枕式橡胶坝塌肩现象的消除措施

陈庆亮，陈祝锦，赵林生

(江苏扬州合力橡胶制品有限公司，江苏 225003)

枕式橡胶坝塌肩现象的消除措施

Elimination measures of the collapse of the pillow type rubber dam

陈庆亮，陈祝锦，赵林生

(江苏扬州合力橡胶制品有限公司，江苏 225003)

枕式橡胶坝在发展过程中具有较大优点同时也存在一些缺陷，在实践和使用过程中需要不断探索和完善，本文分析了枕式橡胶坝塌肩的主要形成原因，并针对性地提出了几种消除或减少堵头塌肩量的基本措施。

枕式橡胶坝；塌肩；消除措施

橡胶坝在现代化水利建设中发挥着越来越大的作用。随着化纤工业和橡胶工业的长足发展，橡胶坝的型式也已有了较大的发展：从端头锚固坝发展到枕式坝，从充水式坝到充气式坝，从螺栓锚固到楔块锚固，从黑色坝袋到彩色坝袋。枕式橡胶坝在发展过程中存在一些缺陷和问题，在实践过程中需要不断探索和完善。

1 枕式橡胶坝的主要优缺点

当前国外固坝通常情况下所选择的都是端头锚。而就我国当前实际情况而言，端头锚固坝方式主要包括两种，即直墙式与斜坡式，对于在边墙及中墩上所选择锚固线型式而言，在坡脚位置坝体会有水平褶皱出现，并且褶皱深度和中墩坡度或者边墙坡度存在一定关系。若坡度为1∶3，这种情况下褶皱相对而言比较浅，褶皱部位将会出现溢流现象，从而会对坝袋实际挡水高度产生影响，并且坝袋胶布很容易出现应力集中情况，随着时间不断增长，将会导致胶布出现脱胶及老化现象。在橡胶坝边墙或者中墩方面，日本所选择锚固线型式与我国存在差异，上游锚固线上坡后以斜直线与下游锚固线相交，对于此种锚固线型式而言，其能够使坝袋中水平褶皱转变成为竖直褶皱。在这种情况下，在坡脚位置坝袋不会出现溢水情况，并且边墙或中墩坡度能够降低到1:0.5，虽然得到一一定程度改善，然而仍未能够消除褶皱，在褶皱位置胶布仍很容易有脱胶及老化情况出现。另外，在边墙或者中墩斜坡面之上，及坡脚之处，端头锚固坝所受到应力相对而言比较复杂，其纬向应力与经向应力相比较高，而在河床部位，坝袋纬向应力却比较小，可选择经向与伟向不同胶布。为此，1979年辽宁省水利科学研究所，首先研制了直墙枕式坝。同年6月建成的本溪太子河高台子橡胶坝，是我国第一座枕式坝，坝高1.8 m，共三跨，每跨30 m，内外压比α0=1.5，采用楔块挤压式锚固方法，使用效果良好。对于枕式坝袋而言，在充胀之后其坝体断面整体相同，坝体整体应力分布相对比较均匀，其纬向应力与经向应力相比比较小，坝体形式平直美观，但这种坝袋的堵头与边墙或中墩之间很容易由于摩擦而导致塌肩（图1）产生，同时也会对坝袋挡水高度，因此需要对此进行研究。

2 影响枕式橡胶坝端头塌肩的主要因素

对于枕式橡胶坝而言，其端头塌肩影响因素主要包括以下几个方面：第一，边墙及中墩面所存在糙率相对比较大，导致其与坝袋端头之间有较大摩擦力产生，对端头升起会造成影响；第二，坝袋内外压与α0值相比较大，在对中墩或者边墙正压力较大情况下，其摩擦力相对而言也会有一定程度增加，从而导致坝袋塌肩量有所增加；第三，坝袋端头粘接工艺也会产生一定影响。

图1 塌肩实物图

在实际生产枕式橡胶坝过程中，可以堵头胶布粘合于坝袋端头部位，由于橡胶坝袋胶布具有一定硬度，因此在搭接缝部位会有一定圆弧形成（图2），这样一来，在充坝挡水情况下于坝袋及堵头相结合部位便会有圆弧形塌肩形成。

图2 搭接缝部位图

枕式坝堵头锚固分墙内和墙外锚固二种锚固方法，因目前大部分枕式橡胶坝采用墙外锚固方法。坝袋在充胀时，是依靠坝袋水压力使橡胶坝堵头与墩墙靠近并紧密地贴在一起，采用混凝土三角体切断上、下游通道而挡水。但封锚三角体增加了堵头塌肩量。

3 消除塌肩的基本措施

通过对枕式橡胶坝端头塌肩产生原因进行分析，在施工过程中与实际经验相结合，为能够使塌肩得以消除，可选择以下几种有效措施：

（1）将与中墩或者边墙临近的底板局部抬高，使其高程增加20～30 cm，如图3所示。可选择1:10坡比，使斜坡及底板两者之间能够实现连接，该措施就相当于将堵头高度抬高。但是应当注意保证适当斜坡坡比，若坡度过大，底板端头抬高较大，则很可能会造成坝袋端部出现受力不均情况，并且在坝袋顶部可能会有褶皱形成。

图3 底板局部抬高图

（2）采用如图4所示的墙内锚固，这样，堵头胶布在压板边缘形成接近垂直向上的形式，就可以减少堵头胶布贴墙长度。也就等于消除了因锚固而造成堵头塌肩的因素，并且堵头胶布不发生变形，不产生导致被撕裂的应力。

图4 墙内错固

（3）为能够使主坝坝袋堵头升起时与墩墙之间产生摩擦阻力得以有效减少，应当尽量使端墙表面保持光滑，从而使堵头及端墙间摩擦系数得以降低，从而使塌肩量得以减少。所以，应当尽可能选择钢丝网水磨石面。部分工程在墩墙上加焊不锈钢板，以保证墩墙面光滑。

（4）适当加大堵头和坝袋端头胶布尺寸，也是减少堵头塌肩量的一项措施。

总之，橡胶坝堵头部位塌肩形成的原因是多方面的，本文根据生产和安装实践过程，有针对性地提出了几种消除或减少堵头塌肩量的基本措施，希望能对枕式橡胶坝的发展起到一定的促进作用。由于我们水平有限，文中存在的不足与错讹，敬请提出宝贵意见。

(R-03)

TQ330.75

1009-797X(2016)24-0062-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.24.017

陈庆亮（1967-），男，主要从事橡胶坝坝袋设计、锚固系统以控制、安全观测系统等方面研究工作。

2016-11-18