橡胶坝设计的关键与实施

李效全

摘 要：  橡胶坝是用胶布根据坝高、内外压比确定的尺寸，锚固于混凝土底板上，利用预先铺设的钢管，安装好的水机、电气等设备，通过水或者气体进行充坝形成密闭的挡水坝袋。坝袋可自由升降，升坝可蓄水，坍坝可泄洪;坝顶溢流流量、水深可通过调节坝高控制;起水闸、溢流堰和合页坝的作用，其使用条件近似于水闸。在其使用范围内，与其他类型的挡水建筑物对比，具有投资小、形式简单、建设速度快、对地基承载力要求低、跨度大（单跨可达100m）、对河道过流影响小、行洪能力强、景观效果好、管理维修工作量小、费用低等优点，适用于防洪、挡潮、供水、灌溉、发电、补充地下水以及景观水体等工程中。

关键词：  橡胶坝;挡水建筑物;工程设计;关键技术

【中图分类号】TV644     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）06-0191-01

1 橡胶坝型式

橡胶坝按充涨介质划分为充水式和充气式。目前市场上出现的主要是充水式橡胶坝，据不完全统计，充水式结构的坝袋占当今市场份额的95%。由于目前受坝袋结构形式的影响，充气式坝袋的自密性不够，充排系统自动化程度不高，造成管理不便等原因，未能受到市场的足够关注和青睐。从岸墙结构划分为枕式坝袋和斜坡坝袋。根据岸墙结构的划分，一般情况下，岸墙和河床成90°角时，选用枕式坝袋（也可选用和岸墙直接锚固）;0°～90°之间，选用斜坡坝袋。就目前的情况而言，斜坡坝袋由于其制造、运输及安装极其方便而备受市场的追捧。从坝袋接缝形式划分为有接缝坝和无接缝坝。有接缝坝和无接缝橡胶坝的区别在于，从表面上看有接缝坝能看出每幅的位置，此外，有接缝橡胶坝是经过橡胶的二次硫化（热黏合）。无接缝橡胶坝是一次成形，一次硫化，具有抗拉能力强、使用寿命长、充坝后外型美观等优点。

2 橡胶坝设计的关键与实施

2.1 从工程的运行管理进行设计

1） 运行管理是保证橡胶坝工程正常运行的基础，想要橡胶坝在最大程度上发挥功能，就必须提高工程的运行管理水平。例如，在设计橡胶坝工程时，务必要结合检修条件。对于北方地区，橡胶坝冬季泵房应当注意保暖设备的设计、检修爬梯的设计，以方便日后的管理和检修，同时要做好自动补水设施的布置，安装坝袋自动调平设施，而低坝则可以采用钢纤维混凝土楔块锚固。大量数据已经证明，应用螺栓锚固更加便于较高坝袋的检查维修。对于坝底板高程，在选择过程中应切实满足河道防洪要求，综合考虑坝袋检修及坝袋泥沙淤积等问题。按照空坝运行的要求，较高的橡胶坝袋应该设计向下倾斜的上游平面段，这样坝袋在沖水时才不会由于水流而向上漂移，导致橡胶坝袋中的水不能全部排出。2）从程序化、规范化上进行设计。当前我国的橡胶坝数量较多，可以对橡胶坝的运行中的各项数据进行科学的统计和采集，制定规范化、程序化的橡胶坝管理流程，从而简化管理人员的工作。

2.2 设计坝高、坝长

设计坝高一般不大于5m，超过5m高的橡胶坝，其工程安全可靠度将显著降低。坝袋设计拉力与坝高的平方成正比，高坝对坝袋的强度、锚固、基础处理，特别是对坝袋溢流振动、运行管理都提出了更高的要求，工程投资与其他闸坝相比优势降低。若要修建超过5m高的橡胶坝必须进行专门的技术论证和试验研究。坝长应与河（渠）宽度相适应，坍坝时应满足河道设计行洪要求，单跨坝长一般不大于100m。坝长过长将会给工程安全造成隐患，溢流时坝袋易发生振动，给运行管理造成困难，增加检修时围堰修筑费用;对坝袋的制造设备、场地均需更高的要求，也不利于生产过程的质量控制。

2.3 坝基设计与防渗设计中的相关问题

（1） 橡胶坝的位置设计，作为通泰大桥上游一橡胶坝溢流景观，就必须在清水河上游通泰大桥北侧为最佳方案位置。（2）如果考虑不周或蓄水深度不够，将可能因冬季寒冷引起冻胀破坏作用——使得坝基、防渗措施遭受损坏。故蓄水深度要确定大于区域最大冻结深度要求。（3）库区坍岸问题。因为I级及II级阶地高度小，以粗粒土为主，蓄水深度浅，库水波浪低，坍岸问题轻微。（4）库区浸没问题。清水河两岸阶地的地形平坦，地下水埋深（3～5）m不等。蓄水后仅山体冲沟口地段有浸没问题。但局部低洼地冲沟地段既无农田又无住宅建筑，不会形成灾害性危害。（5）淤积问题。根据库区《岩土工程勘察报告》上游至下游河漫滩沉积物的粒径明显变小的特点，说明搬运固体物质能力较强。张家口雨量多集中在7～8月份，清水河丰水与枯水季节流量相差悬殊，雨季河流流速增加很明显。丰水季节清水河携带泥砂的能力强，在筑坝河段上游地段，易将几十厘米粒径的圆砾携入急流之中。所以须按规范要求设计拦砂坝，砂石堆积库，清淤设施等防护措施，由于淤积物中粘粒和粉粒的含量很低，经机械分选，可成为比较理想的建筑材料，具有一定的经济价值。（6）坝址区的工程地质问题为坝基渗漏问题，由于河床及漫滩分布有（3～4）m厚的夹卵砾石的中细砂层，蓄水后必然发生渗漏。（7）库区渗漏问题。库区的一般地段分水岭山体雄厚，属于库岸基岩裂隙水补给库水，上游两侧山体不存在永久性渗漏问题。但受断层影响地段，即至拟建橡胶坝上游150m河段，左岸山体中断层破碎带为永久性渗漏通道。

2.4 曲线形压板锚固的设计

传统的橡胶坝工程主要是在坝底版预埋螺栓，同时把打孔钢板与坝袋紧紧的固定在橡胶坝底版上，这种办法极易发生坝袋损坏以及坝袋渗漏的现象，为了解决这个问题，可以在橡胶坝的基础中预埋锚固件螺栓的同时，在压板与垫板中间设置钢压条，让坝袋在锚固的的地方呈现曲线的形状，从而解决袋体橡胶布上作用力分布不均的问题，同时采用这种方式还可以增大坝袋和压条之间的接触面积，进而保护坝袋不被损坏同时使坝袋与钢板之间的挤压更紧，避免坝袋渗漏的现象发生。详细的工程办法如下：工作人员首先需要对钢板压条进行加工，一般情况下是用普通的碳素钢来进行加工的，将钢压板加工成圆角，最大限度的使袋坝的损坏降到最低，在施工的过程中，把加工好的上钢板压条点焊在钢压板上面，再将下钢板压条放在钢垫板上，等到上钢板压条与下钢板压条都在其正确的位置时，对其进行固定，以免发生位移，之后将底垫片、海绵止水以及橡胶坝袋安装好，工程的最后一步是将有上钢板压条的垫板安装到位，并且固定螺栓，等到这一步完成之后，曲线形的压板锚固坝袋就完全安装完毕了。

结语：综上所述，橡胶坝工程在我国城市生态水利建设中应用越来越广泛，成为许多城市景观节点。橡胶坝工程设计选型应结合所在工程地理位置、气候特点，选择技术经济合理，运行安全可靠的橡胶坝型式，提高橡胶坝工程质量、做好工程的设计、充分利用新技术新材料，进而使橡胶坝工程在防洪、蓄水、灌溉、发电等方面，尤其是大力推进生态文明建设方面发挥更大作用。

参考文献

[1] 熊建华，刘大鹏.橡胶坝在西福河沙河坊拦河工程中的应用[J].湖南水利水电，2011（01）：35-36.

[2] 张鹏，韩峥，刘纯祥，等.简析橡胶坝螺栓锚固结构[J].海峡科学，2011（03）：22-23.