迁安市滦河左三号橡胶坝更换坝袋设计施工技术要求

张宁宁

迁安市滦河左三号橡胶坝属于滦河迁安生态防洪一期工程，由于橡胶坝运行期多数时间处于高水位状态，于2016年8月在最右侧坝段右端头处1条坝袋搭接缝略有开展，为保证工程蓄水及安全，须对橡胶坝进行坝袋更换和维修完善相关附属设施，以保障工程设施良性运行，现结合工程实际，介绍设计施工技术要求，以其与类似工程建设进行交流。

1.工程概况

迁安市滦河左三号橡胶坝属于滦河迁安生态防洪一期工程，位于迁安市城区西侧钢城大桥南滦河左支河槽内，非汛期充坝挡水，在黄台山西侧滦河河槽内营造水面，汛期塌坝保证河道行洪。

该橡胶坝始建于2003年9月，2013年初对其供水及供电系统进行了改造。橡胶坝运行期多数时间处于高水位状态。2016年8月发现部分坝段坝体下游面曲线顶点不在同一直线上，部分位置向下游偏离值约20cm；最右侧坝段右端头处1条坝袋搭接缝略有开展。为保证工程蓄水及安全，现对橡胶坝更换坝袋和维修完善相关附属设施。工程总体布置图见图1。

图1 工程总体布置图

工程不改变橡胶坝原有功能及规模，不改变建筑物等级及洪水标准。工程主要包括以下几部分内容进行设计。

一是坝袋更换，主要包括：坝袋拆除、锚固槽修整、楔块及坝袋制作安装。二是附属设施维修、完善，主要包括：新建观测水尺；现有混凝土检查井拆除；新建深井地下井室1座；修复消力池反滤排水孔。三是坝前清淤。四是更新坝袋压力监测设施，更换溢流管；新增视频监视系统等。

2.工程级别及标准

迁安市滦河左三号橡胶坝原设计建筑物等级为3级，设计洪水标准为20年一遇；相应洪峰流量13818m3/s。

3.水文气象

工程区域地处温带大陆性季风气候区，夏季短而炎热多雨，冬季长而寒冷干燥，秋高气爽，春季降雨稀少。流域多年平均降水量自上而下在400～800mm左右，降水量年内及年际分配不均，丰枯相差悬殊，年降水量的70%集中在汛期，且多以暴雨的形式出现在7、8月份。

施工期洪水的施工时段及标准：根据施工组织设计，实施方案的施工时段为3月1日—4月30日，导流标准为5年一遇，施工期洪水只考虑大黑汀水库至迁安区间洪水，即12m3/s。如遇特殊情况滦下灌区急需用水，迁安市水务局负责协调由桃林口水库通过青龙河向下游输水。

4.工程设计要点

4.1 坝袋更换设计

坝袋拆除。首先采用人工凿除方式清理锚固槽顶部的细石混凝土，而后拆除边侧锚固槽内的松木楔块，再拆除上、下游锚固槽内的混凝土楔块，最后将坝袋从锚固槽内取出。清运坝袋及其它拆除料，清理坝底板及锚固槽。

锚固槽修整。针对坝袋拆除时对锚固槽造成的局部损坏区，采用环氧树脂混凝土按原结构尺寸进行修整。环氧树脂混凝土强度等级C30，抗渗等级W6，抗冻等级F150。

锚固槽修整后，更换水帽，每坝段2个，共计12个。锚固槽见图2。

图2 锚固槽图

楔块及坝袋设计。此次更换坝袋使用楔块结构尺寸及技术参数与原设计相同。上、下游楔块为聚丙烯纤维混凝土预制楔块，混凝土强度等级C30F150，聚丙烯纤维掺入量0.9kg/m3，前楔块长0.5m，后楔块0.23m；边侧采用木楔块锚固，松木浸透沥青防腐油处理，前楔块长0.35m，后楔块0.15m。楔块顶部采用C30F150细石混凝土抹面压光。镀锌钢管型号为Φ28×3.0mm，单根长度不小于5m。根据实际情况，原有楔块及镀锌钢管如满足上述材料要求，可继续使用。需更换的坝袋共计6段，颜色均为蓝色，型式为堵头式充水坝袋，高3.5m，每段长82m，内压比1.35，单宽容积19.94m3。

坝体袋片为两布3胶一次成型，胶布强度型号J280kN/m/280kN/m-2，堵头袋片为一布一胶，胶布强度型号J280kN/m/280kN/m-1。坝袋具体参数见表1。

表1 坝袋参数表

针对现状部分坝段塌肩严重问题，本次更换坝袋通过调整坝袋堵头结构尺寸予以解决。具体由坝袋生产厂家实施。

坝袋更换采用以丁基橡胶为主要原料的S-2水坝止水用密封胶替代原设计中的海绵止水胶，主要性能指标为：耐热性，80℃×2h不流淌；耐寒性，-40℃×2h不硬化。

4.2 附属设施配置

混凝土检查井。拆除现有混凝土检查井内阀门，采用DN400钢管补充连接供水管道。采用C10素混凝土对井底进行回填，回填高程至管顶以上0.3m。拆除地面以下2.0m深度范围内检查井结构及地面以上所有结构，壤土回填检查井井室。DN400钢管需进行防腐处理，内防腐采用溶解环氧树脂粉末塑料层，厚度大于0.4mm，外防腐采用缠绕3PE（3层结构聚乙烯）涂层，厚度大于3.0mm。

深井地下井室。在2号井井口处新建地下井室，钢筋混凝土结构，4.6m×3.0m×2m(长×宽×高)，底板厚0.4m，侧墙厚0.30m，顶板厚0.20m，混凝土强度等级C30F150。

消力池反滤排水孔。橡胶坝消力池内设有Φ100mm反滤排水孔，间距1.5m梅花形布置，现状大部分已淤堵，为保证建筑物安全运行，对其进行修复。采用高压水枪或其他机械清理现状孔内物料，应严格注意不对既有结构造成破坏，而后向孔内填入碎石，要求碎石粒径5～20mm。

观测设施。在橡胶坝铺盖段左岸墙设置水位观测标尺1个，选用304不锈钢水位标尺，厚0.8mm，宽35cm，颜色为红、黑色。

4.3 清淤设计

在塌坝防水更换坝袋时，同步进行坝前清淤。初定清淤长度范围为橡胶坝轴线以上100m，此范围可根据实际情况进行调整。清淤宽度范围为整个蓄水区河底宽度。

根据实际情况，清淤区域内的橡胶坝段河底为干砌石护底、浆砌石护底和钢筋混凝土铺盖，蓄水段河底为300mm厚卵石层，其下为砾石土或塑网石笼，底部为粗砂及复合土工膜。

清淤高程至原设计河底高程，由于现状河底均为防渗结构，施工中严禁对既有结构造成破坏。

清理出的淤积物运至弃渣场，清运前应委托有资质的单位对淤积物进行检测，如不符合环保要求，应进行相应处理后，再行清运。

4.4 水利机械及电气设计

工程维修、完善供水设施主要包括以下内容：更换坝袋溢流管；更换坝袋部分测压管，更新坝袋测压仪表。现状橡胶坝中(边)墩外部溢流管老化锈蚀严重，采用相同型号钢管进行更换。钢管防腐内壁采用熔接环氧树脂粉末塑料层，厚度大于0.4mm，外防腐采用缠绕3PE(三层结构聚乙烯)涂层，厚度大于3.0mm。现状坝袋压力监测设施老化严重，自动化程度低，为有效监测坝体压力和实现自动控制，橡胶坝袋更换安装ZYB型压力变送器，同时更换部分测压管。

工程完善电气部分内容包括新增视频监视系统、低压配电室铺设绝缘胶垫。视频监视系统采用分层式结构。在橡胶坝左岸岸边设置2套户外摄像机，在泵房内设置2套户内摄像机，在管理房内设置视频工作站、硬盘录像机及以太网交换机，实现现地图像的存储、上传。视频系统主要功能是对橡胶坝、泵房内运行工况及安防情况进行监视、存储和图像显示。

5.施工技术要求

5.1 坝袋拆除

楔块、坝袋拆除时应注意保护既有结构，尤其是现有锚固槽，以保证工程质量并便于后续施工。锚固槽整修前应对整修区域混凝土适当凿毛，采用风枪清理表面的渣滓、粉尘，形成新鲜干净的混凝土修补面，严禁用水冲洗。

清理完成后先用环氧树脂基液在混凝土修补面上涂刷一层，然后将拌合好的环氧树脂混凝土捣入或灌入修补处，并振捣密实。

整修后的锚固槽尺寸精度要求误差不超过±5mm，槽口线和槽底线必须顺直，槽壁要求光滑平整无凸凹现象。

5.2 坝袋安装

橡胶坝袋安装，须在锚固槽整修混凝土强度达到100%后进行。坝袋就位前应将安装场地清理干净，并在坝底板上标出锚固中心线和塌落线位置，坝袋锚固应按先下游、后上游、最后侧墙的顺序进行。先从下游底板中心线开始，从左右两侧同时安装。同时坝袋安装应按坝袋厂家现场技术人员要求进行。

5.3 混凝土工程浇筑

环氧树脂混凝土使用水泥标号P.O 42.5R，砂采用中砂(天然河沙烘干使用)，碎石采用5～10mm的单粒级配烘干使用。

配合比应结合施工方案根据现场情况通过试验确定，建议基础配合比为：1(环氧树脂)∶0.12(聚酰胺树脂)∶0.08(乙二胺)∶1(砂)∶1.5(碎 石)∶1(水 泥)。

环氧树脂混凝土拌合用砂、石原材料必需烘干待用，拌合过程必须在干燥环境进行，严禁沾水。拌合好的环氧树脂基液应尽快用完，同时搅拌散热，防止固结。

浇筑混凝土楔块，应严格控制尺寸，允许偏差为±2mm，保证立面垂直。

检查井内素混凝土回填前，应将管道外壁清理干净，管道外防腐损坏处应先进行修补。木楔块材料为松木，应采用沥青池浸泡的方法制作，沥青应选择天然沥青或石油沥青。

5.4 施工安全生产技术要求

一是工程施工应按设计及相关规范、规程要求进行，遵守有关施工安全、劳动保护、防火、防毒的法律、法规，建立安全管理体系和安全生产责任制，确保安全施工。

二是工程的建设、养护工程的作业现场应当设置明显标志和安全防护设施。

三是施工前应查明工程场区周边状况，重视施工过程对周边环境可能造成的人员、构筑物破坏的安全影响，设计及施工方案需报主管部门审批后方可实施。

四是施工前必须对该场地下的管线进行详细的摸查，建（构）筑物相距现有地下管线较近时，须会同相关单位对现有管线的保护、改线和迁移制定可行的方案。

五是对于开挖较深的部位，应加强防护。顶部严禁汽车、吊车等机械通行或停放。

其他未尽事宜，按照相关安全生产的法律、法规执行。

5.5 其他

其他未尽事宜应严格执行相关设计、施工规范。施工中遇有与设计情况不符，应及时与设计部门沟通后方可实施。

6.结语

本工程尚未对坝袋进行技术检测，其实际老化程度不清晰，建议单位在条件允许的情况下委托有资质的单位对坝袋进行相关检测，以便从技术数据层面掌握坝袋实际情况，为本工程及邻近橡胶坝工程的运行维护提供技术资料支持。

由于本橡胶坝海漫区域曾出现过渗水出逸问题，且并未进行深入处理，建议建设单位在工程实施前，委托有资质的检测单位对工程进行检测，确认主体结构安全后再行实施坝袋更换。