后將壩袋從錨固槽內(nèi)取出。清運(yùn)壩袋及其它拆除料，清理壩底板及錨固槽。

錨固槽修整。針對(duì)壩袋拆除時(shí)對(duì)錨固槽造成的局部損壞區(qū)，采用環(huán)氧樹(shù)脂混凝土按原結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行修整。環(huán)氧樹(shù)脂混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，抗?jié)B等級(jí)W6，抗凍等級(jí)F150。

錨固槽修整后，更換水帽，每壩段2個(gè)，共計(jì)12個(gè)。錨固槽見(jiàn)圖2。

圖2 錨固槽圖

楔塊及壩袋設(shè)計(jì)。此次更換壩袋使用楔塊結(jié)構(gòu)尺寸及技術(shù)參數(shù)與原設(shè)計(jì)相同。上、下游楔塊為聚丙烯纖維混凝土預(yù)制楔塊，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30F150，聚丙烯纖維摻入量0.9kg/m3，前楔塊長(zhǎng)0.5m，后楔塊0.23m；邊側(cè)采用木楔塊錨固，松木浸透瀝青防腐油處理，前楔塊長(zhǎng)0.35m，后楔塊0.15m。楔塊頂部采用C30F150細(xì)石混凝土抹面壓光。鍍鋅鋼管型號(hào)為Φ28×3.0mm，單根長(zhǎng)度不小于5m。根據(jù)實(shí)際情況，原有楔塊及鍍鋅鋼管如滿(mǎn)足上述材料要求，可繼續(xù)使用。需更換的壩袋共計(jì)6段，顏色均為藍(lán)色，型式為堵頭式充水壩袋，高3.5m，每段長(zhǎng)82m，內(nèi)壓比1.35，單寬容積19.94m3。

壩體袋片為兩布3膠一次成型，膠布強(qiáng)度型號(hào)J280kN/m/280kN/m-2，堵頭袋片為一布一膠，膠布強(qiáng)度型號(hào)J280kN/m/280kN/m-1。壩袋具體參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 壩袋參數(shù)表

針對(duì)現(xiàn)狀部分壩段塌肩嚴(yán)重問(wèn)題，本次更換壩袋通過(guò)調(diào)整壩袋堵頭結(jié)構(gòu)尺寸予以解決。具體由壩袋生產(chǎn)廠家實(shí)施。

壩袋更換采用以丁基橡膠為主要原料的S-2水壩止水用密封膠替代原設(shè)計(jì)中的海綿止水膠，主要性能指標(biāo)為：耐熱性，80℃×2h不流淌；耐寒性，-40℃×2h不硬化。

4.2 附屬設(shè)施配置

混凝土檢查井。拆除現(xiàn)有混凝土檢查井內(nèi)閥門(mén)，采用DN400鋼管補(bǔ)充連接供水管道。采用C10素混凝土對(duì)井底進(jìn)行回填，回填高程至管頂以上0.3m。拆除地面以下2.0m深度范圍內(nèi)檢查井結(jié)構(gòu)及地面以上所有結(jié)構(gòu)，壤土回填檢查井井室。DN400鋼管需進(jìn)行防腐處理，內(nèi)防腐采用溶解環(huán)氧樹(shù)脂粉末塑料層，厚度大于0.4mm，外防腐采用纏繞3PE（3層結(jié)構(gòu)聚乙烯）涂層，厚度大于3.0mm。

深井地下井室。在2號(hào)井井口處新建地下井室，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，4.6m×3.0m×2m(長(zhǎng)×寬×高)，底板厚0.4m，側(cè)墻厚0.30m，頂板厚0.20m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30F150。

消力池反濾排水孔。橡膠壩消力池內(nèi)設(shè)有Φ100mm反濾排水孔，間距1.5m梅花形布置，現(xiàn)狀大部分已淤堵，為保證建筑物安全運(yùn)行，對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。采用高壓水槍或其他機(jī)械清理現(xiàn)狀孔內(nèi)物料，應(yīng)嚴(yán)格注意不對(duì)既有結(jié)構(gòu)造成破壞，而后向孔內(nèi)填入碎石，要求碎石粒徑5～20mm。

觀測(cè)設(shè)施。在橡膠壩鋪蓋段左岸墻設(shè)置水位觀測(cè)標(biāo)尺1個(gè)，選用304不銹鋼水位標(biāo)尺，厚0.8mm，寬35cm，顏色為紅、黑色。

4.3 清淤設(shè)計(jì)

在塌壩防水更換壩袋時(shí)，同步進(jìn)行壩前清淤。初定清淤長(zhǎng)度范圍為橡膠壩軸線(xiàn)以上100m，此范圍可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。清淤寬度范圍為整個(gè)蓄水區(qū)河底寬度。

根據(jù)實(shí)際情況，清淤區(qū)域內(nèi)的橡膠壩段河底為干砌石護(hù)底、漿砌石護(hù)底和鋼筋混凝土鋪蓋，蓄水段河底為300mm厚卵石層，其下為礫石土或塑網(wǎng)石籠，底部為粗砂及復(fù)合土工膜。

清淤高程至原設(shè)計(jì)河底高程，由于現(xiàn)狀河底均為防滲結(jié)構(gòu)，施工中嚴(yán)禁對(duì)既有結(jié)構(gòu)造成破壞。

清理出的淤積物運(yùn)至棄渣場(chǎng)，清運(yùn)前應(yīng)委托有資質(zhì)的單位對(duì)淤積物進(jìn)行檢測(cè)，如不符合環(huán)保要求，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)處理后，再行清運(yùn)。

4.4 水利機(jī)械及電氣設(shè)計(jì)

工程維修、完善供水設(shè)施主要包括以下內(nèi)容：更換壩袋溢流管；更換壩袋部分測(cè)壓管，更新壩袋測(cè)壓儀表?，F(xiàn)狀橡膠壩中(邊)墩外部溢流管老化銹蝕嚴(yán)重，采用相同型號(hào)鋼管進(jìn)行更換。鋼管防腐內(nèi)壁采用熔接環(huán)氧樹(shù)脂粉末塑料層，厚度大于0.4mm，外防腐采用纏繞3PE(三層結(jié)構(gòu)聚乙烯)涂層，厚度大于3.0mm?，F(xiàn)狀壩袋壓力監(jiān)測(cè)設(shè)施老化嚴(yán)重，自動(dòng)化程度低，為有效監(jiān)測(cè)壩體壓力和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，橡膠壩袋更換安裝ZYB型壓力變送器，同時(shí)更換部分測(cè)壓管。

工程完善電氣部分內(nèi)容包括新增視頻監(jiān)視系統(tǒng)、低壓配電室鋪設(shè)絕緣膠墊。視頻監(jiān)視系統(tǒng)采用分層式結(jié)構(gòu)。在橡膠壩左岸岸邊設(shè)置2套戶(hù)外攝像機(jī)，在泵房?jī)?nèi)設(shè)置2套戶(hù)內(nèi)攝像機(jī)，在管理房?jī)?nèi)設(shè)置視頻工作站、硬盤(pán)錄像機(jī)及以太網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地圖像的存儲(chǔ)、上傳。視頻系統(tǒng)主要功能是對(duì)橡膠壩、泵房?jī)?nèi)運(yùn)行工況及安防情況進(jìn)行監(jiān)視、存儲(chǔ)和圖像顯示。

5.施工技術(shù)要求

5.1 壩袋拆除

楔塊、壩袋拆除時(shí)應(yīng)注意保護(hù)既有結(jié)構(gòu)，尤其是現(xiàn)有錨固槽，以保證工程質(zhì)量并便于后續(xù)施工。錨固槽整修前應(yīng)對(duì)整修區(qū)域混凝土適當(dāng)鑿毛，采用風(fēng)槍清理表面的渣滓、粉塵，形成新鮮干凈的混凝土修補(bǔ)面，嚴(yán)禁用水沖洗。

清理完成后先用環(huán)氧樹(shù)脂基液在混凝土修補(bǔ)面上涂刷一層，然后將拌合好的環(huán)氧樹(shù)脂混凝土搗入或灌入修補(bǔ)處，并振搗密實(shí)。

整修后的錨固槽尺寸精度要求誤差不超過(guò)±5mm，槽口線(xiàn)和槽底線(xiàn)必須順直，槽壁要求光滑平整無(wú)凸凹現(xiàn)象。

5.2 壩袋安裝

橡膠壩袋安裝，須在錨固槽整修混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后進(jìn)行。壩袋就位前應(yīng)將安裝場(chǎng)地清理干凈，并在壩底板上標(biāo)出錨固中心線(xiàn)和塌落線(xiàn)位置，壩袋錨固應(yīng)按先下游、后上游、最后側(cè)墻的順序進(jìn)行。先從下游底板中心線(xiàn)開(kāi)始，從左右兩側(cè)同時(shí)安裝。同時(shí)壩袋安裝應(yīng)按壩袋廠家現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要求進(jìn)行。

5.3 混凝土工程澆筑

環(huán)氧樹(shù)脂混凝土使用水泥標(biāo)號(hào)P.O 42.5R，砂采用中砂(天然河沙烘干使用)，碎石采用5～10mm的單粒級(jí)配烘干使用。

配合比應(yīng)結(jié)合施工方案根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況通過(guò)試驗(yàn)確定，建議基礎(chǔ)配合比為：1(環(huán)氧樹(shù)脂)∶0.12(聚酰胺樹(shù)脂)∶0.08(乙二胺)∶1(砂)∶1.5(碎 石)∶1(水 泥)。

環(huán)氧樹(shù)脂混凝土拌合用砂、石原材料必需烘干待用，拌合過(guò)程必須在干燥環(huán)境進(jìn)行，嚴(yán)禁沾水。拌合好的環(huán)氧樹(shù)脂基液應(yīng)盡快用完，同時(shí)攪拌散熱，防止固結(jié)。

澆筑混凝土楔塊，應(yīng)嚴(yán)格控制尺寸，允許偏差為±2mm，保證立面垂直。

檢查井內(nèi)素混凝土回填前，應(yīng)將管道外壁清理干凈，管道外防腐損壞處應(yīng)先進(jìn)行修補(bǔ)。木楔塊材料為松木，應(yīng)采用瀝青池浸泡的方法制作，瀝青應(yīng)選擇天然瀝青或石油瀝青。

5.4 施工安全生產(chǎn)技術(shù)要求

一是工程施工應(yīng)按設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范、規(guī)程要求進(jìn)行，遵守有關(guān)施工安全、勞動(dòng)保護(hù)、防火、防毒的法律、法規(guī)，建立安全管理體系和安全生產(chǎn)責(zé)任制，確保安全施工。

二是工程的建設(shè)、養(yǎng)護(hù)工程的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)當(dāng)設(shè)置明顯標(biāo)志和安全防護(hù)設(shè)施。

三是施工前應(yīng)查明工程場(chǎng)區(qū)周邊狀況，重視施工過(guò)程對(duì)周邊環(huán)境可能造成的人員、構(gòu)筑物破壞的安全影響，設(shè)計(jì)及施工方案需報(bào)主管部門(mén)審批后方可實(shí)施。

四是施工前必須對(duì)該場(chǎng)地下的管線(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的摸查，建（構(gòu)）筑物相距現(xiàn)有地下管線(xiàn)較近時(shí)，須會(huì)同相關(guān)單位對(duì)現(xiàn)有管線(xiàn)的保護(hù)、改線(xiàn)和遷移制定可行的方案。

五是對(duì)于開(kāi)挖較深的部位，應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)。頂部嚴(yán)禁汽車(chē)、吊車(chē)等機(jī)械通行或停放。

其他未盡事宜，按照相關(guān)安全生產(chǎn)的法律、法規(guī)執(zhí)行。

5.5 其他

其他未盡事宜應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)設(shè)計(jì)、施工規(guī)范。施工中遇有與設(shè)計(jì)情況不符，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)部門(mén)溝通后方可實(shí)施。

6.結(jié)語(yǔ)

本工程尚未對(duì)壩袋進(jìn)行技術(shù)檢測(cè)，其實(shí)際老化程度不清晰，建議單位在條件允許的情況下委托有資質(zhì)的單位對(duì)壩袋進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，以便從技術(shù)數(shù)據(jù)層面掌握壩袋實(shí)際情況，為本工程及鄰近橡膠壩工程的運(yùn)行維護(hù)提供技術(shù)資料支持。

由于本橡膠壩海漫區(qū)域曾出現(xiàn)過(guò)滲水出逸問(wèn)題，且并未進(jìn)行深入處理，建議建設(shè)單位在工程實(shí)施前，委托有資質(zhì)的檢測(cè)單位對(duì)工程進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)主體結(jié)構(gòu)安全后再行實(shí)施壩袋更換。