枕式橡胶坝防塌肩设计简析

刘纯祥 ，刘庆华 ，孙 伟

（1.泰安市水利和渔业局，山东 泰安 271000；2.泰安市大河水库管理处，山东 泰安 271000）

1 橡胶坝塌肩问题

1.1 枕式橡胶坝塌肩

枕式也称堵头式，枕式布置方式坝袋排水塌坝后过流断面大，过流流量大，不影响泄洪。但采用堵头式锚固的橡胶坝，充坝时在坝袋和边墙（中墩）结合部位易出现塌肩现象，引起局部溢流，影响橡胶坝正常运行。

1.2 橡胶坝塌肩种类

1）锚固塌肩。枕式橡胶坝坝袋堵头在安装过程中形成折皱，充水时坝袋堵头受压变形，形成圆弧状，从而形成塌肩。

2）阻力塌肩。枕式橡胶坝依靠坝袋充胀后堵头与边墩压紧进行止水。充坝过程中，堵头与边墩之间会产生摩阻力，坝袋达不到设计高度，增大了端部坝袋内压比，且摩阻力随着坝袋内压比的增大而增大，从而形成塌肩。

3）工艺塌肩。枕式橡胶坝制造时，将堵头坝布与坝体布粘贴，在搭接位置形成圆弧过渡，坝袋充胀时在堵头与坝袋结合位置会形成圆弧形塌肩。

1.3 橡胶坝塌肩危害

枕式橡胶坝坝头塌肩现象在直坡式坝袋中是一种普通现象，坝头塌肩会对橡胶坝工程造成如下危害：1）降低坝的有效挡水高度，影响橡胶坝的正常运行。2）全断面溢流不均匀，在过流泄洪时受上游水位的冲击形成坝袋胶布的拍打现象，对坝袋的使用寿命起到破坏性作用。3）坝袋无法完全展开，达不到设计高度，局部坝段内压比增大，给工程运行带来安全隐患。

2 防塌肩设计

根据枕式橡胶坝端头产生塌肩的原因，结合实际工程中的经验，可以采取以下措施来消除枕式橡胶坝的塌肩问题：

2.1 墩内锚固

橡胶坝两端的锚固设计采用墩内锚固形式，可基本避免坝袋端头因锚固槽宽度而形成的安装折皱，使整个坝袋受力均匀，充坝时坝袋堵头可垂直上升，不致于产生受压变形，有效防止锚固塌肩。

2.2 降低墩墙阻力

为减少由于主坝坝袋堵头升起时与墩墙之间产生的摩擦阻力，应尽可能地使端墙表面光滑，以降低堵头与端墙之间的摩擦系数，从而减少塌肩量。端墙表面可采用钢丝网水磨石面或在端墙表面涂抹环氧树脂。

2.3 拟定合理内压比

选择合理设计内压比可减少阻力塌肩现象的发生。一般情况下，坝高不高于2m的橡胶坝合理设计内压比应在1.3～1.5之间；2.5～4.0 m坝高时，合理设计内压比应在1.2～1.3之间；坝高不低于4.5 m时，合理设计内压比应在1.2～1.25之间。

2.4 运行管理措施

对于工艺塌肩，在坝袋的生产过程中加强工艺流程控制，尽量减小坝袋与堵头的接合圆弧。在充坝的过程中，将坝袋端部平铺展开，及时踩踏端部坝袋，使坝袋尽量不形成摺皱，使坝袋充盈饱满，以减少塌肩。

3 高坝袋防塌肩设计

对于坝高较大的橡胶坝，上述几种防塌肩设计措施不能较好地防止坝袋塌肩。高坝坝袋厚度较大，坝袋两端堵头处塌坝后坝袋堆积，坝袋重量大，升坝困难，坝袋内压力大，与墩墙间摩阻力较大。坝袋设计高度越高，坝头塌肩现象越大、越明显，在设计高度超过4m以上的枕式橡胶坝中，坝头塌肩高度一般达到设计坝高的 5%～10%。

针对高橡胶坝塌肩问题，结合堵头式及斜锚式的坝肩布置方式的特点，推荐混合式坝肩布置方式。以5m坝高为例，按坡比 1：5～1：10将底板两端升起1.5m，斜坡处采用斜锚式，减轻坝袋堆积体积，地板升高后，坝袋端部内压比坝袋中部高，有利于端部坝袋升坝，结合以上提出的防坝袋塌肩措施，能有效减小高坝塌肩高度。且墩墙上部直墙段采用堵头式，既不影响美观，又能在坍坝后增大过流能力，采用端部坝袋非平行锚固线布置更加有利于升坝、塌坝，更加经济合理。

[1]陆吾华，候作启.橡胶坝设计与管理[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

[2]高本虎.橡胶坝工程技术指南[M].北京：中国水利水电出版社，2004.