橡胶坝在社旗县城区赵河上的应用

□任泽垠（南阳市水利建筑勘测设计院）

□郝永山 □王新建（社旗县水利局）

一、工程概况

社旗县位于豫西南南阳盆地东部边沿，赵河是穿过社旗县城的主要河流之一。赵河为唐河上游主源，发源于方城县柳河乡石板河村，自西北向东南流经方城县入社旗县境，河槽宽20～190m，河槽深5～12m，城区段长6.7km，河道弯曲，切割严重。该河道属季节性河流，河水丰枯悬殊，汛期洪峰流量大，枯水期流量小，常造成城区河床裸露，城区河道脏乱现象较为严重，影响城区环境美化。拦蓄河水，以便在河道断流期供县城用水，并保持一定面积的水域。可以达到集游览、净化空气、提高地下水位等综合效益的目的。对提高县城段地下水位，提高县城用水保证率，减少城市地下水漏斗化，具有很重要的作用。同时能够塑造特色城市景观，改善城市投资环境。因此，有必要在城区段赵河上兴建拦河闸坝，以抬高枯水期水位，满足用水及城区环境美化的需求。

二、拦河坝方案选择

（一）传统的拦河闸

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，这两种水闸具有造价较低、控制水位灵活等特点，但可控制水位较低（一般控制水位在1.5m左右）、止水效果差、工期较长、同时美化环境效果也较差，尤其是翻板闸与城区环境难以协调一致。

（二）橡胶坝的特点

1.造价低

橡胶坝的造价与同规模的常规水闸相比，一般可以减少投资30%～40%。

2.施工期短

橡胶坝袋是先在工厂制造，然后现场安装，施工速度快，一般3～7天即可安装完毕，整个工程结构简单，工期一般为3～6个月。

3.不阻水

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坡上，能达到基本不漏水。

4.节省三材

橡胶坝袋以合成纤维织物和橡胶制成的薄柔性结构代替钢板钢筋混凝土结构，水下结构简单，因此三材用量显著减少，一般可节省钢材30%～40%，水泥50%左右，木材60%以上。

5.耐久性好

坝袋表面用氯磺酸化聚乙烯合成橡胶（氯锡酸盐聚乙烯橡胶）做涂层，可增强抵抗阳光照射的能力，大量科学试验表明，橡胶坝袋的设计年限至少有15～20年。

6.可靠性强

可靠的原因是装置的结构简单，充、放水装置的失灵率低，维修简单。

7.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特大洪水的波浪冲击。

8.造型优美

橡胶坝属流线型，造型优美。

（三）方案选定

综上所述，橡胶坝具有造价低、施工期短、结构简单、抗震能力强、美化环境效果好等显著特点，优于传统的拦河闸坝，因此选用橡胶坝作为拦河坝型。

三、橡胶坝结构设计

（一）工程布置

根据主管单位意见和河势状况，赵河城区橡胶坝布置在城区建设路赵河桥下游76.85m处，与赵河桥夹角15.18°，与河道水流向垂直。枢纽建筑物由橡胶坝、上游防渗措施、下游消能设施、两岸防护及控制室泵房等组成。

（二）橡胶坝

橡胶坝共设一跨，主河槽河底长度50 m，岸坡式双斜线锚固，边坡1:2，橡胶坝顶部长度73.6m。橡胶坝底板高程为109.30m（黄海高程系，下同），坝袋净高5.5 m，设计正常挡水位114.80 m。坝底板顺水流方向长度17 m，底板厚1.3 m，C20钢筋混凝土结构。

坝袋采用三布四胶的锦纶帆布，型号为JBD6.0-420-3，胶布型号为JBD6.0-500400-3，径向强度1500kN/m，纬向强度为1200kN/m。胶袋锚固方式采用螺栓压板双锚线，分别在坝袋贴地的上、下游侧锚图，锚固结构型式为有孔压板式。

（三）上游防渗设施

渗透稳定是指坝基土体能够承受一定的渗透坡降，并采取措施保护渗流出口处的基土不受破坏，保证建筑物的基础稳定性。本橡胶坝地基为粉质粘土，微透水，上游设有防渗铺盖和水泥搅拌桩垂直防渗，渗水基本拦截。C20钢筋混凝土防渗铺盖顺水流方向长20m，厚35cm，顶部高程为109.00 m，与河床齐平。铺盖前端设桩径为60cm、深5m的双排水泥土搅拌桩垂直防渗墙，上游搅拌桩U型布置，铺盖前及铺盖上游两岸坡脚15m范围均为双排水泥搅拌桩。

（四）下游消能设施

坝底板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，消力池深0.9m、长20.7m，池后接16m长的浆砌石海漫，在、浆砌石海漫后设单排水泥土搅拌桩，桩深度为4.3m，桩径60cm。干砌石海漫后10 m长的抛石防冲槽。

（五）两岸护砌工程

由于赵河河道深切，按复式断面治理，边坡均为1:2。橡胶坝上下游台地以下护岸采用C15混凝土，台地以上护岸采用生态混凝土。

（六）控制室泵房

控制室泵房布置在橡胶坝左岸二级台地以上坡面上，矩形结构，平面轴线间尺寸为4.64m×7.34m。控制室共设五层，从下至上一层至四为钢筋混凝土结构，五层为砖混结构，室外设1.08m宽走廊，并设连接堤顶的工作桥。

一层为设备层，主要放置充排坝袋的水泵、电机及测压设备等；二、三层为过渡层，四层为配电层，主要放置配电柜等设备；五层为管理层，操纵及管理人员的值班室。建筑造型以体量轻盈，形式活泼，简洁明快，通透有度为主，达到功能与景观的有机统一。通过管架、顶部造型、新型外墙砖等精巧的装修，增加本身的美观，达到用来组织空间画面的效果。

四、橡胶坝的运行和维护

（一）运行

橡胶坝充水升坝采用立式管道泵250-20（A）抽取大口井内水，经埋于坝底板下方的供（排）水管路，向坝段供水；坝袋设两个进（出）水口，为避免坝袋超压运行，在岸坡旁边设超压溢流管，当坝袋内水压超过设计内压比时，溢流出水，停止向坝内充水，充水时间约5h。

排水采用自排和水泵抽排相结合，橡胶坝水泵排水时启动250-12.5立式管道离心泵，出水管道经控制室排入橡胶坝下游，排水时间2h。

橡胶坝的内压观测，由压力观测装置通过直接管与控制室相通，从标尺直接和压力表读取。

（二）维护

橡胶坝的维护包括抽排水系统的维修及坝体的维护。抽排水系统应定期检查维修。坝体维护主要是清除粘附在坝体上的粘土和废渣，采用清洁水洗刷为主，在坝袋表面涂刷耐老化涂料，是减缓坝袋使用寿命的一项防老化措施，耐老化涂层可采用以下3种：氯丁橡胶改性涂层，氯磺化聚乙烯涂层，聚醚型聚氨酯涂层。进行养护修理时，应注重日常维护工作，一旦发现工程及设备缺陷和隐患，应及时修复，防止缺陷扩大和带病运用。

五、日常需注意的问题

（一）坝袋的损坏

一是人为破坏，应禁止非工作人员进入橡胶坝工程区域，防止人为用漂浮物或利器刺伤、刮破坝袋。二是放水造成的损坏，放水期间，被紧靠坝袋下游面的尖利物体所剌破坝袋。三是磨损造成的损伤，坝体的振动、摆动，坝袋机械磨损，与两岸的摩擦以及漂浮物撞击、擦挂都可能导致坝的磨损或破损。四是明火造成的损坏，坝体合成材料，火是潜在的最不利因素。五是自然老化破坏，袋布有无起泡、膨胀、脱层、龟裂等现象，帆布层是否发生永久变形、脆化等现象，袋里面胶层有无磨损、脱层等现象。

（二）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。

六、结语

城市河道通过建设橡胶坝拦蓄水面，在不影响河道行洪的前提下，达到改善水环境、提供城市用水的目的。橡胶坝与传统的拦河坝相比，具有造价低、工期短、耐久性好、美化生活环境、改善城市效果好等突出优点。同时，橡胶坝是一种新型水工建筑物拦河坝，城市河道拦洪蓄水，生态效益、环境效益、社会效益非常显著，具有良好的推广应用前景。