洛河同乐园橡胶坝袋更新设计探析

陈晓峰

（河南省洛阳市河渠管理处，河南洛阳410303）

1 概述

橡胶坝是20世纪50年代末，随着高分子合成材料工业发展而出现的一种新型的水工建筑物。主要适用于低水头、大跨度的闸坝工程，已被广泛应用于灌溉、发电、防洪、城市环境美化。橡胶坝由于其结构简单、造价低、便于管理的优势而应用广泛。

2 工程现状

洛河发源于陕西省洛南县洛源乡木岔沟，在陕西省境内河长109.00 km，流域面积为3 037.0 km2，到河口街进入河南境，经三门峡市的卢氏县，洛阳市的洛宁、宜阳县、洛阳市，到偃师市的杨村与伊河汇流，以下统称伊洛河，经黑石关到巩义市神堤注入黄河。洛河杨村以上河长410.10 km，流域面积为12 037.0 km2。

为改变市区河道的荒凉面貌，以水面覆盖砂卵石河床，根据河道纵坡及市区河道长度，洛河市区段共规划建设了9级水面，其中同乐园水面为6级水面。9级水面的形成将昔日荒芜的洛河滩变成为水盈两岸、碧波荡漾、绿树成荫、水光相映，游船穿梭的水上乐园，不仅给居民、游客提供一个休闲和娱乐的场所，而且成为横贯洛阳市中心的风景靓丽的旅游景点。同时，城市环境的美化，有力地促进洛阳经济的进一步发展。

同乐园水面工程始建于2000年，于2001年建成运行，该工程属于Ⅳ等工程，主要建筑物为4级，次要建筑物及临时工程为5级。设计洪水标准为100年一遇，相应洪峰流量为9 720 m3/s，非汛期5年一遇导流流量为140 m3/s。橡胶坝坝址位于洛河牡丹大桥下游1.00 km处，回水长2.33 km，形成128.6 hm2水面，蓄水量达327万m3。

水面工程由橡胶坝、控制室两部分组成。橡胶坝共6跨，正常蓄水位为135.6 m，中间两跨坝高3.5 m，每跨布置长度为80.0 m；中间两跨外侧各布置1跨坝高为3.7 m橡胶坝，每跨布置长度为80.0 m；两侧各布置1跨橡胶坝，坝高2.0 m，每跨布置长度为104.5 m，每跨橡胶坝中墩厚度为1.0 m。

目前，同乐园水面工程橡胶坝坝袋已使用超过15年，同时受到洛河水质的影响，坝袋老化变形、磨损严重，表面龟裂，坝袋存在严重的漏水问题，已不能正常使用。为确保橡胶坝安全运行，需对坝袋进行更换。

3 坝袋更新设计

该工程橡胶坝采用堵头枕式单袋双锚固充水式坝袋，坝袋材料选用氯丁合成橡胶锦纶帆布。

1）第一、六跨坝高2.0 m，内压比为1∶1.3，坝袋内压力水头为2.60 m，坝袋选用二布三胶，坝袋型号为JBD 2.0-100100-2，坝袋胶布采用J100100，坝袋总厚度不小于7.0 mm。坝袋堵头选用二布三胶，型号为JBD 2.0-100100-2，厚度不小于7.0 mm，胶布型号为J100100，坝袋单宽容积为6.88 m3，两跨橡胶坝袋总容积为1 438 m3。

所选坝袋胶布强度为160 kN/m，坝袋径向计算强度为16 kN/m，安全系数为10.00，符合规范规定的充水式坝袋强度设计安全系数不小于6.00的要求。

2）第三、四跨坝高3.5 m，内压比为1∶1.25，坝袋内压力水头为4.38 m，坝袋选用二布三胶，坝袋型号为JBD 3.5-260260-2，坝袋胶布采用J260260，坝袋总厚度不小于7.9 mm。坝袋堵头选用二布三胶，型号为JBD 3.5-260260-2，厚度不小于7.9 mm，胶布型号为J260260，坝袋单宽容积为22.55 m3，两跨橡胶坝袋总容积为3 608 m3。

所选坝袋胶布强度为416 kN/m，坝袋径向计算强度为45.94 kN/m，安全系数为9.06，符合规范规定的充水式坝袋强度设计安全系数不小于6.00的要求。

3）第二、五跨坝高3.7 m，内压比为1∶1.25，坝袋内压力水头为4.63 m，坝袋选用二布三胶，坝袋型号为JBD 3.7-260260-2，坝袋胶布采用J260260，坝袋总厚度不小于7.9 mm。坝袋堵头选用二布三胶，型号为JBD 3.7-260260-2，厚度不小于7.9 mm，胶布型号为J260260，坝袋单宽容积为25.20 m3，两跨橡胶坝袋总容积为4 032 m3。

所选坝袋胶布强度为416 kN/m，坝袋径向计算强度为51.34 kN/m，安系数为8.10，符合规范规定的充水式坝袋强度设计安全系数不小于6.00的要求。

该橡胶坝6跨底垫片均采用夹布胶片，即以涤纶交织布作为底垫片骨架材料，径向拉伸强度不低于13.0 MPa，径向撕裂强度不低于60 kN/m。坝袋采用上下游双线楔块挤压锚固。上游锚固线距坝底板上游边1.50 m，下游锚固线距坝底板下游边一、六跨为4.24 m，三、四跨为4.78 m，二、五跨为4.37 m。锚固槽宽深分别为29 cm和30 cm，侧槽宽深分别为18 cm和30 cm。

坝袋的外层、内层和底垫片胶需通过臭氧老化测试，在臭氧浓度为10 000×10-8、温度为40℃的环境下，胶体拉伸20%，满足持续120 min不龟裂的需求。坝袋胶料抗老化性能要求见表1。

表1 坝袋胶料抗老化性能要求

4 结语

橡胶坝的稳定运行受坝袋材质的影响较大，坝袋的老化现象对橡胶坝的运行存在安全隐患，也较其他水工建筑物寿命短。因此，进一步对橡胶坝橡胶材质的研究，强化橡胶的耐用性或采用更为先进的材质替代橡胶是促进橡胶坝发展的重要因素。