橡胶坝在拦河坝工程中的应用和管理(精)

橡胶坝在拦河坝工程中的应用和管理

摘要：本文论述了橡胶坝技术的特点，并结合工程实例证明，橡胶坝技术在拦河坝工程上的成功应用，不仅有利于河道行洪,控制灌溉,同时在不降低原堤防的防洪标准基础上，还有美化环境的目的，而且维修少, 社会效益经济效益非常显著。有一定的推广应用价值，可供同类工程参考。

关键词：橡胶坝，饮水，运行，管理

一、绪言

橡胶坝作为一种新型的柔性薄壳水工建筑物，在灌溉.发电.防洪.水运.描潮和美化城市环境方面不断扩大其应用范围，显示出许多突出的优点，在国内外受到了普遍的重视，得到了迅速的发展。作为拦河坝，可在枯水期充水成坝蓄水，满足用水及美化环境的需求，汛期排空坝内水，坍坝过洪，不影响河道行洪。

二、工程概况

钦州市地处某省沿海的中心位置，属亚热带海洋性河流。由于钦江河段水质仅上游段自山县城自来水厂取水口以上水质达到Ⅱ类水质标准，而自山县工农兵坝开始至河口水体污染则较为严重。山县至钦州沿江两岸有制糖等企业80多家，每年向钦江排放工业废水4000多吨，城镇生活污水年排放量1000多万吨，更使水体污染变得严重。枯水期，钦江下游流量一般仅达5~15m3/s，河道干枯少水，旱季常有断流现象，河床岩石裸露，杂草丛生，环境恶化。另外，枯水期时适逢糖厂榨季，干枯少水的河道水体污染更为突出，水质严重超标，对钦江的环境和景观造成较大的不利影响。为此，为了改善钦江景观和水环境，在钦江下游修建拦水坝工程，提高城区段的钦江水位是非常必要的。

三、拦河坝方案比选

1．传统型拦河闸坝

传统的拦河闸有固定式和活动式两类。固定式拦河闸在大流域江河上应用较多，具有跨度大.控制水位高等特点。但造价高.工期长，其闸墩.启闭机架等结构阻水严重，降低了河道的行洪能力，需加高河道防洪堤。传统活动式的拦河闸有鱼鳞闸和翻板闸两种，这两种闸具有使用寿命长.控制水位灵活.管理方便等优点；但可控制水位较低.安装要求高.工期较长.对基础要求高.受漂浮物影响容易产生故障等。

2．橡胶坝的特点

橡胶坝是随着高分子合成材料工业的发展而出现的一种新型水工建筑物，由高强度帆布做强力骨架与合成橡胶构成，锚固在基础底板上，形成密封袋状，冲水或气成坝挡水。具有如下特点：

（1）造价低，节省三材：一般可节省钢材30～50％，水泥50％左右，木材60％以上。

（2）设计.施工简单：橡胶坝袋是先在工厂制造，然后现场安装，施工速

度快，安装须用3～15天，最终工期3～6个月。

（3）不影响行洪：对已审批的防洪（潮）排涝工程无影响，橡胶坝袋内水泄空后，紧贴在底板上，不缩小原有河床断面，无需建闸墩.启闭机架等结构，基本上不阻水。止水效果好，坝袋锚固于底板和岸墙上，能达到基本不漏水，满足安全度汛的要求。

（4）抗震性能好：橡胶坝的坝体为柔性薄壳结构，富有弹性，抗冲击弹性40％左右，伸长率达60％，具有以柔克刚的性能，能抵抗强大的地震破坏和洪水的波浪冲击。

维修方便，橡胶坝装置的结构简单，充.放水装置的失灵率低。

（5）造型优美：可改善城市景观（橡胶坝可做成彩色的），橡胶坝属流线型，造型优美，色彩丰富，易与周围环境相协调，增强了其美化环境的功能。

基于以上优点，采用橡胶坝优于传统拦河坝，因此选用橡胶坝作为拦河坝型。

四、橡胶坝结构设计

1.工程布置

根据水流条件.地质条件.施工条件.淹没损失及投资等诸多方面对白屋沟坝址方案与竖风坝址方案进行综合分析比较，本阶段推荐白屋沟坝址方案。本阶段白屋沟坝址枢纽布置均系在白屋沟坝址进行设计工作。

根据供水需求和河势状况，钦江拦河坝工程分布两个橡胶坝：钦江白屋沟橡胶坝；大江橡胶坝。钦江白屋沟橡胶坝位于钦江干流白屋沟村旁，而大江橡胶坝位于钦江支流大江油角村旁。

钦江白屋沟枢纽主要建筑物有橡胶坝.抽水泵站.变压站.渔业及旅游码头.对外交通公路等，橡胶坝为3孔，坝顶总长度为196.4m，河床内设有2个闸墩，需配置泵站。

大江橡胶坝为1孔，坝顶长度为52.0m，河床内不需设闸墩，需配置泵站。

2.白屋沟橡胶坝工程布置

钦江白屋沟橡胶坝坝顶总长196.4m，设3孔64m橡胶坝，坝顶高程为

3.0m，中墩厚度1.2m，边墩厚度1.0m，底板高程为-0.800，底板宽13.5m，底板厚1.2m。橡胶坝坝袋高3.8m，采用双锚固线锚固，贴地段长度为7.139m，坝袋的有效锚固长度（不包括锚固长度）为13.409m。

3.大江橡胶坝工程布置

大江橡胶坝坝顶总长52.0m，设1孔橡胶坝，坝顶高程为3.0m，边墩厚度1.0m，底板高程为±0.000，底板宽11m，底板厚1.2m。橡胶坝坝袋高3.0m，采用双锚固线锚固，贴地段长度为5.636m，坝袋的有效锚固长度（不包括锚固长度）为10.586m。

4.下游消能设施

下游消能设施包括消力池和海漫，根据设计流量和设计水头，通过消能计算确定：

（1）下游消力池长8.0m，底板高程为-1.30m，底板厚度为0.5m，其中前2.0m为1：4的斜坡过渡段，后6.0m为水平段；消力池后连接海墁，其中前 6 m长为水平M7.5浆砌石海墁，后6m为干砌石斜坡海墁，坡比为1：20，厚度为0.4m；海漫后设有一5.25m长的干砌石防冲槽。

（2）大江橡胶坝消能设施

下游消力池长7.0m，底板高程为-0.40m，底板厚度为0.50m，其中前1.6m 为1：4的斜坡过渡段，后5.40m为水平段；其后接海墁，其中前5m长为水平M7.5浆砌石海墁，后10m为干砌石斜坡海墁，坡比为1：10，厚度为0.4m；海漫后设有6m长的防冲槽。上下游翼墙扩散角均为7°。

5.水泵房

大江水泵房布置在橡胶坝右岸，白屋沟水泵房布置在橡胶坝左岸，房高

4.5m，采用砖混结构，内设置有集水井.水泵.控制闸及输水管等。

五、橡胶坝的日常管理和运行维护

橡胶坝在运行过程中，由于在日晒.水浸的环境中使用，受到复杂的自然条件影响，在各种外力作用和人为因素的影响下，其状态随时都在变化，如机械磨损.老化变质等。在管理运行中如不及时养护修理，则缺陷必将逐步发展，影响橡胶坝的安全，严重的甚至会导致工程失事。

1.橡胶坝损坏原因

（1）人为破坏造成的损坏

橡胶坝容易受到尖利和有尖角物体的损坏，在容易遭受到由于无知或恶意破坏而造成的严重的重复损伤的地方不应安装橡胶坝。通过筑起栅栏把靠近橡胶坝的地面隔护起来

，可以减少上述情况的发生。或将橡胶坝设置在被封闭起来的区域内，进入该区域的通路只限于允许出入的工作人员。

（2）洪水过后的残骸造成的损坏

由于洪水过后遗留的各种残骸很可能对坝体的上游面造成损伤。

（3）放气造成的损坏

放气期间，橡胶坝体可能会由于紧靠坝下游面的尖利物体所刺破。

（4）磨损造成的损伤

坝体的振动.坝与河床以及与两岸的摩擦，以及漂浮的各种垃圾都可能导致坝的摩损。

（5）火造成的损坏

火是对橡胶坝最为不利的潜在危害因素。对于很重要的坝，可行的办法是提供备用橡胶坝，以便在出现严重损坏时，能迅速替换

（6）放水后坝体上的淤泥.碎石堆积。在放水期间，淤泥.碎石有时堆积在坝体上，再次充水前，必须予以清除。

2.加强橡胶坝的运行管理

（1）科学调度洪水，减少橡胶坝磨损机会，以确保橡胶坝继续行洪时安全，每年汛后要对橡胶坝彻底检查一遍，并将坝底及锚固槽的沙石清除干净。

（2）坝袋运行组合以同起同落为宜

通过近年来实际运用观察看以8节坝袋为一组，两岸泵站同时工作.同时蓄坝或塌坝，可使坝顶溢流单宽流量减少，避免下游集中水流冲刷，保证河床稳定。同时可使坝高高度一致，通过观察第一坝高起落情况就可知道全坝，消去因无工作桥给观察全坝带来的不利影响。

（3）采取措施减轻风浪冰冻对坝袋的影响

风浪对坝袋产生的不利因素主要有三点：一是风浪造成坝袋剧烈振动.拍打现象具有长时间往复破坏作用；二是风浪对坝体产生附加作用力，并可使坝袋