橡胶坝坝袋气鼓问题的处理方法

顾东海　黄舟明

摘要：施工、运行期间防止空气进入橡胶坝坝袋是消除坝袋气鼓的关健，从进水泵水源自动补偿后排出的空气是产生气鼓问题的主要因素，充水管、排水管与溢流管的合理设置是解决气鼓的方法。

关健词：坝袋气鼓；原因分析；处理措施

1 产生充水式橡胶坝坝袋气鼓问题原因分析：

我公司自1998年始至今，前后在浙江省范围内承建了像嵊州市艇湖水利枢纽工程、嵊州市南山灌区橡胶坝工程、奉化市县江橡胶坝、奉化市湖山橡胶坝改建工程等十多只橡胶坝工程，其中湖山橡胶坝、艇湖水利枢纽工程橡胶坝等工程单跨长度均超过60米，属于坝体较长一类。而我也有幸参与了公司所承建的大部分大跨度橡胶坝工程，也多次到不同地点的橡胶坝工程进行参观学习，发现橡胶坝坝袋气鼓问题是比较普遍存在的问题，而这个现象的存在，极大地影响了橡胶坝工程的美观效果及坝袋的使用寿命。

橡胶坝坝袋产生气鼓的原因主要是由于橡胶坝充水坝袋内有空气的存在，而橡胶坝在多数时间上坝顶需要溢流，溢流时由于没有空气的单位充水断面比有空气的单位充水断面在自重上大，使没有空气的单位充水断面坝袋比有空气的单位充水断面侧向胀力大，这种压力的存在，使坝袋的顶（推）高程度产生了差别，导致无空气断面比有空气断面上的高程低，同时因单位断面的过水流量因高差的不同，进一步加大了无空气断面的过水深度，从而促使有空气断面在坝顶形成气鼓。

2 充入空气的原因：

充水式橡胶坝理论上坝体内充水而没有空气，即使在坝袋的施工安装时，也可以通过空气孔将坝体内的空气排净。但坝袋的气鼓问题确实存在，究其原因，有以下几点：

充水水泵功率过大，且水泵有自动补偿功能。充水水泵功率过大主要体现在橡胶坝往往担负在几小时内蓄水到城区供蓄水要求的水位，这就促使水泵的配备要求在规定时间完成坝袋的充水，而坝越长，其配置的水泵功率越大，但在橡胶坝坝袋放空后，其进水池的进水高程与坝体底板基本持平，按常规其进水深度不足1米，大功率水泵抽水后导致进水池供水不足，水泵在从满负荷变到空载时会将部分空气吸管水泵内，并终将空气充水坝袋内。

水泵有自动补偿功能是指水泵进入空气后，形成空载，但进水池水源恢复时，会将泵体内的空气从出水口自动排出，并恢复抽水，这样在低水头时因供水不足会有空气不断送入坝袋内。

从排水管中空气倒流。发生这种情况主要是由于排水管出口设在下游护坦上或下游常水高程以上。因为橡胶坝具有不阻洪的特性，在设计上有非常情况下将水排出的要求，也就是不能启用排水泵时，也能将坝袋内的水利用自身压力在规定的时间内排出，这就促使排水口设置在下游护坦上或消力池边墙较高的位置，以防止淤积物将其堵塞。而出水口位置的抬高后，出水口暴露空气中，自排水流量小到一定程度后，空气会从排水口进入后经由排水管道倒流入坝袋。而在正常在使用时，启动排水水泵来排坝袋内的水的方法很少采用，基本上采用经济的自排方式，这样也使从排水管流入空气的机会大大增加。

从溢流管内进入空气。这种情况发生机会相对会小一些，主要是由于排水泵在非正常开启后，对坝袋内水实行强排，而当坝袋内的水位降到一定程后（如底板以上0.5米时），会造成对排水泵的供水不足，在靠水泵侧水帽局部地段产生真空，这个时候，溢流管会从溢流作用变为通气作用，向坝袋充入空气。

以上三种情况是坝体内进空气的主要原因，空气的进入势必导致气鼓现象的产生。按多年的施工经验，在坝长超过50米，因充水时紊流运动和溢流时坝体的上下游摆动作用，会将坝内的空气集中在坝体的某个部位形成气鼓，极不易排出，不仅影响橡胶坝的美观，气鼓位置也因经常性的隆出水位，与空气接触，长时间接受太阳裸晒，进一步加剧橡胶坝的老化，对橡胶坝是一种潜在的危害。

3 相关的措施：

橡胶坝在某种意义讲，是城市的一道风景线，建一座美观、大方、坚固耐用的橡胶坝是每一个参建者的心愿，现就如何消除坝袋气鼓谈几点想法：

改善进水设施。尽量改进进水池的进水流量，扩大地进水池入口断面和降低进水管高程，以使水泵获得较大的流量；优化水泵的选型，可考虑变频、变极调速水泵的，即在不同水位时用不同的转速来改进水泵的流量从而合理调度进水量，尽可能减少空气吸入；也可考虑用双向泵，即所选水泵为充水、排水结合，这样就可降低所选用水泵的功率，如水位低、进水量较小时，启动一台水泵，在水位较高时，启动两台，而在排水时又可以同时启动进行强排。

改进溢流系统和充排水系统。现有橡胶坝大都为充水、排水为同一系统进行考虑，而将溢流系统独立出来。其实上述各系统可以结合起来考虑，如将溢流管与充排水主管连通，其连接位置为距进水水泵的出水口5米以上，溢流管与充排水主管连接用扩散管，以保证进水管内的气泡充分上浮后，从溢流管全部排出，而强行排水时，溢流管可以直接进行空气补偿，不再经过坝袋进行补偿。而在设计、施工中，将溢流管与充排水管结合起来，应是减少橡胶坝坝袋气鼓的较好措施。

结论

在多年的施工中，关于对坝袋的气鼓问题，是许多建设单位在运行过程中才发现的，因此在设计和施工时对坝袋的处理是至关重要的，充分考虑充排水系统和溢流系统的结合及改进水泵的进水方式是解决这一问题的关键。