橡胶坝运行维护管理的新技术

李凤武

摘要：橡胶坝是使用高分子材料作为受力骨架，涂敷橡胶作为保护层，采用锚固技术制成封闭的坝带，通过充水或充气等充胀方式形成的袋式挡水坝。其优势在于坝顶可以溢流，坝高可以根据水位实际状况自由调节，其工作强度高，坝袋更换简易灵活，能够不断创新工艺和技术，防洪标准可达百年一遇水平。同时和常规坝相比，其柔性软壳结构对于地震和水浪的冲击抵御性更好，在汛期不阻水，其运维更加简易。但是橡胶坝运行管理的技术要求较高，如果存在充胀压力超过设计压力的现象，就会造成坝袋破裂。在洪水过后，要检查是否存在可能刺破坝袋的漂浮物和物体。这就对了橡胶坝的运行维护管理提出了新的要求，需要不断创新技术提高来解决这些问题。研究根据密云潮白河橡胶坝的工作经验，针对橡胶坝投入使用中存在的问题，结合风浪泥沙对于橡胶坝的影响，对于不同季节和条件下橡胶坝运行维护管理的方法和新技术进行了分析。

关键词：橡胶坝;运行维护;管理;新技术

橡胶坝采用高强度分子分层材料制成，其性能优势明显，具有常规坝所不具备的诸多优点，日常运行和维护管理方便。一般来说，其造价节省至常规闸坝30%的投资，材料可节省至40%的木材、50%的钢材和水泥，而且施工期能够短至3d，当年即可受益。

1  橡胶坝技术的优势

橡胶坝以高强度合成纤维材料为骨架，以橡胶作为表面涂敷，采用锚固施工等配合混凝土工程施工的方式加固，同时在日常运行管理中还要做好坝袋防老化及破损修补施工，通过原浆抹面施工工序，在日常检查的基础上最好坝袋修补和补强[1]。以密云橡胶坝为例，为了实现潮白河水系梯级蓄水规划，汇合口下游 0+900桩号处修建河槽橡胶坝，与密云县污水处理厂再生水回用紧密结合，利用处理达标后的再生水作为景观用水，通过坝顶溢流，使再和常规闸坝相比，橡胶坝具有许多优势，控制水流速，大大地提升了水体净化能力。主要如下：⑴适用于大跨度闸坝工程，能够增加水库库容，可以不用常规闸的启闭机、工作桥等。⑵蓄水和调节水位更加方便，耐腐蚀性更好。其活动围堰高度可升可降，能够实现灵活的水位控制，调节性更好。⑶无需取土筑堰，河道更加清洁美观，大大节约工作量，更加安全卫生。⑷在观赏性方面，还可以采用各类彩色和艺术性坝袋，创新其造型，打造河坝的美丽风景。⑸模块化设计方式，更方便运行管理和维护，更加省时省力。同时延长了使用寿命，各个模块相互依靠，耐用性更好。能够采用预应力空心混凝土构件，减轻上部结构的重量。⑹造价低，节约钢筋混凝土等建筑材料，减少施工量，性价比更好。⑺挡水效果更好，动力系统简单，能够更好地实现过流泄洪。

2  橡胶坝投入使用存在的问题

2.1  橡胶坝设计方面存在的问题

大量考察国内橡胶坝设计的结果显示，发现有的橡胶坝在设计中缺少冲砂设施，这导致主汛期会把大量泥沙带入坝前。这容易对坝袋造成安全隐患，而目前设计一般采用人工清理方式，清理不干净，很容易造成划伤。在设计中，为了考虑成本因素，有时不设工作桥，这样就会降低安全检查的水平。同时，传统安全检查依赖人工方式和管理人员经验，在首次建坝的区域，管理人员更缺乏工作经验，这样降低了运维管理的水平，导致相关人员缺乏坝袋检查能力。个别地区橡胶坝规模小，数量少，管理粗放，没有形成针对性的运行管理技术。橡胶坝设计也存在粗放性现象，比如在基础底板和防渗水设计等方面，缺乏科学的设计方案[2]。对于橡胶坝影响稳定的因素也缺乏分析，比如高低坝布置形式、排水系统的设计、锚固形式、自动补水等装置方面还需要改进[3]。

2.2  风浪泥沙对于橡胶坝的影响分析

在对密云潮白河橡胶坝的运行维护管理中发现，当前橡胶坝受到风浪泥沙的冲击较大，对坝袋造成了一定的磨损和侵蚀。在大风浪下，一些树枝、杂物和利物甚至存在将橡胶袋划破的风险。由于杂物的存在，给橡胶袋的检查工作带来了一定的困难。同时风浪泥沙也严重地影响了对橡胶坝运行规律的判断，橡胶坝本身也给测流工作带来了困难。随着时间的推移，风浪泥沙会给橡胶坝带来损害，比如潮水冲击会造成坝袋反向运行，风浪会长期对坝袋进行拍打和冲击作用，增大锚固力。风浪还会对坝体产生额外负荷力导致挤压内部空气，坝顶溢流还会使锚固件松动，损害橡胶坝。冬季的锋利冰块非常容易划破坝袋，风浪冰冻的危害最为巨大。

3  橡胶坝运行维护管理的新技术应用

3.1  橡胶坝工程设计与施工中的技术应用

首先，对橡胶坝袋的材料和工艺进行创新。考虑到河中漂浮物较多，要采用高强度材料作为坝袋材质，外层橡胶采用耐磨、耐热、耐腐蚀的特种橡胶，中层橡胶要骑到保护帆布的作用，内层橡胶要提高其水密性和气密性。针对橡胶坝老化的现象，要对涂层材料进行改进，加入混合溶剂提升其寿命。为了提高橡胶坝袋体的强度，可以对网眼骨架材料进行改进，通过经线和纬线编制成网孔，将内胶层、中层胶和外层胶融为一体，从而提高其强度。要对坝袋进行流线型设计，提升其光滑度，还可以在表面喷涂防护层，让过坝水流更加平顺。其次，针对坝袋振动的机理进行改进，由于坝袋内部充水或充气，其性状自由度变化很大，在风浪冲击作用下，容易产生振动现象，在设计中要针对性采用防振措施。在设计中，可以将基础底板适当提高，形成低固定坝，改善水流条件。底板与端墙与坝袋接触的部分必须要光滑，减少震动带来的磨损。选择振动强度小的锚固形式，比如双锚固结构，加大固线距离，让坝袋断面呈现半圆形，减少震动发生。由于泄洪时，来不及排走的水容易让坝袋产生振动，可以设置排水管，使坝袋塌平。第三，在施工中，要确保各个模块光滑平整，精确度，不要出现变形和粗糙现象，有效应对风浪冲击。为了避免人为破坏等因素，可以在橡胶坝建立处社里防护栏，在区域内严禁一切不利于橡胶坝安全的活动。

3.2  橡胶坝运行管理技术

要有效控制坝顶的溢流量，调整下游数位，采用智能传感器等设施及时监测水位，减少震动危害。同样可以采用数字化技术调整坝袋内的内水压力，以改变坝体自振频率的目的，这样能够有效避免共振现象的发生。橡胶坝运行管理的关键是提升其自动化运行水平，减少人工劳动工作量，比如建设高桩码头后方防淤的充水式橡胶坝冲排沙系统，解决泥沙回淤以及施工的不便性等问题。同时配合自动清淤排沙系统，安装自动降坝装置，当较大洪水来临时，通过自动降坝装置，实现清淤排沙和防洪工作。橡胶坝袋除安排专门的管理人员之外，还要建立严格的管理制度，一旦发现病害，必须立即修复。上级部门要利用橡胶坝监测设备和水务信息平台，实时掌握水情，全面进行监控，并且做好数据采集和处理，建立完整的技术档案。

3.3  橡胶坝日常维护和检查

除了定期和不定期的人工检查和突击检查之外，还应该使用各类传感器和自动化远程控制设备进行检查，比如监测橡胶坝袋的压力和水情。还可以配合监控设备检查是否有漂浮物刺伤坝袋，将人工检查智能化设备结合起来。针对董酒冰块对坝袋损害较为严重的状况，除了在冬季带来之前降低坝高之外，还应该加强防冻和防刺等措施，针对重点风险提升检查的频率。在日常维护方面，要定期进行保养，汛前要洗井，还要进行充坝和塌坝试验。要及时清理危害橡胶坝袋的杂物，在洪水过后必须全面清理残骸。检查中一旦发现漏氣现象，必须立刻进行修复。左海对日常充排设备的养护和维护，定期涂刷防护层，及时清理淤积物，确保各个设备运转正常。强化对土建工程的日常养护，保持排水设施的通畅，防止钢筋锈蚀，减少蓄水池的沉淀泥沙。尤其是要重视坝袋的养护，在表面刷涂耐老化材料，下水前要清理淤泥，保持接触面光滑，及时修补漏洞。

4  结语

在橡胶坝运行维护管理过程中，要不断创新工程设计和施工的技术，采用有效的运行管理技术提升自动化运行水平，配合数字化设备强化坝袋检查，以提升橡胶坝的稳定性。

参考文献

[1] 苏博，崔玉荣，焦延涛，等.橡胶坝施工关键技术研究[J].项目管理技术，2019，17（2）：94-99.

[2] 孙士洪.温凉河橡胶坝基础底板与防渗排水设计[J].山东水利，2020，255（2）：29-30.

[3] 李娜.探讨多跨大型橡胶坝设计中应注意的几个问题[J].陕西水利，2020，232（5）：188-189.