淇河1#橡膠壩設計

周志美王劍王沁怡趙玥

（1.撫州港輝水利建筑有限公司 江西撫州 344000 2.江西省水利科學研究院 江西南昌 330029 3.河海大學 江蘇南京 210000 4.江西水利職業學院 江西南昌 330013）

1 橡膠壩簡介

橡膠壩是利用高強度合成纖維或鋼絲作為受力骨架涂敷橡膠制成膠布，錨固在基礎上形成封閉式袋狀形成的水工建筑物，壩頂可以溢流，并可根據需要調節壩高，控制上游水位，以發揮灌溉、發電、航運、防洪、擋潮等效益。具有造價低、施工工期短、抗震性能好、造型美觀等優點。故而，橡膠壩在城市河道景觀工程中獲得了廣泛的應用。

2 工程地質

2.1 地形地貌

淇河1#工程壩址處于丘陵地帶，其地勢起伏不大，呈西高東低形勢，海拔高程兩岸104～124m，河底99.5～100.5m，基本為河流侵蝕堆積地貌，河谷多呈不對稱的“v”字型，側向侵蝕為主，河曲發育，河口寬200m左右（含灘地），兩岸岸坡陡緩不對稱，沿途變化大，岸上無堤防。

2.2 地質構造

該段淇河位于新華夏系太行山斷層帶，處在青羊口斷層和湯東斷層之間的湯陰地墊中間部位。青羊口斷層位于淇河淇河Ⅰ橋溢流堰西約5km處，因其離壩較遠，故影響不大，可不考慮該斷層對溢流堰和庫區的影響。沿淇河新區河床主要出露的地層，大多是第四系卵礫石層，中部夾有透鏡狀中粗砂，亦可見薄層半膠結狀礫巖，厚度變化大。

3 工程規模及布置

3.1 工程規模

本橡膠壩工程由攔河壩段和控制室段組成。攔河壩段包括橡膠壩段和固定堰段，橡膠壩共布置2跨，最大壩高4.0m，橡膠壩段總長103.8m，固定堰段總長64m，控制室段長6.2m。根據規范規定，并考慮工程重要性，該工程為三等工程，其主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時性建筑物為5級。

3.2 工程總布置

本橡膠壩工程包括攔河橡膠壩段和控制室段組成。攔河壩總長167.8m，其中橡膠壩段長103.8m，固定堰段長64m。橡膠壩共布置2跨，壩高4.0m，每跨長50m，中墩厚1.4m，邊墩厚度為1.2m。兩岸灘地布置固定堰兩跨，總長64m，左岸段長20m，右岸段長為44m。上游防滲鋪蓋長25m，下游消力池主槽段長23m，深1.6m，海漫長度15m?？刂剖叶尾贾迷诖蟮虄葌?，沿大堤軸線方向長6m，沿壩軸線方向長度6.2m。

4 壩體設計

橡膠壩壩高4.0m，采用堵頭枕式單袋雙錨固充水式壩袋。壩袋材料為氯丁合成橡膠錦綸帆布三布四膠，堵頭為兩布三膠。壩底板采用現澆C25鋼筋混凝土平底板，上下游設齒墻。底板長度（順水流方向）為14.0m，底板厚度為1.2m，上游齒墻深度為4m，下游齒墻深度為3m，齒墻底寬為1.2m，座于砂卵石層上。

4.1 內壓比α選取

橡膠壩內壓比α通常取值1.25～1.5之間，本工程設計中就α為1.25、1.35、1.45三種情況進行了計算比較后，決定α值采用1.25。

4.2 壩袋有效周長及底墊片有效長度

按《橡膠壩技術規范》（SL 227—98）計算結果如下：

壩袋有效周長L0=S1+S=1463cm；

壩袋底墊片有效長度l0=n+X0=825cm；

壩袋底墊片考慮錨固長度后實際長度為L0+64=889cm；

壩袋實際周長為L0+83=1546cm（錨固長2×41.5cm）；

單寬壩袋面積15.23m2，堵頭面積29.45m2；

單寬底墊片面積9.64m2；

4.3 壩袋拉力

壩袋拉力分徑向拉力和緯向拉力。徑向拉力在設計情況下，按下式計算：

T=0.5γ（H0H1-0.5H12）

式中：H1——設計壩高（m），H1=5.0m；

H0——壩袋內壓力水頭（m），H0=1.3×5.0=6.5m；

γ——水的容重（10kN/m3）。

經計算，T=58.8（kN/m）

壩袋緯向拉力計算較為復雜。當壩袋充脹后，由于錨固線的約束，各部位的受力情況不同。試驗表明，袋壁的最大緯向拉力均較徑向拉力小，壩袋中段的緯向拉力可取徑向拉力的50%；兩端附近折皺區，受力情況比較復雜，可按徑向拉力的100%計算。

4.4 壩袋容積及安全系數

根據壩高H1及設計內壓比α，經計算，壩高4.0m時壩袋單寬容積V0為 29.45m3。

根據壩袋膠布材料加工制成膠布時強度損失一般達15%～25%左右，取20%計算安全系數。4m壩高安全系數K=540×0.8/58.8=7.35＞6符合規范規定，壩袋強度大于6，符合規范要求。

5 防滲及消能防沖設計

5.1 防滲設計

壩前鋪蓋采用二布一膜土工防滲布鋪蓋。鋪設長度為25m，鋪蓋上游設混凝土防沖齒墻，齒墻深1.5m，底寬0.7m。防滲布上面鋪一層厚5cm的粗砂，防滲布下鋪墊30cm厚粘土，基底砂卵石及粘土墊層均應整平壓實，以保證防滲布受力均勻。防滲布上游端壓混凝土板，寬1m、厚0.3m，鋪蓋上混凝土壓條，采用C15混凝土，壓條斷面20cm×20cm，縱橫間距均為2m網格狀，鋪蓋上覆蓋厚0.8m的砂卵石保護層。防滲布鋪蓋與壩底板、導流墻及兩岸齒墻連接均采用壓板螺栓連接，螺栓直徑16mm，間距50cm。兩布一膜復合布中間膜厚0.4mm，兩側無防布均為200g/m2，土工布接縫處拼接帶寬10cm，宜優先采用熱熔擠壓焊接法拼接。

5.2 消能防沖設計

下游消能防沖工程主要有消力池陡坡段、消力池水平段和海漫段三部分組成。根據計算確定消力池長23m，深度為1.6m。消力池陡坡段長9.0m，消力池陡坡段采用60cm厚現澆C25鋼筋混凝土結構，并設10cm厚C15混凝土墊層，坡度為1：3。消力池底板采用現澆C25鋼筋混凝土結構，底板厚60cm，下設為10cm厚C15混凝土墊層，池底設d=5cm排水孔，呈梅花型布置，縱橫向間距為2m，排水孔進口設反濾層，消力池末端設尾坎，消力池底板及擋土墻每15m設一道閉孔低發聚乙烯泡沫板伸縮縫。

海漫段，底層采用0.5m厚的鉛絲籠塊石，末端3.5m范圍內為厚1.5m的雙層鉛絲籠塊石，鉛絲籠表面現澆C20混凝土15cm厚。

6 結語

本文就淇河1#橡膠壩設計過程進行介紹，明確橡膠壩壩體設計過程。提出防滲及消能防沖設計方案，保證工程設計質量，并為相似工程提供參考。設計過程嚴把質量關，讓本工程實實在在造福人民。