關(guān)于水利工程中橡膠壩工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)構(gòu)架探究

沈佳文，趙建成

（水發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司南京分公司，江蘇 南京 210003）

1 前言

近年來(lái)，在一帶一路政策的引導(dǎo)下，我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。其中，為貫徹落實(shí)一帶一路政策理念與主體內(nèi)容，各省市自治區(qū)大力發(fā)展交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作，尤其是水路運(yùn)輸建設(shè)工作。究其原因，主要是因?yàn)樗麡屑~基本上可以視為我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)工作的核心內(nèi)容，不僅可以發(fā)揮調(diào)洪調(diào)蓄的功能作用，同時(shí)也可以彰顯保障水路運(yùn)輸安全穩(wěn)定的功能作用。然而，結(jié)合實(shí)際建設(shè)情況來(lái)看，水利建設(shè)工程所涉及的要點(diǎn)較多，在規(guī)劃以及施工建設(shè)期間，相關(guān)人員應(yīng)該主動(dòng)立足于水利建設(shè)工程實(shí)際需求以及周邊環(huán)境情況，科學(xué)選擇主體結(jié)構(gòu)以及施工工藝，以確保可以從根本上提高水利建設(shè)工程運(yùn)行水平。其中，橡膠壩工程作為水利工程施工建設(shè)體系的重點(diǎn)內(nèi)容，在一定程度上可以對(duì)水利工程整體建設(shè)效果以及景觀效果產(chǎn)生一定影響，必須予以高度重視。

2 合理選擇壩址，為橡膠板工程規(guī)劃設(shè)計(jì)工作提供良好保障

合理選擇壩址基本上可以視為橡膠壩工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的初級(jí)步驟，也是比較關(guān)鍵的一步。結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，壩址選擇的合理與否，往往會(huì)對(duì)工程基礎(chǔ)牢固性乃至水利工程整體形象產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。對(duì)此，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員必須對(duì)壩址選擇問(wèn)題予以高度重視，最好從以下幾個(gè)方面深化壩址選擇工作的合理性與科學(xué)性。

2.1 深入施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察，整合收集考察資料

選擇壩址時(shí)，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)河流及其所在地域進(jìn)行實(shí)地考察。在考察范圍的界定上，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員應(yīng)該針對(duì)河流各個(gè)河段的曲值狀況以及水流緩急等因素條件進(jìn)行合理把握。其中，應(yīng)該重點(diǎn)針對(duì)季節(jié)性水流高度以及河底水文狀況等因素條件進(jìn)行重點(diǎn)把握。結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在規(guī)劃設(shè)計(jì)期間，橡膠壩工程壩址通常會(huì)優(yōu)先選擇在河段相對(duì)直順且水流相對(duì)平緩的地區(qū)，同時(shí)所選擇的地區(qū)應(yīng)該確保河底淤泥較少。

一般來(lái)說(shuō)，橡膠本身質(zhì)地偏軟，如果將其建設(shè)在較為彎曲的河段位置，容易出現(xiàn)變形或者泄露問(wèn)題。最重要的是，橡膠壩的主要目的在于實(shí)現(xiàn)對(duì)河水的有效調(diào)節(jié)。而河水往往會(huì)隨著不同季節(jié)、降雨量以及降雪量的變化而出現(xiàn)變化，因此在壩址位置的選擇上應(yīng)該優(yōu)先建立在水高適中的位置。而選擇建立在淤泥較少的位置的主要原因在于確保壩基的穩(wěn)固性與使用安全性。

2.2 精細(xì)化分析資料數(shù)據(jù)，合理確定規(guī)劃方案

在對(duì)河流以及周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)地考察后，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員通常會(huì)對(duì)整個(gè)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行全面整合與分析。并根據(jù)分析反饋結(jié)果，對(duì)橡膠壩各項(xiàng)參數(shù)以及壩址位置、高度等因素條件進(jìn)行合理確定。在明確上述關(guān)鍵數(shù)據(jù)后，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員可確定一套或者多套設(shè)計(jì)草案以及規(guī)劃圖紙。

2.3 結(jié)合實(shí)際情況，完成論證與批準(zhǔn)工作

橡膠壩工程關(guān)系重大，往往會(huì)對(duì)水利工程整體運(yùn)行效果產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。因此，為確保所規(guī)劃設(shè)計(jì)的橡膠壩工程方案可行，規(guī)劃設(shè)計(jì)者應(yīng)該將其可行性研究報(bào)告上交到相關(guān)部門(mén)，如水利局以及土地規(guī)劃局等主體部門(mén)中，由相關(guān)部門(mén)組織專家進(jìn)行綜合論證。其中，對(duì)于論證期間所發(fā)現(xiàn)的缺陷問(wèn)題，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)修改與完善處理。經(jīng)確認(rèn)無(wú)誤且主管部門(mén)批準(zhǔn)后，設(shè)計(jì)者才可以對(duì)橡膠壩工程設(shè)計(jì)工作進(jìn)行實(shí)踐開(kāi)展。

3 重點(diǎn)關(guān)注壩底板設(shè)計(jì)要點(diǎn)，維護(hù)橡膠壩工程安全運(yùn)行效果

橡膠壩底板設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵在于確定高程，結(jié)合以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，高程的確定通常需要與橡膠壩功能應(yīng)用情況進(jìn)行結(jié)合。舉例而言，橡膠壩高程應(yīng)該嚴(yán)格遵循適中原則，不可過(guò)高或者過(guò)低。究其原因，主要是因?yàn)檫^(guò)高可能會(huì)引發(fā)洪水下泄困難的現(xiàn)象問(wèn)題。而過(guò)低則會(huì)對(duì)防洪效果產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致壩體周圍泥沙大量淤積，影響橡膠壩安全運(yùn)行。

因此，在具體規(guī)劃設(shè)計(jì)中，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員應(yīng)該主動(dòng)結(jié)合河道河床屬性，對(duì)橡膠壩底板進(jìn)行合理規(guī)劃與設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，河道河床屬性可分為淤積型與沖刷型兩種。其中，淤積型河床高度會(huì)受到河底泥沙淤積作用的影響而發(fā)生變化。因此，在設(shè)計(jì)橡膠壩底板高程時(shí)，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員應(yīng)該主動(dòng)將河床逐年增長(zhǎng)因素考慮在內(nèi)。最好可以結(jié)合河床淤泥每年累積規(guī)律，對(duì)淤泥厚度進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。

在此基礎(chǔ)上，主動(dòng)結(jié)合橡膠壩使用壽命對(duì)壩底板進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。需要注意的是，在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)累積沖刷厚度數(shù)值，適當(dāng)提高其高程。除此之外，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該根據(jù)橡膠壩工程應(yīng)用要求，適當(dāng)在壩底板位置設(shè)計(jì)放水口。這樣做的主要目的在于有效緩解泥沙堆積現(xiàn)象，維護(hù)保障壩底板運(yùn)行安全。

4 科學(xué)構(gòu)建橡膠壩工程設(shè)計(jì)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)問(wèn)題的優(yōu)化處理

4.1 壩袋設(shè)計(jì)

壩袋設(shè)計(jì)工作需要結(jié)合橡膠壩實(shí)際運(yùn)行情況以及技術(shù)規(guī)范要求，選擇合適的充脹物質(zhì)進(jìn)行處理。其中，在充脹物質(zhì)的選擇上，可以優(yōu)選選擇氣或者水。結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，充水式壩袋可以優(yōu)選選擇1.25～1.60內(nèi)外壓比；充氣式壩袋可以優(yōu)先選擇0.75～1.10內(nèi)外壓比。與此同時(shí)，在壩袋強(qiáng)度安全系數(shù)設(shè)計(jì)方面，應(yīng)該將充水式壩袋強(qiáng)度控制在不小于6.0，充氣式控制在不小于8.0。

除此之外，在計(jì)算壩袋徑向拉力時(shí)，設(shè)計(jì)人員可參照薄膜理論完成計(jì)算過(guò)程。待完成上述設(shè)計(jì)流程后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重點(diǎn)針對(duì)壩袋強(qiáng)度以及尺寸等要素問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。為確保壩袋膠布質(zhì)量，建議設(shè)計(jì)人員應(yīng)該優(yōu)先選擇耐腐蝕性能良好、耐水性能良好的膠布進(jìn)行安全應(yīng)用。

需要注意的是，橡膠壩壩袋在使用過(guò)程中，可能會(huì)存在兩端坍肩以及壩袋漏水問(wèn)題。針對(duì)這一現(xiàn)象問(wèn)題，可以從兩個(gè)方面入手解決。一方面，生產(chǎn)廠家在制作壩袋時(shí)，應(yīng)該對(duì)壩袋兩端周長(zhǎng)進(jìn)行適當(dāng)增加，目的在于促使壩袋兩端壩頂高于中部，經(jīng)充水處理后，能夠與中部壩頂保持持平狀態(tài)。另一方面，設(shè)計(jì)人員可適當(dāng)增高橡膠壩兩端底板。在增加比例控制上，可以為2～3m內(nèi)增加0.2～0.3m。

4.2 錨固設(shè)計(jì)

對(duì)于橡膠壩工程而言，壩袋膠布通常需要被固定在壩底板以及河岸岸墻位置中。為確保固定效果得以達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求，工作人員通常會(huì)借助錨固構(gòu)件進(jìn)行針對(duì)性處理。一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)錨固構(gòu)件固定處理后，壩袋膠布會(huì)處于密封狀態(tài)。當(dāng)工作人員充入氣體或者水后，壩袋會(huì)迅速膨脹，并形成所需的橡膠壩結(jié)構(gòu)，借此實(shí)現(xiàn)對(duì)水高度的有效調(diào)節(jié)。在選擇錨固構(gòu)件時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該優(yōu)先選擇強(qiáng)度好且耐久性高的材料進(jìn)行安全應(yīng)用，如鋼纖維混凝土。這樣一來(lái)，不僅可以保障錨固力效果，同時(shí)也可以減少維修次數(shù)。

4.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)基本上可以視為橡膠壩工程建設(shè)的中樞神經(jīng)，一般都作用于壩袋系統(tǒng)。控制系統(tǒng)在運(yùn)行應(yīng)用過(guò)程中，可針對(duì)壩袋進(jìn)行充脹以及排空處理。在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該主動(dòng)結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)壩袋排放以及充脹時(shí)間進(jìn)行合理確定。

與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，選擇合適的充脹以及排氣方式，保障現(xiàn)場(chǎng)水源清潔干凈。除此之外，所選擇的動(dòng)力設(shè)備以及管路系統(tǒng)等必須符合現(xiàn)場(chǎng)施工運(yùn)行要求。需要注意的是，在進(jìn)出水口裝置的應(yīng)用方面，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該將其應(yīng)用于充水式壩袋中，在位置設(shè)置方面，應(yīng)該優(yōu)先設(shè)置于水可以完全排盡的位置。

4.4 土建工程設(shè)計(jì)

土建工程設(shè)計(jì)在一定程度上可對(duì)橡膠壩工程運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。一般來(lái)說(shuō)，在開(kāi)展土建工程設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重點(diǎn)對(duì)橡膠壩建筑物強(qiáng)度以及防滲能力等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行合理把握，必須確保其符合設(shè)計(jì)要求。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合各地不同地基情況以及規(guī)范要求，設(shè)計(jì)合適的壩底板以及岸堤進(jìn)行應(yīng)用。除此之外，在構(gòu)建上下游翼墻或者護(hù)坡結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該主動(dòng)結(jié)合周邊地質(zhì)情況，尤其要重點(diǎn)針對(duì)周邊地質(zhì)水土流失情況進(jìn)行研究分析，以確保所計(jì)算的護(hù)坡坡度以及高度滿足抗洪要求。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，為確保橡膠壩工程運(yùn)行質(zhì)量以及效果得以深化加強(qiáng)，建議規(guī)劃設(shè)計(jì)人員應(yīng)該主動(dòng)結(jié)合水利工程建設(shè)需求，從多個(gè)方面對(duì)橡膠壩工程所涉及的要點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理設(shè)計(jì)，以期可以從根本上增強(qiáng)水利工程防洪蓄水能力。