橡膠壩工程設計的改進措施與應用

摘 要 橡膠壩是廣泛使用鋼板螺栓錨固在混凝土基礎底板上，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，新型材料在橡膠壩工程中的應用，對橡膠壩設計中存在的不足，提出一些優(yōu)化設計的方法，并從已采用的橡膠壩工程中進行經驗總結，達到推廣應用的效果。

關鍵詞 橡膠壩；設計；改進；措施；應用

中圖分類號：TV644 文獻標識碼：A 文章編號：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。壩體為柔性薄殼結構，富有彈性，具有以柔克剛特點；不阻水、壩袋升降自如，在防洪河道上建橡膠壩，比較實用，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景。橡膠壩工程是水利工程和景觀工程的結合體，正因為如此，橡膠壩以其強大的生命力快速發(fā)展，國內外對橡膠壩技術研究和應用也一直從未間斷。

2 橡膠壩設計中存在的問題

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算等方面，設計理論已經成熟，設計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5 m）的建設，在橡膠壩的設計和應用過程中，仍存在一些欠缺和不足，為促進橡膠壩技術的發(fā)展，進一步優(yōu)化設計，并從以下幾個方面總結改進技術。

2.1 螺栓壓板錨固

橡膠壩是通過壩底板預埋螺栓，將打孔鋼板和壩袋壓緊固定在壩底板上。這種方法，壩袋錨固處應力分布不均，易損傷壩袋；對于高壩壩袋的錨固，由于壩袋布較厚，螺栓不容易壓緊，密封效果差，受強水流沖擊時，壩袋易出現(xiàn)嚴重滲漏現(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構，墻面比較粗糙，摩擦系數(shù)大，在橡膠壩的升壩運行中，受外界因素干擾，壩袋的上下擺動和墩墻接觸面產生強力摩擦，容易造成壩袋堵頭破損漏水，降低壩袋的使用壽命，嚴重影響橡膠壩的正常運行。

2.3 橡膠壩干砌石海漫

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

3 設計的改進措施

3.1 曲線形壓板錨固

在壩基礎中預埋錨固件螺栓，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外水的壓力，又能滿足牢固密封不滲漏的要求。

具體實施方法：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，首先將上鋼板壓條點焊在鋼壓板，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與墩墻之間產生的摩擦阻力，應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，延長壩袋壽命，達到較好的使用效果。

具體實施方法：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，澆筑墩墻混凝土時直接澆筑，不銹鋼板和墩墻結合成為一體。兩種安裝方式均可。

3.3 雷諾護墊海漫

雷諾護墊是由六角形雙絞合金屬網片制成的網墊結構，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。單元結構為一次成型產品，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)不裁斷的網面組成，規(guī)格一般為2 m寬，長度為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，采用雷諾護墊技術，形成兼具柔性、透水性及整體性的結構，從而取代干砌石海漫。

具體實施方法：在雷諾護墊網格內填筑不同粒徑的卵石，網格與網格之間用鋼絲咬接，形成密封體，卵石的粒徑不能小于網格空隙，形成完整的反濾結構。

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

4 優(yōu)化設計在橡膠壩工程中的應用

河南省南陽市白河上建設五座橡膠壩工程，總蓄水量達4200萬m3。2012年竣工的一座橡膠壩工程，設計壩高5.5 m，壩長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m3，是一座規(guī)模大、壩體高、質量好的橡膠壩工程，全面運用了以上設計改進措施，實施效果非常好，并在河南的駐馬店和山東省等地方建設的高壩中得到推廣應用。

5 結束語

橡膠壩技術已廣泛應用于低水頭攔河工程建設，在水利、水電、水運、市政等各方面的實踐，社會效益十分明顯。目前我國橡膠壩數(shù)量約為1300座，并每年以50-100座的速度發(fā)展，高壩的建設也愈來愈多，有著良好的發(fā)展前景。橡膠壩設計技術優(yōu)化，為橡膠壩工程的建設，提供了關鍵性技術支持，并成功把該項技術推廣到其它工程，取得了理想的效果，促進橡膠壩技術走向成熟。

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作者簡介

曲振會（1971-），女，高級工程師，長期從事水利工程的施工與建設管理工作。endprint