橡膠壩在河道整治中的應用

王 軍

( 黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

1 概 述

何家溝位于哈爾濱市城區西緣，是一條天然雨水溝，流經哈爾濱市平房區、南崗區和道里區。全長32.155 km，總流域面積125 km2。地勢由南向西北傾斜，流域形狀呈羽毛形。何家溝上游分東西兩條河溝，流至哈爾濱市道里區合力橋附近匯合，合力橋以下又稱正陽河，最后匯入松花江［1］。

2 橡膠壩的優點

橡膠壩是用高分子合成材料按要求的尺寸錨固于底板上，形成封閉狀、用水( 氣) 充脹后形成的擋水壩。不需擋水時，放空壩袋內的水( 氣) ，就可恢復原有河渠的過水斷面。用于防洪、灌溉、發電、供水、航運、擋潮及城市園林美化，也可用于活動圍堰、渠系臨時擋水工程等。

橡膠壩運用條件與水閘相似，與常規閘壩相比又有4個特點:①造價低。可減少投資30% ～70%，可節省鋼材30% ～50%，水泥50% 左右，木材＞60%;②施工期短。壩袋只需3 ～15 d即可安裝完畢，多數橡膠壩工程當年施工當年受益; ③壩體為柔性軟殼結構，能抵抗地震、波浪等沖擊，且止水效果好，跨度大，汛期不阻水，可用于城區園林美化; ④維修少，管理方便。橡膠壩袋的使用壽命一般為15～25 a。

3 橡膠壩設計

3.1 橡膠壩結構尺寸

橡膠壩設置在干流河道的平直段，位于樁號2 +013 處，壩軸線與河道水流方向垂直。壩體由橡膠壩段和消力池、控制室組成。引渠和海漫均做護砌( 與溝道護砌相結合)［2］。

進口由兩岸圓弧翼墻、直墻及河底鋪蓋組成。圓弧翼墻及直墻為鋼筋混凝土懸臂結構。鋪蓋

板由3 塊相同尺寸鋼筋混凝土板組成，板長6.0 m，板厚0.50 m，底板端部及尾部各設0.50 m深齒墻。進口底板及擋土墻后換填砂礫石料。

橡膠壩閘室段由底板、重力式擋墻、壩袋與錨固結構、充排水系統等組成。底板順水流方向長8.0 m，寬30.0 m，厚1.0 m，底板端部設1.0 m深齒墻，采用鋼筋混凝土結構。為防止壩前淤積，閘室底板頂高程高出河道底高程0.28 m。壩袋長30.0 m，高2.0 m，壩袋兩側半重力式擋墻。墻與壩袋為斜對接，坡度1∶1.5。橡膠壩底板上下游均做水磨石護面。基礎底板及擋土墻后換填砂礫石料。

出口消能段由消力池、尾渠段組成。消力池及尾渠銜接處兩岸設鋼筋混凝土擋墻防沖。消力池為鋼筋混凝土結構，消力池與兩岸墻體采用分離式。閘底板與消力池底板采用1∶4 斜坡連接，尾渠兩岸由一段圓弧翼墻銜接，圓弧翼墻斷面尺寸及長度同進口圓弧翼墻。出口底板及擋土墻后換填砂礫石料。

3.2 橡膠壩壩袋設計

壩袋設計主要包括壩袋結構型式、內壓比( H0/H1) 、壩袋周長( L0) ) 的計算、錨固設計。

1) 壩袋的結構根據多種條件比較選擇為充水式單袋，單跨式，單跨長為30 m，壩體縱向斷面為矩形布置。

2) 設計內壓比a=H0/H1，其中H0為壩袋內壓水頭;H1為設計壩高。根據橡膠壩的其它參數，本著充分利用膠布的強度，使壩袋有效周長最短，經比較a定為1.4。

3) 壩袋強度設計安全系數按規定＞6.0。

4) 壩袋有效周長采用雙錨線壩袋，分壩袋有效周長與底墊片的有效長度之和，即為實際有效長度再加上錨固所需長度。

采用雙錨線錨固壩袋的有效周長( 不包括錨固長度) :

采用雙錨線錨固的底墊片有效長度( 不包括錨固長度) :

式中:S1為上游壩面曲線段長度，m; S 為下游壩面曲線段長度，m;n 為上游貼地段長度，m;X0為下游貼地段長度，m。

壩袋各部分n、S1、S、X0的計算公式如下:橡膠壩壩袋計算簡圖見圖1。經計算，壩袋長等于壩袋有效長度加錨固長度，為21 m。

圖1 橡膠壩壩袋計算簡圖

4 結 語

本橡膠壩工程為哈爾濱市何家溝綜合整治工程河道整治部分，現已完工并投入使用。從現場施工進度、造價、實際運行管理看，均達到了設計要求。但是針對橡膠壩的特殊性，還需認真對待2個方面:①日常管理要注重3個層次的檢查，即經常檢查、定期檢查和特別檢查;②操作運行要把握好2個時期，即枯水期和行洪期。

橡膠壩工程檢查目的是監視水情和水流形態、工程狀態變化和壩袋運用情況，及時發現工程異常現象，分析原因，采取措施，防止工程事故發生。

另外，在橡膠壩管理運行過程中要避免3 種情況的壩袋損壞: ①人為破壞造成的損壞。②洪水和潮水過后的殘骸造成的損壞。③火災造成的損壞［3］。

［1］黑龍江省水利水電勘測設計研究院. 哈爾濱市何家溝綜合整治工程初步設計報告［R］. 哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2004.

［2］中國水利水電科學研究院.SL 227—98 橡膠壩技術規范［S］. 北京:中國水利水電出版社，1999.

［3］王溥文. 韓昌海. 童中山. 橡膠壩技術及應用［M］. 北京:中國水利水電出版社，2009.