橡胶坝工程发展及应用展望

橡胶坝工程发展及应用展望

刘军

青岛市水务管理局山东青岛266000

摘要：目前，我国是科技快速发展的新时期，随着橡胶坝技术的发展和我国城市用水、景观建设及环境整治的需要，橡胶坝得到更广泛的运用，发挥着越来越重要的作用。通过橡胶坝的概述、国内外发展状况、我国橡胶坝技术研究和应用概况、橡胶坝应用展望等方面来详细说明橡胶坝工程的发展及应用展望。

关键词：橡胶坝工程；水利水电；应用；展望

引言

习近平总书记指出，绿水青山就是金山银山。橡胶坝工程是一种河道防洪安全、造价较低、施工工期短、美化环境效果好的拦河建筑物，可在枯水期蓄水，满足用水及美化环境的需求，汛期坍坝过水，不影响河道行洪安全。

1橡胶坝型式选择

橡胶坝工程设计需要在土建工程、坝袋、锚固结构、控制系统、施工安装等方面综合考虑，合理选择技术可行、经济安全的充坝介质，充气橡胶坝与充水橡胶坝的特点见表1。由表1可知充气橡胶坝与充水橡胶坝比较有下列区别：充水橡胶坝一般需要上下游两道锚固系统，充气橡胶坝为单锚系统，安装简便，只需上游、两端坝头锚固，下游无需锚固，坝袋塌平后需要底板顺水流方向长度略短于充水式，充排设备、控制系统和管理房占地空间小，工程总造价比充水橡胶坝更节省。其中：基础底板投资节省10%，充排和控制系统节省投资80%，综合总投资较充水橡胶坝坝节省近30%。按充坝介质来说，充水式橡胶坝需要充水水源（井），容易受气温影响，北方冬季存在冰冻问题；充气式橡胶坝以空气为充填介质，不受气温影响，对于北方缺水地区，无需充坝水源，环保、易取易排、运行费用低，尤其适合北方河道春汛期运行操作，保证行洪安全。另外充坝和降坝时间上，充气式一般30～50min，充坝速度快、塌坝时间短，自控程度高、运行管理简单。充气橡胶坝气密性要求更高，设计安全系数8.0，坝袋厚度是充水橡胶坝的1.5～2倍，设计使用寿命25～30年，使用寿命比充水橡胶坝高10年，运行更安全，但坝袋造价高于充水式。充气橡胶坝在运行过程中的突出问题就是振动问题和气体压缩不均匀性，导致水流集中冲刷河床。近年来随着橡胶坝坝袋结构的改进，坝袋制造必须采用“整体带脊”无接缝工艺，坝体表面更平整，长期运行不变形，解决了充气橡胶坝在运行过程中的振动问题。有效地克服了充气橡胶坝在运行过程中的问题，能有效增强坝体的横向张力。同时，由于带脊式橡胶坝在溢流状态下运行形成的瀑布均匀壮观，无形中提升橡胶坝工程的景观效果；同比传统橡胶坝，带脊式橡胶坝节省投资25%以上。带脊式橡胶坝无需使用底垫片、垫平片，海绵止水胶条、锚固件等通常也只需传统橡胶坝的一半。

表1充气与充水橡胶坝特点对比表

2我国橡胶坝技术研究和应用概况

2.1坝袋结构型式的改进

（1）堵头式橡胶坝的发明。在橡胶坝运用中发现，当坝袋锚固在直墙上时，会出现下列不利情况：①当坝袋充到设计高度时，靠近直墙部位的坝袋会出现很深的的褶皱，这样不仅降低了坝袋的有效高度，而且坝内残存的气体不易排除。②当坝袋坍落时，坝袋两端仍挂在边墙上，过流阻水，且坝袋易被飘浮物刺破。③在橡胶坝运行时，坝袋两端部位应力比较复杂，出现局部应力集中，长期使用，坝袋易损坏。为了改善以上不利情况，采用了堵头式橡胶坝。堵头式的橡胶坝，坝袋不和直墙锚固，只利用堵头与直墙的挤压，达到止水的目的。充水后，坝袋全断面形状相同，不起褶皱，坝袋应力分布比较均匀。（2）双向挡水橡胶坝。在有些情况下，橡胶坝需要双向挡水。双向挡水橡胶坝在锚固线布置，水工结构布置等方面都与单向挡水坝有所不同。通过对各种型式的锚固线试验分析，选定一种锚固线布置，使坝袋工作时，褶皱最少。

2.2锚固件预埋必须准确

该工程采用的是螺栓压板锚固，且坝袋两端又是堵头式结构，因此锚固件预埋准确与否，直接关系到今后坝袋安装质量的好坏。为了达到这一要求，该工程全部锚固件都由工厂车间按图纸尺寸定型加工，并在预埋施工中分四步进行控制：第一步，结合锚固槽尺寸和锚固件上下压板尺寸，配套定制长3m的梯形活动木（夹板）模板，其底部按锚固螺栓直径和间距凿制小洞，要求做到下压板间拼缝严密；第二步，将锚固螺栓、下压板连同梯形活动木模板基本就位，用螺母将活动木模板和下压板拧紧；第三步，采用水准仪复测锚固件高程，采用水平拉线控制锚固螺栓顶端成一直线，并控制活动木模板底部平整，在复测无误后，下部用一根长钢筋将锚固螺栓焊接在一起，并与底板钢筋焊死，使螺栓牢固不动。下压板的两端底部再用钢筋将下压板和底板钢筋焊死，使下压板也牢固不动；第四步，在混凝土浇筑过程中，十分注意锚固槽部位的浇筑，派专人小心反复振捣，决不能让下压模底下出现空洞，以致最终造成漏水。

2.3橡胶坝的选用

根据坝首底板和坝顶高程，橡胶坝的设计坝高为4.0m，充胀介质为充水式。由于河口均有水闸控制，属内河性质管理，内外河常年水位在2.50～3.20m之间波动，水位差很小，一般时段属双向挡水结构。又只有在台风暴雨的非常时段才达到设计高水位，因此坝袋内、外压比选用α=1.25。选用青岛华海环保工业有限公司的橡胶坝产品，坝袋厚度8.0mm，二布三胶，胶布规格2624＃锦纶帆布，坝袋抗拉力为52T/M，设计坝袋拉力（经向）按公式：式中：T为坝袋经向计算强度；R为水的容重；α为内压比；H1为设计坝高。安全系数K＝8.67。

2.4橡胶坝应用展望

世界橡胶坝的发展以及橡胶坝在中国应用三十多年的具体实践，表明橡胶坝不论在发达国家，还是在发展中国家都具有很强的实用价值和广泛的可行性。与水闸相比，橡胶坝结构简单，利用自然，又不破坏自然，这一特点也利于生态环境的保护。随着科技水平的提高，橡胶坝技术将日臻完善。根据橡胶坝的特点，橡胶坝适用于低水头、大跨度的闸坝工程，一般高度在5m以下。橡胶坝通常可以在以下几个方面使用：用作灌溉系统的大型进水闸，分水闸，节制闸等；灌区渠道的临时引水坝；低水头的滚水坝；在多砂河流灌区上的挡砂水闸；代替河道上的水闸；加高水库的溢洪道，增加蓄水量和发电水头；代替船闸系统的闸门；挡潮堤坝；防浪堤；临时围堰；晒盐场的挡水堤；自来水厂或污水处理厂的控制门；在河道上建橡胶坝形成人工湖，美化环境。

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：

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