淺析橡膠壩設計中應注意的問題

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摘要：本文從設計的角度，結合工作實踐，針對橡膠壩的壩袋錨固形式及材料選擇、壩袋振動、壩袋防冰耐磨、運行管理和與生態(tài)景觀結合等應注意的問題進行了分析探討，并提出了一些改進措施，以供參考。 

關鍵詞：橡膠壩設計；錨固；振動；防冰耐磨；運行管理；生態(tài)景觀  abstract: in this paper, from the point of view of design, in combination with the working practice, in the rubber dam bag anchorage form and the material selection, dam bag, the dam bag ice abrasion, operation management and ecological landscape combining the problems should be paid attention to are discussed, and put forward some improvement measures, for reference.  key words: rubber dam design; anchorage; vibration; ice abrasion; operation management; ecological landscape  中圖分類號：tv文獻標識碼： a 文章編號：2095-2104（2012）07-0020-02  橡膠壩是20 世紀50 年代末隨著高分子合成材料的發(fā)展而出現(xiàn)的一種輕型、低水頭的新型水工建筑物。自1966年，我國第一座橡膠壩北京右安門橡膠壩建成以來，橡膠壩工程已在我國發(fā)展了近半個世紀，為我國的工農(nóng)業(yè)及生態(tài)環(huán)境的改善發(fā)揮了巨大的作用。在修建橡膠壩時，先用強力合成纖維織物做受力骨架，然后在其內(nèi)外涂敷合成橡膠，制成膠布，并把膠布按設計尺寸錨固在基礎底板上，做成封閉袋形，再用水或氣充脹，形成擋水壩。橡膠壩的壩高可調(diào)節(jié)、壩頂可溢流，能起活動壩和溢流堰的作用。橡膠壩具有投資少、結構簡單、施工及安裝簡便、制造工廠化、工期短、生效快、運用管理靈活方便、泄量大和抗震性能良好等特點，不僅用于灌溉、發(fā)電、防洪、回灌地下水、替代水閘，還用于營造城市濱水景觀、引水防沙、污水處理、改善生態(tài)環(huán)境等。但在橡膠壩應用過程中也存在一些問題，為了確保橡膠壩的安全經(jīng)濟運行，從各方面都需要進一步完善。本文從設計的角度，結合工作實踐，針對橡膠壩的壩袋錨固形式及材料選擇、壩袋振動、壩袋防冰耐磨、運行管理和與生態(tài)景觀結合等應注意的問題進行了分析探討，并提出了一些改進措施。  1、壩袋錨固形式及材料選擇  橡膠壩充水(氣) 后,壩袋膠布的骨架材料承受拉力,通過錨固件將作用在壩體上的水壓力傳遞到鋼筋砼底板上來穩(wěn)定壩袋，壩袋錨固須滿足工程的可靠性要求。因此,如何錨固壩袋成為橡膠壩設計中關系到工程能否穩(wěn)定地起到擋水作用的關鍵環(huán)節(jié)。  壩袋的錨固形式主要有楔塊錨固和螺栓錨固。楔塊錨固是由前后楔塊的擠壓,增加對錨固槽壁的正壓力,產(chǎn)生巨大的摩阻力,將壩袋錨固在底板上，楔塊錨固工程造價低，但壩袋四角折疊處易出現(xiàn)嚴重漏水，需頻繁向壩內(nèi)充水，因而導致運行費用增加，也給工程管理帶來不便。螺栓錨固是由上壓板、下壓板、螺栓組成，下壓板與螺栓固定成一體，經(jīng)過防腐鍍鋅處理后，預埋在混凝土底板中，上、下壓板通過螺栓連接在一起，螺栓錨固所用的錨固件在工廠進行加工生產(chǎn)、除銹、防腐處理，只需將加工好的錨固件直接預埋和安裝即可，利于施工質(zhì)量控制，螺栓錨固壩袋四角折疊處密封良好，且便于壩袋維修。因此，壩袋錨固形式采用螺栓錨固更為可靠經(jīng)濟。  螺栓錨固中壓板與壩袋的連接為摩擦連接,原理是通過擰緊螺母,對螺桿施加強大而又受控的預拉力,預拉力通過錨板、壓板將橡膠壩袋夾緊,依靠壩袋與錨板間的摩阻力來承受壩袋的內(nèi)力。螺栓需要承受的預拉力較大,若采用普通螺栓, 預拉力會因疲勞而松弛，且由于普通螺栓強度低, 需要的螺栓直徑較大,不經(jīng)濟。可采用高強螺栓，經(jīng)過大量的試驗研究和工程實踐證明,在承受反復荷載作用下,高強螺栓具有耐疲勞、預拉力不會松弛,工作安全可靠等特點。  2、壩袋振動  橡膠壩壩頂溢流造成壩袋振動，長時間的振動使壩袋磨損、脫層， 甚至穿孔、撕裂等，嚴重的時候還會破壞整個壩體，影響工程的安全和效益的發(fā)揮。因此，加強對橡膠壩壩袋振動的處理，必須貫穿于橡膠壩建設的整個過程。  充排水(氣)系統(tǒng)的設計中,沒有充分重視壩袋均勻起降的重要性,認為水或氣充到壩袋內(nèi)會自動平衡。其實不然,在充排水過程中若各個出水口出水流量、壓力水頭不均衡,會引起啟落高度不均,導致壩袋振動、磨損嚴重，壩段在運行中若長期存在振動現(xiàn)象則會導致壩袋脫層和撕裂, 嚴重的破壞整個壩體。為了使壩袋均勻坍落,要均勻布置出水口,并使各個出水口排出水流量一致,就能夠使得壩袋均勻塌壩,以改善壩袋兩端先塌、中央排水不完全的現(xiàn)象；同樣，充壩時多個出水口同時等流量等壓強出水能夠保證壩袋內(nèi)的水均勻升高,從而使得壩袋平穩(wěn)的升起,避免壩袋內(nèi)由于出水口出水不均,使壩袋內(nèi)水流的振動引起的壩袋振動。水頭損失與管徑、長度有關,通過設置不同的管徑，可以使與水泵不同距離的出水口的流量、壓強一致。  壩袋振動原因是多方面的，還受過壩流量、下游水位、壩體跨度、壩袋錨固和兩岸連接形式、充脹介質(zhì)及壩袋施工安裝等影響。因此在工程設計時壩址應選擇在過壩水流流態(tài)平順及河床岸坡相對穩(wěn)定的河段， 這不僅避免發(fā)生波狀水躍和折沖水流， 防止有害的沖刷和淤積， 而且使過壩水流平順， 以減輕壩袋的振動；在施工安裝壩袋時，準確定位，符合設計要求，誤差控制在容許值范圍之內(nèi)；工程建成后，要嚴格管理，制定一套合理可行的運行規(guī)程，規(guī)范操作。  3、壩袋防冰耐磨  北方地區(qū)冬季氣候寒冷，橡膠壩會被冰塊撞擊而損壞壩袋。為防止冰塊撞擊壩袋，設計時可在壩底板前增設攔冰坎措施，使冰塊不接觸壩袋，將冰塊攔在壩前，或使其隨過閘主流排向壩下。壩袋生產(chǎn)時在不影響其他技術指標的前提下，提高橡膠壩在低溫（-40℃以下）情況下的耐老化、耐磨損、抗沖擊、抗屈折性。  橡膠壩的壩袋在充脹和塌落過程中，壩袋與壩肩、隔墩的不斷摩擦會減少壩袋的使用壽命。為減輕壩袋的磨損，可將不銹鋼板通過預埋件錨固在隔墩兩側，來代替砼與壩袋接觸，以減小摩擦系數(shù)，延長壩袋的使用壽命。  4、運行管理設計  橡膠壩設計中往往對工程運行管理的設計不夠重視。橡膠壩工程能否充分發(fā)揮效益，運行管理是關鍵。工程管理人員在橡膠壩投入使用的初期，可能對橡膠壩的設計運用邊界條件了解的不夠全面詳細，為確保橡膠壩的安全經(jīng)濟運行，在設計中應按照可能出現(xiàn)的各種工況，提出運行操作程序和注意事項，明確管理單位責任，明確工程保護范圍。臨沂市小埠東橡膠壩于1997年建成運行至今，在工程運行管理方面積累了豐富的經(jīng)驗，對于減輕壩袋的振動起到了積極的作用。首先是控制壩頂?shù)囊缌髁浚浯问钦{(diào)整下游水位，若下游水位較低，應盡可能提高到一半壩高以上運行，這樣可振動危害性也就小得多；另外，改變壩袋內(nèi)的內(nèi)水壓力，改變壩體自振頻率，使其避開水流脈動的主頻率，防止壩袋共振現(xiàn)象的發(fā)生；在汛期時，應注意將壩袋坍平，以利于排洪、排沙和減輕壩袋振動磨損。  5、生態(tài)景觀設計  生態(tài)景觀設計在橡膠壩設計中常常被忽視。生態(tài)水利是圍繞生態(tài)環(huán)境建設而開展的水利建設，是大生態(tài)的概念，具有與傳統(tǒng)水利、工程水利不同的顯著特征。隨著人們生活水平的不斷提高，對自然的生態(tài)環(huán)境愈加渴求，在橡膠壩設計中應結合當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境與城市規(guī)劃要求，將生態(tài)景觀理念融入到橡膠壩設計中。可在壩袋之間的中墩上部設計景觀造型，對管理范圍進行景觀綠化設計，增設親水設施，提高游人的參與性與可進入性，體現(xiàn)生態(tài)景觀，達到人與自然的和諧。  結束語  橡膠壩作為一種新穎、實用的壩型，在改善生態(tài)環(huán)境、營造城市濱水景觀中以其獨特的優(yōu)勢，得到了廣泛的應用，隨著水利科學技術的不斷進步，橡膠壩的技術也將越來越成熟。  參考文獻：  [1]王溥文,韓昌海,童中山. 橡膠壩技術及應用[m] . 北京:中國水利水電出版社,2008.  [2]高本虎.橡膠壩工程技術指南[m] . 北京:中國水利水電出版社,2004.  [3]橡膠壩技術規(guī)范[ sl 227298] .  [4] 史永紅.淺談濱水景觀設計中應該注意的問題[ j]. 農(nóng)業(yè)科技與信息(現(xiàn)代園林), 2007( 3): 56- 57, 61.  [5] 邵靖.淺析城市濱水景觀整體意象設計[ j]. 蘇州科技學院學報: 工程技術版, 2007( 3): 66.  [6]丁青偉.橡膠壩損害原因和防治措施  [7] 李鳳岐,陳會秋. 簡析橡膠壩壩袋振動因素及防措施[j ] .水利科技與經(jīng)濟,2008 , (6) .  [8] 馬瑩,張世寶. 橡膠壩壩袋振動及其減振措施[j ] . 黑龍江水專學報,2007 , (9) .  [9] 陳曉群,石字掌,林琳,等. 淺析橡膠壩袋振動因素及設計管理[j ] . 中國農(nóng)村水利水電,2003 , (2) .