橡胶坝设计改进措施探析

张营营，赵海滨

（黄河水利职业技术学院，河南 开封 475004）

0 引言

橡胶坝是20 世纪50 年代末随着高分子合成材料的发展而出现的一种轻型、低水头的新型水工建筑物。 在修建橡胶坝时，先用强力合成纤维织物做受力骨架，然后在其内外涂敷合成橡胶，制成胶布，并把胶布按设计尺寸锚固在基础底板上，做成封闭袋形，再用水或气充胀，形成挡水坝。 橡胶坝的坝高可调节、坝顶可溢流，能起活动坝和溢流堰的作用。

橡胶坝具有投资少、结构简单、施工及安装简便、制造工厂化、工期短、生效快、运用管理灵活方便、泄量大淹没小和抗震性能良好等特点，主要用于灌溉、发电、防洪、回灌地下水、替代闸门，也可以用于美化城市环境、增加娱乐设施、引水防沙、污水处理、改善生态环境等。 但是，在应用过程中，橡胶坝也存在一些问题，如坝室结构缝断裂、坝袋在低温情况下被损坏、引水暗管被淤、下游河道下切、选择的设备和锚固方式不当等。 为了保障大坝的安全和正常运行，本文试对橡胶坝运行过程中存在的问题进行探讨，并提出几点改进措施。

1 橡胶坝结构的改进措施

1.1 坝室结构的改进

在一般情况下，为了适应地基、荷载的不均匀，要求对超过一定长度的水工建筑物进行结构分缝。橡胶坝的坝长与原河道宽相等，通常在10~20 m 以上，因此，要对其进行结构分缝。 受外界因素和地基不均匀沉陷影响，分缝断面的强度降低，还会出现无约束的断裂和错动破坏，造成坝袋封闭和底板内埋设的充排水管路的破坏，从而影响橡胶坝的正常使用， 严重的还因结构分缝的断裂造成橡胶坝被彻底破坏、无法使用。

为防止结构缝的断裂，在设计橡胶坝时，将坝底板前后各布置一道齿墙，使之与底板刚性连接，形成一倒置II 型钢筋混凝土梁。 布置齿墙不仅加强了底板的刚度和强度，还有抗渗、阻滑和防止寒冷地区的冻害的作用。 这种结构形式已在蛟河、永吉、舒兰等市县的橡胶坝工程中得到很好的应用，其中舒兰市橡胶坝已建成20 多年，最大坝长93m，至今运行良好。

1.2 坝袋防冻、耐磨性能的改进

为了使橡胶坝适应北方地区的气候环境，橡胶坝生产厂家在不影响橡胶坝其他技术指标的前提下，提高了橡胶坝在低温（-40℃以下）情况下的耐老化、耐磨损、抗冲击、抗屈折性。 为了避免橡胶坝被冰块撞击， 还应采取拦冰措施， 使冰块不接触坝袋，即将冰块拦在坝前，使其随过闸主流排向坝下。具体方法是，将坝袋底板高程适当抬高，并在底板前增设冰坎。 牡丹江市林口县建堂渠首橡胶坝采用该措施拦冰，经3 年观测，冰流过后坝袋无破损，橡胶坝运转正常。

另外，橡胶坝坝袋在充胀和塌落过程中，坝肩和隔墩的不断摩擦会减少坝袋的使用寿命。为防止这种情况出现，可将不锈钢板固定在隔墩两侧，与橡胶坝坝袋接触，以减少摩擦系数，增加坝袋的使用寿命。

1.3 防止河道冲刷下切方法的改进

下游河道冲刷下切是河道纵断面坡降大造成的，它严重威胁橡胶坝的安全。 为了防止下游河道的下切，可在消力池出口处增设一道深度约2.0 m的混凝土齿墙。 响水灌区的渠首橡胶坝、恒林橡胶坝，小城灌区的重礼橡胶坝均设计有混凝土齿墙，运行至今，已有20 多年，效果良好。

1.4 充排水系统及设备管理的改进

充排水系统是否运转灵活，是橡胶坝运行的关键。 该系统由抽水井、压水井、管路、阀门、水泵、电气设备等组成，其关键环节是两井及阀门。 在设计抽水井时，若水经压水管路直接进入坝袋，由于滤水断面有限，极易使泥沙淤积在坝底板面上，造成淤塞，影响坝体的安全运行。 因此，一定要按设计做好抽水井反滤层，满足充坝清水的需要，保证井的使用年限。另外，对压水井的施工质量、产品应严格要求，保质保量， 避免压水井漏水、 阀门关闭不严现象。1991 年建堂乡橡胶坝维修时，为保证充坝用清水的需要，原抽水井采用钢筋混凝土结构，阀门采用铜质结构，水泵采用潜水泵，最大出水量为75 m3／h。经多年运行考验，情况良好。 另外，在管理方面，要有专门的工作人员，建立行之有效的管理制度，充分调动管理人员的积极性。 维修人员经常检修设备，保证操作灵活。

2 橡胶坝运行的改进措施

2.1 优选启闭设备

启闭设备的不同将会直接影响到水利工程建筑物的结构和运行效果，因此，应尽量优选启闭设备。液压式启闭机具有主机结构紧凑、液压传动效率高、运转平稳可靠、技术先进等优点。 与卷扬式启闭机相比，它不仅减少了工作排架，还减少了由于不同步造成闸门倾斜，甚至卡住的情况。 同时，液压式启闭机更便于现代化的运行管理。 在橡胶坝工程中，一般使用双吊点液压启闭机。

齐市城区橡胶坝工程主坝采用了双吊点液压启闭机。 该工程又在启闭机支架中增加启闭机锁定装置，使用时手动将锁定装置打开，就会使闸门固定在开启的某个位置，减少了停机时启闭机自动回落后再次提升产生的运行费用。

2.2 坝端增设水箱

橡胶坝的充坝水源一般采用坝前渗井，并用暗管伸向河道，以增加渗井的供水能力。 但如果橡胶坝地处山谷平原，山区地下水层较薄，渗井水量小，引水暗管就容易被淤死， 因而满足不了充坝要求。为了防止引水暗管被淤， 可利用橡胶坝一侧边墙围成水箱，使充坝水源有保障，供坝充水效果较好。

舒兰市传统橡胶坝的充坝水源均采用坝前渗井，由于地处山谷平原，地下水层薄，引水暗管常被淤积堵死。 在新建橡胶坝时，利用橡胶坝的一侧边墙围成水箱，使坝体充水效果良好。 经多年运行，对坝体稳定没有影响，并且，也比采用独立供水井方案更节省投资。

2.3 采用螺栓锚固

锚固方式主要有楔块锚固和螺栓锚固。 楔块锚固施工简单，工程造价低，但四角坝袋折叠处易出现严重漏水，需频繁向坝内充水，因而导致运行费用增加，也给工程管理带来不便。 螺栓锚固由上压板、下压板、螺栓组成，上、下压板通过螺栓连接在一起。施工时，先把下压板与螺栓固定成一体，经过防腐镀锌处理后，预埋在混凝土底板中。 螺栓锚固所用的锚固件都已在工厂里进行加工生产、 除锈、 防腐处理，施工时，只需将加工好的锚固件直接预埋或安装即可。 因此，其施工简单、工期短、维修方便、效果较好，并且可用普通材料，从而节省投资。 刁翎乡橡胶坝采用了螺栓压板锚固的形式， 克服了坝袋漏水问题，经过4 年的运行，坝体状况良好。

3 结语

1965 年至今，我国多次召开全国性的橡胶坝技术经验交流会，并对橡胶坝的重大问题组织技术攻关，开展大量的、系统的试验研究。 在具体实施方面，橡胶坝还有许多新的课题亟待解决，如高度大于5m 的橡胶坝工程设计和制造问题、 坝袋防振问题、坝袋的修补和维护问题、橡胶坝工程的防渗问题等。相信随着科技水平的提高，各种技术难题会被逐个攻破，橡胶坝技术会日臻完善，也会得到更广泛的推广和应用。

[1] 王溥文. 橡胶坝技术及应用[M]. 北京：中国水利水电出版社，2008：3-10.

[2] 高本虎. 国内外橡胶坝发展概况和展望[J]. 水利水电技术，2002，33（10）：5-8.

[3] SL227-98，橡胶坝技术规范[S].