橡胶坝坝袋锚固施工技术

李 俊

(江西省水利水电建设有限公司，江西南昌 330025)

橡胶坝坝袋锚固施工技术

李 俊

(江西省水利水电建设有限公司，江西南昌 330025)

橡胶坝是一种特殊的大坝类型，其自身跨度可以调节，自身高度可以伸缩，挡水时渗流量极低，泄水时阻力甚小，这些特点都是传统坝型所不具备的。但是，橡胶坝的设计和施工难度较大，可操性较差，尤其是施工中的坝袋锚固问题更加棘手。本文以江西萍乡橡胶坝施工为例，着重介绍橡胶坝坝袋锚固设计、施工的具体方法以及工程检验方法，并针对橡胶坝常见的漏水问题进行剖析，探究其原因以及处理对策。

锚固技术；楔块；充水试验

1 概 述

橡胶坝是一种新兴的、以高强度纤维合成材料为骨架的水工建筑物。其自身重量较轻，以合成橡胶作为止水层。通过将合成橡胶锚固在河床混凝土底板上，形成一个封闭式的空间结构体，再通过对该封闭式的空间结构体进行充水或者充气来形成坝体实体。1957年，美国工程师N.M.Lmbertson在洛杉矶河上建设了世界上第一座橡胶坝。橡胶坝自身跨度可以调节，自身高度可以伸缩，挡水时渗流量极低，泄水时阻力甚小，同时，工程造价较低、运行维护较为方便、施工周期较短、抗震性能较好，这些特点都是传统坝型所不具备的。

目前世界上许多国家开展了橡胶坝施工技术研究，1993年，我国国家科委将橡胶坝施工技术作为国家百项科研研究项目之一。此后，我国也逐渐开始对橡胶坝进行研究。但由于橡胶坝的施工与设计方法不同于传统意义上的大坝，故而我国对橡胶坝的探索尚处于摸索的阶段，其中的关键技术尚未成熟。本文以江西萍乡橡胶坝坝袋锚固问题为例，对橡胶坝坝袋锚固设计及防水防漏等问题进行了探究，以期提高橡胶坝设计施工的质量，扩大橡胶坝的应用领域。

2 橡胶坝坝袋的锚固方式

橡胶坝坝袋锚固是橡胶坝施工的关键，其锚固质量直接影响着橡胶坝的安全。坝袋锚固点承担着橡胶坝的拉力及橡胶坝挡水之后的侧面张力。目前橡胶坝坝袋的锚固方式主要有三种：混凝土楔块锚固、螺栓锚固、胶囊充水锚固。

2.1 混凝土楔块锚固

凝土楔块锚固的工作原理是利用混凝土来制造具有一定重度的楔块，将楔块固定在锚固槽中，通过混凝土楔块的彼此挤压来达到固定橡胶坝布袋的作用。锚固槽需要设计成梯形或者靴子形状，但不同时期对楔块的材质有着不同要求：对于靴子形状的锚固槽，前期楔块必须用混凝土楔块，后期楔块也需要用混凝土楔块；对于梯形的锚固槽，前期楔块必须是混凝土楔块，后期楔块可以是混凝土楔块，也可以是木制楔块。

2.2 螺栓锚固

在用螺栓进行锚固处理时，可以采用不穿孔螺栓和穿孔螺栓两种锚固方式。其中后一种处理方式的运用范围较广，螺栓材质为不锈钢或碳素钢，20号槽钢是主要的压板材料。在制作压板时，应采用混凝土、铸铁等常见施工材料。对于螺栓锚固方法，如果使用一般的螺栓，容易出现漏水等问题，而使用不锈钢螺栓，其成本过高，削弱了橡胶坝造价较低的特点。

2.3 胶囊充水锚固

胶囊充水锚固是一种新型的锚固方式，具有施工便捷、造价较低的特点。通过对胶囊进行充水，利用水压将橡胶坝坝袋和橡胶坝底部垫片压入锚固槽，由于巨大的水压，使橡胶坝坝袋与锚固槽壁产生了巨大的摩擦力，该摩擦力抵消了坝袋的拉力，起到了固定橡胶坝坝袋的作用。该种方法整个施工过程较为简单，拆卸也较为便宜。但是为了时刻保证胶囊内部的压力，需要实时对胶囊进行压力检测，如果发现压力不足，必须及时充水，这就造成了管理成本的增加。

3 混凝土楔块锚固的设计思路

基于管理成本和安全性的考量，江西萍乡橡胶坝采用了混凝土楔块锚固方法。

常用的混凝土楔块锚固的锚固线布置形式有单线锚固布置和双线锚固布置，江西萍乡橡胶坝采用的是双线锚固布置形式。

3.1 橡胶坝的锚固槽设计

靴子形状、梯形是锚固槽的两大常见形式。若将锚固槽设置为梯形，则其槽口断面相对狭窄，深部断面较为宽阔，槽身部位的内壁较为顺直，没有极端的突起，主要依靠楔块与槽身部位的内壁摩擦力来固定橡胶坝坝袋；靴子形状锚固槽的后期楔块不直接与橡胶坝坝袋接触，在靴子形状锚固槽中橡胶坝坝袋只是受到压力的作用，并不是依靠摩擦力来固定橡胶坝坝袋，这使得橡胶坝坝袋的寿命相应延长。故而，萍乡橡胶坝便采用靴子形状锚固槽的方式，萍乡橡胶坝坝高2.4m，橡胶坝的坝袋为枕式坝袋，靴子形状锚固槽的槽深为0.22m，靴子形状锚固槽的槽宽为1m，具体形状见下图。

萍乡橡胶坝靴子形状锚固槽图（单位：mm）

3.2 橡胶坝的楔块断面设计

橡胶坝的楔块起到固定橡胶坝坝袋的作用，要求楔块具有一定的重力。此外，橡胶坝楔块的材料也需要具有一定的耐用度，用来确保橡胶坝楔块在整个橡胶坝运行时不出现重大隐患。在受力方面，前期楔块和后期楔块都只承受作用在橡胶坝楔块面上的正压力。但由于安装时复杂的工况，导致后期楔块必须受到锤击作用。在后期楔块中要布置钢筋来提高后期楔块的整体强度。江西萍乡橡胶坝的后期楔块布置了φ6的构造钢筋。对于前期楔块，在施工时需要频繁地移动，故将前期楔块的长度设置为60cm，用C20混凝土进行浇筑。后期楔块的整体长度为20cm，并且其整体高度比前期楔块低2cm，用C30混凝土进行浇筑。

4 橡胶坝锚固的施工方法

锚固质量直接影响着橡胶坝的安全，对于像江西萍乡橡胶坝一样采用混凝土楔块锚固形式进行施工的橡胶坝，在地板上必须设置锚固槽。并且，地板上锚固槽的槽口线和槽底线必须取直，整个槽面不允许出现凹凸现象。

4.1 锚固槽成型

进行锚固槽成型施工，有一次成型和预留二期两种混凝土施工方法。前者要求先在设计位置悬空支撑好锚固槽模板，再开展混凝土浇筑施工，确保一次成型；后者则需要先将锚固槽的大小通过模板隔出来，再浇筑混凝土，待混凝土强度满足要求后拆掉模板，彻底清洁锚固槽，将全新模板进行支架，最后完成浇筑二期混凝土的操作。

江西萍乡橡胶坝采用的是一次成型混凝土施工方法，主要是为了节约时间，缩短工期，减少工序和劳动力的投入。虽然在布置模板时，会多用一些钢材，但混凝土的整体性较好，综合而言，仍不失为一种经济性较好的施工方法。施工前，先在锚固槽的模板两侧各自设置一排角铁，然后在角铁上进行焊接作业，使钢筋支架牢牢固定在角铁上，最后固定锚固槽模板，使锚固槽模板以及附属器件可以自成体系，在浇筑时可以一次成型。此外，在浇筑的过程中，需要注意角铁的对称性，以防拆除模板之后角铁外露而造成角铁腐蚀。同时，钢筋支架在和底部模板进行连接时需要选择勾连的方式，以免在拆除模板时出现毛刺外露的现象。

4.2 锚固楔块预制

为了保证锚固楔块的抗冲击能力，江西萍乡橡胶坝采用的是高强度C30混凝土，整体的误差要求小于2mm，故而在模板制造时采用的是整体性较好的定型钢模板。在使用定型钢模板之前，需要仔细矫正，确保尺寸的精确度。在施工过程中，提前在锚固槽的四周布置控制线，在重要的节点位置布置控制点。制作时需要使用高精度的经纬仪随时观测，确保锚固槽不发生左右方向的位移。如果出现位移，必须在混凝土凝固之前进行校正。同时，需要在锚固槽模板顶部设置施工用的高程点，用锚固槽顶板的高程来控制锚固槽底板的高程。此时应用水准仪进行实时观测，如果出现位移，需要在混凝土凝固前及时校正。

对混凝土进行搅拌的过程中，需要做好浇筑材料的配比工作，确保充分地搅匀钢纤维，避免存在成团、打结等问题。在完成上述施工操作后，还需要做好养护混凝土的操作，使混凝土处于湿润的状态。应于锚固槽的两边对混凝土熟料进行入仓处理，保持速度的均匀性，避免混凝土升高速度过快或过慢，同时还应确保两边混凝土以同样的速度升高，两边不得存在偏差。此外，还要确保两边混凝土振捣操作的同步性，以防锚固槽的两侧模板受力不均匀。

4.3 坝袋锚固安装

在橡胶坝坝袋安装之前，需要仔细检查锚固槽的槽身是否光滑，是否有钢筋外漏，是否有突出的棱角。对于不符合要求的部分需要用工具进行磨光处理；对于其中出现的尖角、毛刺需要用特殊的工具进行修正，使整个锚固槽槽身整体性、光滑性较好。在拆除模板时，需要对各个部分进行仔细检查，确保模板拆除后不留下任何尖锐细渣。

在仔细检查之后，将橡胶坝坝袋和预设好的控制点、控制线对应，将橡胶坝坝袋的边缘用绳子绑紧，人工固定在预定位置，并由中心向左右两侧展开锚固，绝不可以分段锚固。锚固时，将橡胶坝坝袋的胶布平准对齐预定锚固位置，放入压木，然后将底垫片折起，随即将前期楔块放入槽内，最后放入后期楔块，并用锤子夯实，使楔块之间楔紧。

4.4 坝袋充水试验

江西萍乡橡胶坝坝袋在安装之后需要清理地板上的各种杂物，然后进行橡胶坝坝袋的充水试验。江西萍乡橡胶坝坝袋的充水试验分三个阶段进行：第一个阶段充水至坝高的一半，然后停止2h，在此期间，仔细检查坝袋是否平展，是否有打折等不良现象，在检查无误之后进入第二阶段；第二阶段充水至坝高的80%，然后停止5h，在此期间，仔细检查坝袋是否平展，是否有漏水等不良现象，在检查无误之后进入第三阶段；第三阶段充水至坝高的100%，然后停止8h，在此期间，仔细检查坝袋是否平展，是否有漏水等不良现象，如果没有任何不良现象，充水试验结束，对锚固槽进行封装工作。

5 常见漏水原因分析与对策

橡胶坝的漏水问题多半是由于施工不当所造成的，根据江西萍乡橡胶坝的施工经验，对橡胶坝漏水问题总结出如下原因：

a.锚固槽混凝土面不平整。如果锚固槽的混凝土垂直面施工不合理或平面高低不平，就会影响锚固操作的质量，出现漏水的问题。为了预防此种现象，在施工之时，需要仔细检查橡胶坝坝袋的锚固混凝土面，对于不平整的地方及时处理。

b.坝搭接处漏水。坝搭接处漏水主要由止水条胶带接头处的缝隙和垫层尺寸严重不和导致。为了预防此种现象，必须要确保施工前止水胶条裁剪的准确性，避免出现对接不准的状况。应结合坝袋布的具体宽度确定垫平片的尺寸，确保尺寸与标准完全相符，保证锚固的紧密程度，从根本上消除漏水的问题。

c.底垫片在运输、施工中划伤。底垫片在运输、施工中划伤，会导致橡胶坝坝袋出现细小的孔洞，孔洞会导致混凝土坝袋漏水。为了预防此种现象，在施工时，需要对现场的施工设备进行清理，将施工杂物尽量剔除。如果橡胶坝坝袋出现了小孔，需要用胶带进行修补。

d.底压木过粗。底压木过粗会导致橡胶坝坝袋变形，使其与底片衔接不当而导致漏水，这种问题一般难以应对，故而只能以预防为主。施工要严格遵守流程，不可随意更改。

6 结 语

本文以江西萍乡橡胶坝施工为例，系统介绍了橡胶坝施工时需要注意的各种细节，对于主要的技术环节，譬如橡胶坝坝袋锚固问题、锚固安装等问题进行了详细阐述。此外对于橡胶坝施工过程中出现的各种问题，进行了细致剖析，针对具体问题提出了相应对策。

江西萍乡橡胶坝建成后的三年内，未出现大的漏水情况，整体工作正常，说明该施工方法是恰当的，其他类似工程可以借鉴。

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Anchoring Construction Technologies of Rubber Dam Bag

LI Jun
（Jiangxi Water Conservancy and Hydropower Construction Co.，Ltd.，Nanchang 330025，China）

Rubber dam is a particular dam types.Its span can be adjustable and its height is flexible.Seepage flow is low when blocking water and resistance is low during water release.These characteristics can’t be found in traditional dams. However,design and construction of rubber dams is difficult,and the operability is inferior.Dam bag anchoring issues during construction make it trickier.With rubber dam construction in Pingxiang,Jiangxi as an example,this article focuses on specifying specific methods of anchoring design and building of rubber dam bag and project test methods.It also carries out deep analysis on common leaking issues during construction of Rubber Dam and probes into its reasons and countermeasures.

anchoring techniques;wedge;water filling test

TV644

B

1673-8241（2016）12-0011-04

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.12.003