橡胶坝工程设计的改进措施与应用

摘 要 橡胶坝是广泛使用钢板螺栓锚固在混凝土基础底板上，形成封闭袋状挡水建筑物。要求锚固可靠、提高坝袋使用寿命。随着超高橡胶坝的建设，新型材料在橡胶坝工程中的应用，对橡胶坝设计中存在的不足，提出一些优化设计的方法，并从已采用的橡胶坝工程中进行经验总结，达到推广应用的效果。

关键词 橡胶坝；设计；改进；措施；应用

中图分类号：TV644 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）04-0087-01

1 概述

橡胶坝是随着高分子合成材料工业的发展而出现的一种新型水工建筑物。坝体为柔性薄壳结构，富有弹性，具有以柔克刚特点；不阻水、坝袋升降自如，在防洪河道上建橡胶坝，比较实用，意义重大；尤其在城区河道上建橡胶坝，美观大方，蓄水面增添亮丽的风景。橡胶坝工程是水利工程和景观工程的结合体，正因为如此，橡胶坝以其强大的生命力快速发展，国内外对橡胶坝技术研究和应用也一直从未间断。

2 橡胶坝设计中存在的问题

橡胶坝工程从坝址的选择、坝袋的制作和锚固、坝高的确定及消能计算等方面，设计理论已经成熟，设计思路已基本趋于完善。但随着橡胶坝的发展，超高橡胶坝（坝高超过5 m）的建设，在橡胶坝的设计和应用过程中，仍存在一些欠缺和不足，为促进橡胶坝技术的发展，进一步优化设计，并从以下几个方面总结改进技术。

2.1 螺栓压板锚固

橡胶坝是通过坝底板预埋螺栓，将打孔钢板和坝袋压紧固定在坝底板上。这种方法，坝袋锚固处应力分布不均，易损伤坝袋；对于高坝坝袋的锚固，由于坝袋布较厚，螺栓不容易压紧，密封效果差，受强水流冲击时，坝袋易出现严重渗漏现象。

2.2 坝袋堵头和墩墙

橡胶坝的墩墙和底板连为一体，坝袋和墩墙的锚固部位称坝袋的堵头。墩墙一般采用混凝土结构，墙面比较粗糙，摩擦系数大，在橡胶坝的升坝运行中，受外界因素干扰，坝袋的上下摆动和墩墙接触面产生强力摩擦，容易造成坝袋堵头破损漏水，降低坝袋的使用寿命，严重影响橡胶坝的正常运行。

2.3 橡胶坝干砌石海漫

传统的橡胶坝工程结构，下游消能段多为浆砌石和干砌石，尾部设置抛石防冲槽，而干砌石海漫为刚性结构，在局部被冲刷破坏后，就会在破坏的部位发生管涌或流土，破坏部位会连续扩大，反滤层随之破坏，河床受到严重冲刷淘蚀，消能段将产生不均匀沉降，危及坝体。

3 设计的改进措施

3.1 曲线形压板锚固

在坝基础中预埋锚固件螺栓，压板和垫板之间增加钢压条，使坝袋在锚固处形成曲线形，袋体橡胶布上的作用力均匀分布，且坝袋与压条接触面积大不易损伤坝袋，可保证坝袋和钢板挤压更紧，并能增加压板与坝袋间的摩擦力，既能牢固可靠地承受内外水的压力，又能满足牢固密封不渗漏的要求。

具体实施方法：选用普通碳素钢加工上、下钢板压条，上、下钢板压条棱角均加工成圆角，降低坝袋局部受力损伤。施工操作时，首先将上钢板压条点焊在钢压板，然后在钢垫板上放置下钢板压条，校正位置后，点焊固定；依次安装底垫片、海绵止水、橡胶坝袋；最后安装带有上钢板压条的垫板，采用加力措施拧紧螺栓，曲线形压板锚固坝袋安装即完成。

3.2 墩墙不锈钢贴面

为减少坝袋堵头升起时与墩墙之间产生的摩擦阻力，应尽可能地使端墙表面光滑，以降低堵头与端墙之间的摩擦系数，采用耐久性好、运行可靠的不锈钢贴面，不仅减小坝袋堵头摩擦阻力，而且比较美观，延长坝袋寿命，达到较好的使用效果。

具体实施方法：选用普通不锈钢板，采割成坝袋堵头贴面形状。一种安装形式是在墩墙浇筑的混凝土中预埋铁件，混凝土浇筑拆模后，把不锈钢板焊接在墩墙上。另一种安装形式是在墩墙混凝土浇筑前，架立模板是把不绣钢板先架立稳定，浇筑墩墙混凝土时直接浇筑，不锈钢板和墩墙结合成为一体。两种安装方式均可。

3.3 雷诺护垫海漫

雷诺护垫是由六角形双绞合金属网片制成的网垫结构，所用钢丝采用镀锌、镀高尔凡等不同形式的防腐处理，以满足不同的工程需求。单元结构为一次成型产品，隔板为双隔板，除盖板外，边板、端板、隔板及底板由一张连续不裁断的网面组成，规格一般为2 m宽，长度为3 m-6 m不等，厚度为0.17 m、0.23 m、0.3 m不等，以满足不同的抗冲要求。橡胶坝消能海漫部位，采用雷诺护垫技术，形成兼具柔性、透水性及整体性的结构，从而取代干砌石海漫。

具体实施方法：在雷诺护垫网格内填筑不同粒径的卵石，网格与网格之间用钢丝咬接，形成密封体，卵石的粒径不能小于网格空隙，形成完整的反滤结构。

雷诺护垫结构可以通过选择不同粒径的块石作为填料来满足不同的粗糙度设计值。其粗糙的表面可起到有效的消能作用，且网垫内所填充的散体材料会由于双绞格网的约束而不被冲走。良好的整体性使其具有更强的抗冲能力，从而保证下部的反滤结构正常发挥防止水流侵蚀河床的功能。由于其框内为河道内采砂废弃的卵石，且大大节省人工成本，造价与干砌石相差无几，而其整体性能大大强于干砌石海漫。

4 优化设计在橡胶坝工程中的应用

河南省南阳市白河上建设五座橡胶坝工程，总蓄水量达4200万m3。2012年竣工的一座橡胶坝工程，设计坝高5.5 m，坝长530.5 m，橡胶坝且坐落在砂壳坝上，坝前水深9 m，蓄水量2160万m3，是一座规模大、坝体高、质量好的橡胶坝工程，全面运用了以上设计改进措施，实施效果非常好，并在河南的驻马店和山东省等地方建设的高坝中得到推广应用。

5 结束语

橡胶坝技术已广泛应用于低水头拦河工程建设，在水利、水电、水运、市政等各方面的实践，社会效益十分明显。目前我国橡胶坝数量约为1300座，并每年以50-100座的速度发展，高坝的建设也愈来愈多，有着良好的发展前景。橡胶坝设计技术优化，为橡胶坝工程的建设，提供了关键性技术支持，并成功把该项技术推广到其它工程，取得了理想的效果，促进橡胶坝技术走向成熟。

参考文献

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作者简介

曲振会（1971-），女，高级工程师，长期从事水利工程的施工与建设管理工作。endprint