橡胶坝技术在水利治理工程中的应用方法探讨

(浙江省嘉兴市中泓工程管理有限公司，浙江 嘉兴 314050)

橡胶坝技术在水利治理工程中被广泛应用，锦纶或维纶帆布等材料作为受力框架，使用用氯丁橡胶作为保护层，对水利治理起到胶合和密封作用。将锦纶或维纶帆布与氯丁橡胶粘合起来，制成橡胶布袋，使用螺栓将橡胶布袋固定于基床上，向袋内充气，使袋子膨胀进而形成坝体。橡胶坝是20世纪末期随着高分子合成材料迅速发展而形成的一种新型挡水建筑物，具有外形美观，管理方便优点，在我国已经建设橡胶坝中，使用直墙式堵头结构为主[1]。针对高水头式橡胶坝，在充坝过程中受到坝袋自身重力以及岸墙摩擦影响，坝端产生褶皱不易打开，形成坝袋端部塌陷现象。在水利治理过程中，如果出现坝头塌陷问题，就会降低橡胶坝，工程效益不能充分发挥其作用；如果坝袋溢流不均，就会影响整个治理过程中的美观，加速坝袋老化；如果坝袋端头褶皱处胶布极易形成应力，使胶布过早老化，给水利工程运行带来安全隐患问题[2]。采用传统治理技术受到施工人员影响，极易出现漏水问题，因此，采用橡胶坝技术，保证在治理水利过程中不会出现漏水问题。

1 水利治理中橡胶坝技术的实施

橡胶坝是由坝袋和坝床构成的，其结构简单、成本较低，与同规模闸坝相比，工程周期可缩短至1/3。由于橡胶坝自身重量较轻，因此对于橡胶坝地基要求并不高，可增大其跨度[3]。受到自身结构影响，坝体不阻水、不漏水，且管理运用极为方便，待橡胶坝建成之后，不仅不会受到河道汛期影响，还可拦蓄基流，被广泛应用于灌溉和防洪，可用作拦河闸坝、分水闸和节制闸等[4]。

1.1 橡胶坝施工安装

1.1.1 前期工作

橡胶坝的使用需要一定容量基坑，因此，对于水利工程治理过程中，应先做的就是开挖基坑。事先浇筑锚固槽，并制作锚固件和混凝土底板，设立单独控制室，利用监控器来监视橡胶坝技术在水利治理过程中的应用情况。修建防渗漏设备与岸墙，保障治理过程中的安全性[5]。最后安装底板片，在制作底板片时，需按照设计图纸进行，在没有出场之前，需先检查底垫片和坝袋尺寸，查看该尺寸是否符合要求。对底垫片进行运输时，为了避免其受损或发生形变，需将底垫片安装工序放置在坝袋之前，并进行现场粘合，待所有工序完成之后，再次对底垫片进行定位安装[6]。

1.1.2 坝袋安装

在超出溢流管和冲排水管的关口附近底垫片上，粘贴上一层由橡胶材料制作而成的膜，并在这层膜上标识出中心线和坝轴线，可用来强补底板。在底垫上标识出中心线和锚固线，对于坝袋内部所能承受的压力进行测试，并标识出超压溢流管和测压管的坐标位置，在施工过程中没有出现错误基础之上，对挖孔进行固定，进而促使锚固线与坝袋中心线的对应线重合[7]。

1.1.3 坝袋锚固

锚固是橡胶坝工程的重要部分，需按照要求严格执行。锚固坝袋首要规定就是对其进行牢固处理，并保证锚固坝袋密封性，不会出现透水问题。将坝袋铺平，坝端放置完成之后，从上游侧边向下游进行折叠、下游侧边向上游进行折叠，待坝袋折叠后就可直接打孔入槽，再套上垫平片，并盖上压板[8]。该工序需要注意的是压板必须放平，然后拧紧螺丝，螺丝会拧三次，每一次拧都需要加力杆的辅助，每加力一次就代表拧紧一次，该工序要从橡胶坝的两端进行。待工作人员拧紧螺丝后，进行验收工作，若没有任何问题就可进行第二期的混凝土封填。将已经折叠好的上游坝袋，对下游进行铺展复原，由于坝床存在一定缝隙，因此，在处理好螺栓与伸缩缝隙之间的关系之前，需对定型版上的距离进行特殊处理[9]。

1.2 技术实施

由于坝袋锚固是橡胶坝最为重要的技术实施环节，也是技术难点，通常情况下，都是利用楔块锚固方法来实现坝袋锚固施工的[10]。因此，需考虑选择正确楔块尺寸，使楔块平整度达到相关标准。

1.2.1 橡胶坝高度设计

针对水利治理过程中，橡胶坝高度设计如图1所示。

图1 橡胶坝高度设计

假设橡胶坝坝高为H，斜坡变坡比为p，塌肩高度为T，斜坡段高度L1应满足：

(1)

由此可获取斜坡坡长L2为：

(2)

斜坡上部与折角处受到坝袋自身影响，使自然向下平铺塌陷于斜坡段上，将满足该高度条件下的坝袋全部平铺于中边墩墙上，就不会产生褶皱。根据该方案，对锚固槽和楔块断面进行施工设计。

1.2.2 锚固槽施工

锚固槽通常有两种，一种是梯形槽，而另一种就是靴形槽。其中梯形槽主要特点就是上口窄、下口宽，这种形状的内壁需要保持顺直状态，在整个施工过程中，需依赖楔块挤压胶布，保证其与槽壁之间产生一定摩擦，完成固定坝袋任务；而靴形槽楔块不能与坝袋进行直接接触，因此，当锚固槽内部楔紧时，除了受到挤压力之外，还会受到其它作用力影响，不会出现磨损现象，但是在另一面会与槽壁产生较大摩擦力，使得坝袋与楔块紧密接触，保证在水利在治理过程中，不会出现漏水情况。

1.2.3 楔块断面施工

在施工之前，需选择重力较大楔块，确保坝袋不会出现漏水情况。在橡胶坝坝袋施工之前，楔块并不需要多大承受力，只需承受表面正压力即可，但是在安装后，楔块需要承受锤击力，保证后楔块不受到影响。通常情况下，需要在楔块内添加构造钢筋，保证楔块强度。选择长为500 mm的楔块，使用钢筋混凝土原材料进行制作，使混凝土强大达到最高，方便施工人员搬运，提高了楔块承受压力强度。选择长为100 mm的楔块作为后楔块，保证水利治理具有良好施工效果。

2 实验

研究橡胶坝技术与传统技术在汛期和正常情况下的治理情况，为验证橡胶坝技术在水利治理中应用方法有效性提供依据。

2.1 汛期

江河流域季节性降水或冰雪融化，造成定时性水位上涨，河流径流变化主要取决于河流补给情况，以雨水补给为条件，形成汛期。在该情况下，将橡胶坝技术与传统技术在水利治理中的应用情况展开分析，研究两种技术治理效果，对比结果如图2所示。

由图2可知：在1～6月份，河流流量呈曲线趋势上涨，采用传统技术在1月份治理水利时，治理效果可达到72%，而橡胶坝技术治理效果可达到82%；在2月份治理水利时，采用传统技术治理效果可达到70%，而橡胶坝技术治理效果可达到90%；在3月份治理水利时，采用传统技术治理效果可达到50%，而橡胶坝技术治理效果可达到80%；在4月份治理水利时，采用传统技术治理效果可达到30%，而橡胶坝技术治理效果可达到78%；在5月份治理水利时，采用传统技术治理效果可达到20%，而橡胶坝技术治理效果可达到80%；在6月份治理水利时，采用传统技术治理效果可达到18%，而橡胶坝技术治理效果可达到70%。由此可知，在汛期，采用橡胶坝技术比传统技术治理效果好。

图2 两种技术在汛期水利治理效果对比

2.2 正常情况

在正常雨季条件下，将橡胶坝技术与传统技术治理效果进行对比分析，结果如图3所示。

图3 两种技术在正常情况下水利治理效果对比

由图3可知：在7～12月份，降水量较少，河流流量波动趋势较小。在7月份治理水利时，采用传统技术治理效果可达到55%，而橡胶坝技术治理效果可达到95%；在8月份治理水利时，采用传统技术治理效果可达到50%，而橡胶坝技术治理效果可达到90%；在9月份治理水利时，采用传统技术治理效果可达到58%，而橡胶坝技术治理效果可达到82%；在10月份治理水利时，采用传统技术治理效果可达到59%，而橡胶坝技术治理效果可达到81%；在11月份治理水利时，采用传统技术治理效果可达到62%，而橡胶坝技术治理效果可达到82%；在12月份治理水利时，采用传统技术治理效果可达到56%，而橡胶坝技术治理效果可达到89%。由此可知，在正常情况下，采用橡胶坝技术比传统技术治理效果好。

根据上述对比结果，可得出实验结论：

(1)汛期：在1～6月份治理水利时，采用橡胶坝技术比传统技术治理效果分别高10%、20%、30%、48%、60%、52%。

(2)正常情况：在7～12月份治理水利时，采用橡胶坝技术比传统技术治理效果分别高40%、40%、24%、22%、20%、33%。

综上所述：橡胶坝技术在水利治理中应用方法是有效的，且比传统技术治理效果要好。

3 结语

橡胶坝技术实施过程中，主要涉及锚固槽施工和楔块断面施工，掌握锚固槽和楔块断面技术，按照施工方案进行水利治理，可保证施工质量，着重注意漏水问题，以此确保橡胶坝使用寿命。随着农业灌溉事业迅速发展，在水利工程建设过程中，橡胶坝可拦蓄基流，缓解水资源紧缺，充分利用水资源灌溉事业，为我国经济发展起到促进作用。