大伙房橡胶坝运行中发现的问题及应对措施探讨

2014-02-25王秀红

东北水利水电 2014年12期

王秀红

（辽宁省大伙房水库管理局，辽宁抚顺113007）

1 工程概况

大伙房橡胶坝位于大伙房水库溢洪道和输水道下游的河道上，在坝下河堤1 号堤1+090.000 桩号与3 号堤之间，是防止河床下切、保护防洪堤防稳定的水利工程。大伙房橡胶坝采用充水式坝型，拦河建筑物由橡胶坝段和充排水泵房组成。工程拦河总长度430.0 m，坝高2.2 m，橡胶坝底板高程88.6 m，底板宽度为9 m，坝顶高程90.80 m，最高挡水位91.20 m。橡胶坝分为7 个坝段，6 个坝段单跨长64.0 m，1 个坝段单跨长17 m，为调蓄坝段。1 号堤的防洪标准为100年一遇设计，3 号堤的防洪标准为50年一遇设计。大伙房橡胶坝工程等别为Ⅵ等，主要建筑物级别为4 级。

橡胶坝底板采用c25 钢筋混凝土，底板厚0.9 m。坝墩内部留有溢流管，防止坝体冲水过量发生坝袋爆裂，溢流高程为91.68 m。坝袋锚固方式为双锚固。坝袋胶布除满足强度要求外，还具有耐老化、耐腐蚀、耐磨损、抗屈挠耐寒等性能。橡胶坝充水通过一根DN300 的管道从天然河道取水，然后通过一根直径500 mm 的总管，和7 根DN250的支管送到各坝袋内。橡胶坝排水，下游水位较低时，橡胶坝自流排水，下游水位较高时，则用水泵强排。

2 橡胶坝坝袋受力分析

坝袋充水时，袋壁承受经向拉力，坝袋受力及相应结构型式如下：

1）坝袋内压比：a=H0/H1

式中：H0——内压水头，H0=（91.68-88.60）m；H1——设计坝高，H1=（90.8-88.6）m。

经计算得a=1.4。

2）坝袋内力等相关分析按公式计算：

式中:T——坝袋径向拉力。计算得T=21.78 kN/m。查充水式橡胶坝袋设计参数表得：

当a=1.4 时，T/H12=0.45，S1/H1=1.641 9，S/H1=1.719 0，x0/H1=0.499 5，n/H1=1.118 0，R/H1=1.125 0，V/H12=1.553 0。

其中：S——下游坝面曲线段长度，S=3.78 m；S1——上游坝面曲线段长度，S1=3.61 m；x0——下游贴地段长度，x0=1.10 m；n——上游贴地段长度，n=2.46 m；R——上游坝面曲线段半径，R=2.475 m；V——坝袋单宽容积，取7.52 m3/m。

计算得T=21.78 kN/m，与上述公式计算相同。

3 问题的提出

在几年的运行中，陆续出现一些问题，已经影响橡胶坝的运行。

1）橡胶坝底板低，底板高程与河床高程相同，汛期行洪后，泥砂淤积在上下游底板上，造成对坝袋的磨损；2）橡胶坝底板前无护坦后无消力池，造成前后淤积，坝袋充水过流时造成坝袋振动、拍打现象；3）每次充水到70%时要到每个坝袋两端顶部排气，如不及时排气，在充胀坝袋时积聚空气，形成局部鼓胀，增大袋壁拉力，在溢流时，由于坝顶局部鼓胀的影响，会形成偏流和引起坝袋振动，坍坝时坝袋坍不平，影响泄流；4）检修、排气难度大。因坝袋在河道中有430 m 长，而中墩顶（高程92.3 m）到坝袋顶部高度（90.14 m）过高，高差2.16 m，有时划橡皮船，有时从翼墙翻下，自带梯子等攀爬工具，完成七孔坝袋排气要三、四个小时，耗费体力和精力；5）因2010年及2013年浑河发生较大洪水，水库频繁泄洪，泄洪量较大，尤其是2013年洪水夹带泥砂对中墩造成污染，对橡胶坝袋启闭造成磨损；6）上游进水井及下游排水口均在河道，埋在淤沙中，对运行带来影响；7）在橡胶坝出水口上游、垂直于橡胶坝水流方向有一条污水管线，对出水口及橡胶坝袋造成污染和淤积；8）坝袋顶过流大时易造成坝袋振动、拍打现象；9）坝袋充水存在过充现象，因监测设备显示为压力值而非高程值，往往出现用溢流管控制坝袋的充启高度。

4 应对方案探讨

结合橡胶坝结构型式，针对运行中出现的一系列问题，采取以下措施：1）针对淤积问题，因资金原因，橡胶坝下游没有消能设施，在运行前后都要进行仔细检查，及时清理底板上、坝袋上下游淤积物；2）定期清理河道进水口，将垂直于橡胶坝出水口的污水管线进行改线，引至下游河道，清理出水口，解决橡胶坝进水和排水问题；3）为了减少坝袋与中墩的摩擦，用角磨机打磨中墩，环氧树脂涂刷中墩，有效保护中墩，降低中墩与坝袋间摩擦；4）为了方便检修及排气，在每个中墩上修建了可以上下的爬梯，爬梯选择两段式，中间做马鞍型爬梯，便于到坝袋上排气，上游靠近坝袋处做固定式爬梯，解决了上下坝袋的难题，爬梯的位置和高度参考坝袋贴地长度和曲线段长度计算结果，既避免靠太近损伤坝袋，又避免太远上不去坝袋；5）为了减少坝袋振动和拍打，及时进行人工排气，加强充坝期间水位压力、坝袋形态观测，随时掌握水库泄流情况，当坝袋溢流时，观察坝袋运行情况，溢流水深不要超过400 mm 运行，对应水库泄流量为200 m3/s,泄流加大要及时进行调流，可坍塌一孔或降低坝高运行，当水库下泄流量超过500 m3/s 时要坍坝运行；6）坝袋过充问题，从溢流管出水时，坝袋环向伸长后的坝高比设计坝袋高，致使坝袋强度超出计算强度，坝袋容易出现安全问题，运行中在中墩上安装了水尺，便于观测水位高程，同时记录下达到设计高程时相应监测设备压力值，在实践中积累经验，严格控制坝袋充启高度，确保坝袋安全运行。