河道景觀橡膠壩和鋼壩的優選

宋寶生，武愛玲

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

河道景觀橡膠壩和鋼壩的優選

宋寶生，武愛玲

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

提出了景觀橡膠壩和鋼壩各自的適用范圍，從景觀效果、管理運用、投資、基礎要求、壩長、運用年限等方面，闡述了兩者各自的優勢和存在問題，得出了橡膠壩存在管理運用不便、使用壽命短等諸多不足，鋼壩克服了橡膠壩等諸多缺點，但與橡膠壩相比也有投資高、對基礎條件要求較高等缺陷。

橡膠壩；鋼壩；景觀；投資

橡膠壩在我國已運用40多年，具有較成熟設計、施工和管理經驗。橡膠壩是用膠布按設計要求的尺寸，錨固于底板上成封閉狀的壩袋，通過連接壩袋和充脹介質的管道及控制設備，用水（氣）將其充脹形成的袋式擋水壩。鋼壩是近年來新興的景觀蓄水建筑物。鋼壩為底橫軸旋轉閘門，它是由帶固定底軸的鋼性閘門、兩端驅動裝置設備、支撐鋼軸的底板組成的新型擋水建筑物。

1 景觀瀑布效果與單寬流量對比

鋼壩流量系數大于0.403，橡膠壩流量系數在0.385以下，所以同樣堰上水頭的鋼壩的單寬泄量大于橡膠壩。

2 管理運用對比

在北方行洪河道上，絕大多數源短流急，洪水暴漲暴落，鋼壩啟閉時間短，一般1～2min完成啟閉，運用靈活，對行洪和截流有時間保證。

橡膠壩充排水時間比鋼壩長得多，根據國內橡膠壩工程統計，其充壩時間為2～3h，坍壩時間為1～2h，對建在行洪河道或溢流壩上的橡膠壩，遇突發洪水若排水時間過長，可能造成漫灘或漫壩，會帶來嚴重后果。

鋼壩建成基本上一勞永逸，橡膠壩壩袋堅固性差，易受沙石磨損、漂浮物刺傷，在運輸、安裝和運行管理等方面要倍加小心。

3 投資對比

一般地質條件下，以目前價格來計算，在壩高3m左右橡膠壩，每延米投資5萬元，壩袋工程一般不超過總投資的15%，即每延米0.75萬元。

鋼壩目前還處在推廣階段，尤其是底軸設計，還有進一步優化的潛力。北方某鋼壩，壩高2.8m，壩長45m，僅就鋼壩（不含土建工程）廠家每延米報價為9～15萬元，考慮土建工程，鋼壩延米投資為25萬元，是橡膠壩投資的5倍。

4 基礎要求對比

橡膠壩因壩袋結構決定了其對地基的適應性較強，一般能滿足地質條件穩定和地基應力、抗滑穩定要求即可。通常沿垂直水流向對底板進行分塊，即設置若干道垂直水流向的永久縫，鋼筋混凝土底板垂直水流方向永久縫縫距不宜大于巖基20m或土基35m。

鋼壩底軸對底板要求比較苛刻，底軸一般相隔幾米設置支座，從理論上講，相鄰支座間不允許變位。北方某鋼壩底軸相鄰支座間距7m，變位2mm，底軸剪力達300t，而對于土建工程，相鄰支座間不均勻沉降控制在2mm以內是相當困難的，基礎處理工程量會有大幅度的增加。另外為了確保受力安全，底軸長度范圍內混凝土底板不宜設置永久伸縮縫，對跨長超過35m的鋼壩，土建設計有較大困難，工程量相對橡膠壩而言要增加較多。

5 壩長要求對比

我國行業標準《橡膠壩技術規范》規定，“壩長應與河（渠）寬度相適應，坍壩時應能滿足河道設計行洪要求，單跨壩長度應能滿足壩袋制造、運輸、安裝、檢修以及管理要求。”壩長的確定綜合考慮壩袋運輸、安裝、檢修方便以及運行管理要求，單跨最大長度在100m以內為宜。

鋼壩就目前鋼壩底軸要求，底板不宜設置永久縫，混凝土底板的極限尺寸可作為鋼壩的設計寬度。根據《水工混凝土結構設計規范》（SL 191—2008），水閘底板巖基20m，土基35m。所以一般鋼壩適應在河寬30m以內修建。若分跨設置，由于啟閉機室設在河道中央，對運行管理、行洪都有影響，因此一般情況不易超過30m。

6 運用年限對比

影響橡膠壩壩袋老化的因素有光、熱、氧、臭氧和應力等，主要因素是拉應力下的臭氧作用，一般使用壽命在15～25a。鋼壩的運用時間等同于水工建筑物上的鋼閘門，一般在50a以上。

7 結語

鋼壩設計關鍵技術有2方面內容：①解決壩端液壓啟閉機同步問題，兩端液壓啟閉機不同步有可能出現底軸一端受力另一端不受力或受力很小的情況，致使底軸承受較大的剪應力，超出底軸承受的最大扭矩時造成破壞。②底軸軟連接問題，底軸柔性接口設置合理可解決兩端液壓啟閉不同步問題，

底軸柔性連接，也應具備一定的適應地基變形能力，給土建設計帶來便利。

［1］高本虎.橡膠壩工程技術指南［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.

［2］SL191—2008，水工混凝土結構設計規范［S］.

［3］SL265—2001，水閘設計規范［S］.

［4］吳持恭.水力學［M］.北京：高等教育出版社，1998.

TV644

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1672-9900（2010）03-0011-02

2010-04-22

宋寶生（1965-），男（漢族），河北易縣人，高級工程師，主要從事水利工程設計工作，（Tel）13602195931。