大庄橡胶坝塌坝问题的分析处理与加强管理的建议

姚彩升 高本奎 周业友

(1.沂南县水资源开发服务中心，山东 沂南 276300;2.临沂市岸堤水库管理处，山东 蒙阴 276217)

1 工程概况

沂南县大庄橡胶坝是沂南县利用BT模式兴建的首座充水式橡胶坝，坝址位于境内沂河干流上，距沂河大庄桥下游3000m。橡胶坝由土建结构、橡胶袋、泵室、机电及控制设备组成，坝长404.8m，坝高5m。橡胶袋由5节坝袋组成，由泵房直径1000mm的母管通过供水闸阀、进水蝶阀连接2台SLB200-12.5A进水泵和4台SLB400-12.5A管道排水泵进行供水、充水以及坝袋排水，充水、排水通过布设在铺盖底板下的3根PVC塑管进行，分别连接1～5号坝袋，1、2号坝袋设一溢流管，3号坝袋设一溢流管，4、5号坝袋设一溢流管。输水管为橡胶止水承插连接，弯头设混凝土镇墩，中间部位设混凝土支撑墩；出水通过蝶阀汇集4台泵出水，通过钢管排至坝下游消力池，排水高程95.70m(见图1)。工程始建于2013年，同年12月坝袋充水挡水运行。

图1 大庄橡胶坝进排水管道示意图注 ①母管DN1000×8；②供水电动蝶阀；③进水电动蝶阀;④SLB200-12.5A进水泵；⑤SLB400-12.5A排水泵；⑥溢流孔；⑦混凝土镇墩；⑧混凝土支墩；⑨出水蝶阀；⑩拍门

橡胶坝拦蓄水库容1195.5万m3，形成水面332hm2。该工程的建设，不但解决了大庄镇工业园区用水，而且成为沂南县一大亲水、景观工程，形成的水体极大地改善了区域水生态环境，营造了地方小气候，区域生态效益逐渐显现，社会效益巨大。

2 橡胶坝坝袋塌坝问题及处理方法

2018年汛期温比亚台风过后，坝袋开始出现塌坝现象，日塌坝60～80cm，以致不能充水挡水。为查明原因，排除隐患，确保安全，汛后水利局组织有关工程技术人员进行排查。通过塌坝观察，中间3号坝袋2天后完全塌坝，据坝底板仅高10cm，1、2、4、5号坝袋据底板高50cm，初步确定中间坝袋有问题。之后邀请原参建单位以及坝袋生产商进一步会商，经分析可能的原因包括：ⓐ中间坝袋迎水面被渔船刮坏，有漏水处；ⓑ坝袋迎水面压板处摺裂，产生漏水；ⓒ坝袋底板变形，内衬垫片撕裂产生漏水；ⓓ连接中间坝袋的输水管道破裂，有漏水处。

随后对坝袋充水并向中间坝袋内灌注红食品色示踪剂，对坝袋前后和底板进行检查，未发现颜色异常，否定了上述分析的前三条原因。为进一步确诊并进行处理，对坝袋进行了塌坝放水，在中间坝袋前底板上，利用编织袋装土筑围堰，并铺塑料布防止渗水，再次对坝袋充水进行观察，彻底排除了底板变形内衬垫片撕裂、压板处摺裂、坝袋迎水面刮坏漏水的问题，唯有连接中间坝袋的输水管道破裂，是产生漏水的原因。

连接中间坝袋的输水管，从中间坝袋到左岸边长208m，上部覆盖60cmC30钢筋混凝土，查找漏水点，困难较大。为此，制定了两套方案：ⓐ进行全线破碎、开挖，查找管道破损处；ⓑ利用管道渗漏仪查找漏水点。上述两个方案，都必须在坝前修筑长250m的围堰，形成检修工作面。这样不仅工程量较大，而且河道径流较大，工作有一定难度。

根据上述方案，在铺盖前修筑高2m、宽6m的围堰，在排除围堰积水后，再次对中间坝袋进行冲水，在铺盖前先后发现了两处涌水点，对照涌水点垂直铺盖破除了铺盖上部混凝土，人工挖除管道周围砂土后，发现两处输水管道凹陷损毁。对此，按照同型号管道进行更换。整个检修工作历时218天。

3 输水管凹陷毁坏原因分析

输水管道的损坏多数情况下是破裂以及局部受冲击损坏，管道外部有裂痕。但是，本工程管道插头处产生凹陷，为负压损坏不能复位而漏水。一处是管道向中间坝袋供水转弯处(图1中A处)，该处上部吸扁，长度3m左右；一处是边墙处，底部吸扁(图1中B处)长度8m。

为查明管道产生负压毁坏的原因，并防止今后再次出现类似的问题，为类似橡胶坝运行管理提供借鉴，本文对有关的值班、操作、设施运行工况、管理等情况进行分析。

3.1 值班、操作情况

温比亚台风(2018年8月18日)到来当晚值班正常，2名值班人员在岗；晚11点，全市防温比亚台风电视会议之后，橡胶坝(坝高1.5m)开始塌坝泄洪，此时洪水与橡胶坝上游36km的沂水县橡胶坝放水产生的洪水叠加，水位已达到97.50m，工作人员紧急开启了3台排水泵进行塌坝排水，排水流量近5187m3/h，排水时间2.5h。正常工况母管负压9.36m水头，中间坝袋负压7.39m水头。由于中间坝袋溢流管堵塞，而其他坝袋溢流管没有堵塞，导致3号坝袋和管道内部产生很大负压，管道被吸扁，进而产生负压破坏。破坏后管道不能复位，产生漏水，坝袋充水困难。

3.2 输水管道

现场查看，输水管道为PVC-M塑料管，直径500mm，壁厚12mm；经检查，管道壁厚均匀，无损伤、裂痕；管道安装高度、承插方向符合设计图纸要求；回填为砂土，不存在有棱角碎石等情况；管道在沟槽内固定，不存在震动等情况。

3.3 进、排水系统控制设备工况

橡胶坝进、排水系统由1～3号进水蝶阀控制。大庄橡胶坝交付运行后，由施工企业对控制蝶阀的电机进行过一次修理，更换电机过程中对于蝶阀的关闭未做标记，存在蝶阀关闭不严、启动不灵活的情况，不能精确控制，导致坝袋相互窜水。后期未再进行检修，一直带病运行。温比亚台风期间中间蝶阀开启最大，两侧蝶阀开启较小，导致中间输水管负压毁坏。

3.4 大庄橡胶坝工程运行管理情况

大庄橡胶坝工程由2名人员管理，均仅有初中学历，且年龄大于60岁，难以胜任管理工作；运行管理制度不健全，无可行的控制运行方案和操作规程，更无充排水运行记录、坝袋观察记录。

3.5 检修、养护工作

由于管理技术力量缺乏，检、养工作跟不上。坝袋上部和后部石块、垃圾、树墩较多，坝袋多处有磨损，成为工程安全运行的隐患。中间坝袋溢流管堵塞，既是建设时法人管理不到位、未按照规范进行全坝袋充排水试验，也是日常管理工作未认真检查所造成的。

4 加强橡胶坝建设以及运行管理的建议

4.1 建设建议

a.橡胶坝工程建设时须设置冲沙闸。首先，维修时开启冲沙闸，降低河流水位，减少填筑围堰工程量，降低维修费用；其次，坝袋充水时，冲沙闸小流量开启，保证河道生态基流；第三，坝袋充水挡水后，通过闸门调节，控制坝顶溢流，防止坝袋震动破坏。

b.连接母管的管路设置伸缩节。泵房内连接母管的管路全部为钢管一次性焊接，对管件(闸阀、蝶阀)检修时，需对管路进行切割，组装后重新焊接，维修、更换管件困难。

4.2 运行管理建议

a.橡胶坝工程运行管理是工程持续发挥效益的关键，是安全运行不可或缺的重要环节，是目前“强监管、补短板”的一个重要方面。因此，应该按照职能清晰、权责明确、管理科学、运行规范的要求，规范管理，按照纯公益性事业单位落实管理人员和经费，人员数量、年龄结构、学历层次应满足管理要求；并且确定维修养护经费，明确经费来源渠道。

b.加强对现有管理人员的培训教育，全面提高管理人员的素质，增强员工的事业心、责任感。

c.加强督导检查。主管部门应在每年汛前加强督查，督促管理单位健全管理制度、操作规程以及运行记录，督促管理单位定期检修、保养。

5 结 语

橡胶坝是一种新型挡水建筑物，具有投资少、见效快、易于实施等优点，能够快速拦截河流，形成水域景观。但是，组成工程的设备多，多系统联合工作，操作复杂，管理不慎极易塌坝，失去挡水功能。因此须加强建设和日常运行管理。

a.橡胶坝工程建设过程中，项目法人应加强管理，技术负责人应该相对固定，具备丰富的工程建设管理经验和高度的责任心，熟悉橡胶坝工程技术规范。避免工程检查和验收流于形式，对坝袋充排、控制系统的实验检查不到位，试运行期未认真进行工程移交。

b.运行管理应配备2～3名专业技术人员，这些管理人员从建设初期开始加入，熟悉工程的建设过程和工程各部分、系统的功能及作用，运行管理中带班值班，全面掌握设备运行工况。

c.加强管理人员的教育和培训，全面提高管理人员的素质和能力。

d.管理单位应加强制度建设。建立工程管理、控制运行、操作规程等规章制度，报批后严格执行。加强经常性检查与养护，保持安全溢流孔、排气孔的畅通，保持坝袋塌落区清洁；定期检查应在每年汛前、汛后进行，检查要全面，必要时进行几次充排水运行，观察有无异常，有异常及时排除，确保工程安全运行。