橡膠壩工程設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施與應(yīng)用

摘 要 橡膠壩是廣泛使用鋼板螺栓錨固在混凝土基礎(chǔ)底板上，形成封閉袋狀擋水建筑物。要求錨固可靠、提高壩袋使用壽命。隨著超高橡膠壩的建設(shè)，新型材料在橡膠壩工程中的應(yīng)用，對(duì)橡膠壩設(shè)計(jì)中存在的不足，提出一些優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，并從已采用的橡膠壩工程中進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，達(dá)到推廣應(yīng)用的效果。

關(guān)鍵詞 橡膠壩；設(shè)計(jì)；改進(jìn)；措施；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TV644 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）04-0087-01

1 概述

橡膠壩是隨著高分子合成材料工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型水工建筑物。壩體為柔性薄殼結(jié)構(gòu)，富有彈性，具有以柔克剛特點(diǎn)；不阻水、壩袋升降自如，在防洪河道上建橡膠壩，比較實(shí)用，意義重大；尤其在城區(qū)河道上建橡膠壩，美觀大方，蓄水面增添亮麗的風(fēng)景。橡膠壩工程是水利工程和景觀工程的結(jié)合體，正因?yàn)槿绱?，橡膠壩以其強(qiáng)大的生命力快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)橡膠壩技術(shù)研究和應(yīng)用也一直從未間斷。

2 橡膠壩設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

橡膠壩工程從壩址的選擇、壩袋的制作和錨固、壩高的確定及消能計(jì)算等方面，設(shè)計(jì)理論已經(jīng)成熟，設(shè)計(jì)思路已基本趨于完善。但隨著橡膠壩的發(fā)展，超高橡膠壩（壩高超過(guò)5 m）的建設(shè)，在橡膠壩的設(shè)計(jì)和應(yīng)用過(guò)程中，仍存在一些欠缺和不足，為促進(jìn)橡膠壩技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，并從以下幾個(gè)方面總結(jié)改進(jìn)技術(shù)。

2.1 螺栓壓板錨固

橡膠壩是通過(guò)壩底板預(yù)埋螺栓，將打孔鋼板和壩袋壓緊固定在壩底板上。這種方法，壩袋錨固處應(yīng)力分布不均，易損傷壩袋；對(duì)于高壩壩袋的錨固，由于壩袋布較厚，螺栓不容易壓緊，密封效果差，受強(qiáng)水流沖擊時(shí)，壩袋易出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏現(xiàn)象。

2.2 壩袋堵頭和墩墻

橡膠壩的墩墻和底板連為一體，壩袋和墩墻的錨固部位稱壩袋的堵頭。墩墻一般采用混凝土結(jié)構(gòu)，墻面比較粗糙，摩擦系數(shù)大，在橡膠壩的升壩運(yùn)行中，受外界因素干擾，壩袋的上下擺動(dòng)和墩墻接觸面產(chǎn)生強(qiáng)力摩擦，容易造成壩袋堵頭破損漏水，降低壩袋的使用壽命，嚴(yán)重影響橡膠壩的正常運(yùn)行。

2.3 橡膠壩干砌石海漫

傳統(tǒng)的橡膠壩工程結(jié)構(gòu)，下游消能段多為漿砌石和干砌石，尾部設(shè)置拋石防沖槽，而干砌石海漫為剛性結(jié)構(gòu)，在局部被沖刷破壞后，就會(huì)在破壞的部位發(fā)生管涌或流土，破壞部位會(huì)連續(xù)擴(kuò)大，反濾層隨之破壞，河床受到嚴(yán)重沖刷淘蝕，消能段將產(chǎn)生不均勻沉降，危及壩體。

3 設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施

3.1 曲線形壓板錨固

在壩基礎(chǔ)中預(yù)埋錨固件螺栓，壓板和墊板之間增加鋼壓條，使壩袋在錨固處形成曲線形，袋體橡膠布上的作用力均勻分布，且壩袋與壓條接觸面積大不易損傷壩袋，可保證壩袋和鋼板擠壓更緊，并能增加壓板與壩袋間的摩擦力，既能牢固可靠地承受內(nèi)外水的壓力，又能滿足牢固密封不滲漏的要求。

具體實(shí)施方法：選用普通碳素鋼加工上、下鋼板壓條，上、下鋼板壓條棱角均加工成圓角，降低壩袋局部受力損傷。施工操作時(shí)，首先將上鋼板壓條點(diǎn)焊在鋼壓板，然后在鋼墊板上放置下鋼板壓條，校正位置后，點(diǎn)焊固定；依次安裝底墊片、海綿止水、橡膠壩袋；最后安裝帶有上鋼板壓條的墊板，采用加力措施擰緊螺栓，曲線形壓板錨固壩袋安裝即完成。

3.2 墩墻不銹鋼貼面

為減少壩袋堵頭升起時(shí)與墩墻之間產(chǎn)生的摩擦阻力，應(yīng)盡可能地使端墻表面光滑，以降低堵頭與端墻之間的摩擦系數(shù)，采用耐久性好、運(yùn)行可靠的不銹鋼貼面，不僅減小壩袋堵頭摩擦阻力，而且比較美觀，延長(zhǎng)壩袋壽命，達(dá)到較好的使用效果。

具體實(shí)施方法：選用普通不銹鋼板，采割成壩袋堵頭貼面形狀。一種安裝形式是在墩墻澆筑的混凝土中預(yù)埋鐵件，混凝土澆筑拆模后，把不銹鋼板焊接在墩墻上。另一種安裝形式是在墩墻混凝土澆筑前，架立模板是把不繡鋼板先架立穩(wěn)定，澆筑墩墻混凝土?xí)r直接澆筑，不銹鋼板和墩墻結(jié)合成為一體。兩種安裝方式均可。

3.3 雷諾護(hù)墊海漫

雷諾護(hù)墊是由六角形雙絞合金屬網(wǎng)片制成的網(wǎng)墊結(jié)構(gòu)，所用鋼絲采用鍍鋅、鍍高爾凡等不同形式的防腐處理，以滿足不同的工程需求。單元結(jié)構(gòu)為一次成型產(chǎn)品，隔板為雙隔板，除蓋板外，邊板、端板、隔板及底板由一張連續(xù)不裁斷的網(wǎng)面組成，規(guī)格一般為2 m寬，長(zhǎng)度為3 m-6 m不等，厚度為0.17 m、0.23 m、0.3 m不等，以滿足不同的抗沖要求。橡膠壩消能海漫部位，采用雷諾護(hù)墊技術(shù)，形成兼具柔性、透水性及整體性的結(jié)構(gòu)，從而取代干砌石海漫。

具體實(shí)施方法：在雷諾護(hù)墊網(wǎng)格內(nèi)填筑不同粒徑的卵石，網(wǎng)格與網(wǎng)格之間用鋼絲咬接，形成密封體，卵石的粒徑不能小于網(wǎng)格空隙，形成完整的反濾結(jié)構(gòu)。

雷諾護(hù)墊結(jié)構(gòu)可以通過(guò)選擇不同粒徑的塊石作為填料來(lái)滿足不同的粗糙度設(shè)計(jì)值。其粗糙的表面可起到有效的消能作用，且網(wǎng)墊內(nèi)所填充的散體材料會(huì)由于雙絞格網(wǎng)的約束而不被沖走。良好的整體性使其具有更強(qiáng)的抗沖能力，從而保證下部的反濾結(jié)構(gòu)正常發(fā)揮防止水流侵蝕河床的功能。由于其框內(nèi)為河道內(nèi)采砂廢棄的卵石，且大大節(jié)省人工成本，造價(jià)與干砌石相差無(wú)幾，而其整體性能大大強(qiáng)于干砌石海漫。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)在橡膠壩工程中的應(yīng)用

河南省南陽(yáng)市白河上建設(shè)五座橡膠壩工程，總蓄水量達(dá)4200萬(wàn)m3。2012年竣工的一座橡膠壩工程，設(shè)計(jì)壩高5.5 m，壩長(zhǎng)530.5 m，橡膠壩且坐落在砂殼壩上，壩前水深9 m，蓄水量2160萬(wàn)m3，是一座規(guī)模大、壩體高、質(zhì)量好的橡膠壩工程，全面運(yùn)用了以上設(shè)計(jì)改進(jìn)措施，實(shí)施效果非常好，并在河南的駐馬店和山東省等地方建設(shè)的高壩中得到推廣應(yīng)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

橡膠壩技術(shù)已廣泛應(yīng)用于低水頭攔河工程建設(shè)，在水利、水電、水運(yùn)、市政等各方面的實(shí)踐，社會(huì)效益十分明顯。目前我國(guó)橡膠壩數(shù)量約為1300座，并每年以50-100座的速度發(fā)展，高壩的建設(shè)也愈來(lái)愈多，有著良好的發(fā)展前景。橡膠壩設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化，為橡膠壩工程的建設(shè)，提供了關(guān)鍵性技術(shù)支持，并成功把該項(xiàng)技術(shù)推廣到其它工程，取得了理想的效果，促進(jìn)橡膠壩技術(shù)走向成熟。

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作者簡(jiǎn)介

曲振會(huì)（1971-），女，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事水利工程的施工與建設(shè)管理工作。endprint