辽河曙光桥橡胶坝坝袋更换施工技术探析

杜 涛

(盘锦市水利服务中心辽河闸管理中心，辽宁 盘锦 124000)

1 工程概况

1.1 基本情况

辽河曙光桥橡胶坝工程由拦河橡胶坝、左岸充排水泵房、右岸生态旅游船闸组成，其中拦河橡胶坝位于曙光桥下游405m处(沿现状河槽)，橡胶坝长度为200m，坝高为5.0m，共分3跨，每跨净跨长为66m。设有两个中墩，中墩顶端厚度为1.0m。橡胶坝均为充水式，设计内压比为1.2，底板高程为-2.60m，坝顶高程为2.4m，坝高为5m。橡胶坝回水长度18.7km，水面面积3.37km2。

生态旅游船闸位于橡胶坝右岸边外30m，船闸采用单级单线布置，净宽10.5m，底板高程为-3.1m，闸门底坎高程为-2.6m。船闸总长91m，其中船闸上游护坦长15.7m，上闸首长14.7m，闸室段长20m，下闸首长14.7m，下游海漫长15m，船闸上、下闸首设工作门及检修门各一道，工作门为人字闸门，规格为5.96m×6.0m(宽×高)，用液压启闭机启闭，船闸顶设中心管理房，面积为100m2。

橡胶坝泵房位于左岸堤脚下的河滩地上，距离橡胶坝左端410m，泵房面积为133m2。

1.2 坝袋现状

橡胶坝坝袋为彩色橡胶制作，采用螺栓锚固。考虑坝袋和底垫片加工时所需的锚固长度，坝袋长度为21.2m，底垫片长度为13.5m。主橡胶坝选用三布四胶，坝袋型号为JBD5.0-300-3，骨架材料型号为J300150-3型锦纶帆布；坝袋锚固型式选用螺栓锚固型式，底垫片厚≥5mm，充水容积50.08m3/m，斜坡堤干砌石护坡的护面厚度t=0.15m。

为防止洪水期对橡胶坝基础的冲刷，橡胶坝护坦上游河底顺水流方向防护长30m、左右岸方向延伸过护岸肩各30m。橡胶坝和船闸翼墙后垂直水流方向各防护46.50m。防护结构为铅丝石笼厚0.5m，岸边部分的铅丝石笼防护结构上覆0.5m厚种植土，种植各种生态景观植物。

从辽河曙光桥橡胶坝工程建成以来，拦河橡胶坝段河床底高程逐年下降，加之下游边界条件发生明显改变，长期受水浸、风吹雨淋、炎日暴晒等因素影响，坝基渗流变形、坝袋抗冲击能力减弱、坝袋老化磨损等问题突出，对橡胶坝的安全运行造成直接影响，甚至会引起溃坝事件，危机下游安全。为保证拦河橡胶坝安全，有关部门拟批准立项坝袋更换工程，现针对坝袋更换过程中存在的问题提出有针对性的解决方案。

2 施工难点

2.1 围堰及导流设置

坝袋更换过程中，为了保证施工安全以及操作方便，施工河段必须确保无水，即将拦河围堰设置于橡胶坝上下游，为保证围堰安全和河流泄洪安全还要设置导流设施。因此，更换坝袋时就面临着施工期选择、导流设施设置、围堰尺寸选择、材料类型选用等问题[1]。

2.2 橡胶坝材质选择

橡胶坝工程能否长久安全的运行在很大程度上取决于坝袋材质的坚韧性和耐久性，所以在选择坝袋时必须详细调查和全面比较，经市场调研合理确定。

2.3 坝基防渗处理

基础在很大程度上决定了橡胶坝的安全运行，坝基渗水会严重影响到大坝的整体稳定，所以必须科学处理坝基[2-3]。坝基渗水时其内部的充填料和涂层会受到上浮力、冲击力、水压力等作用，长期以往将对坝基骨架材料造成损坏，坝基出现变形甚至发生溃坝现象。

2.4 坝墩及坝袋防冻

曙光桥橡胶坝建于北方严寒地区，秋冬季寒冷干燥且少雨，冬季坝袋、坝墩及坝体上下游极易结冰。橡胶坝上游面的坝墩属混凝土材料，在长期冻融循环和流冰撞击作用产生裂缝、脱皮等问题。

2.5 坝袋底板维护

通过设置坝袋底板伸缩缝能够有效控制冻融循环对坝体的破坏，缝隙填充材料有沥青、橡胶、木板等。受气候变化和水流冲淘作用伸缩缝保护层发生脱落，内部填充材料暴露在外并随泄水急流而冲落，逐渐失去保护坝基和坝体安全的作用。

2.6 坝袋的拆装

新、旧坝袋的精准安装与安全拆除是坝袋更换施工的关键环节，这直接关系着橡胶坝的安全运行。一般地，旧坝袋与原坝基等支柱骨架的连接牢固，拆除过程中很容易给原构筑物带来破坏，，因此确保原支柱骨架与新坝袋的文图紧密联结是关键。

3 坝袋更换施工技术

3.1 施工前的防洪计算

为了保证施工期修建的导流设施和围堰不会对防洪安全和洪水下泄造成影响，施工前要全面调查水文资料，精准计算设计洪水，确保导流设施及围堰的施工方案、尺寸大小等科学合理[4]。此外，必须科学评价防洪安全及洪水下泄受围堰施工的影响，并给出相应的结论。

3.2 围堰材料及坝袋材质选择

实践工程中，常见的围堰材料有粗砂后龙口填沙袋、迎水防渗膜和抛填石块后充填黏土防渗。石块的成本较高，需要用汽车从山区拉运，而采用砂堰时成本较低且取料方便，工程中大多利用采运卸一体的采砂船。

橡胶坝是一种耐高湿、耐高温等恶劣环境且有较强韧性的高强度高分子材料，在坝袋购置时要充分考虑环境条件深入考察，科学论证，确保坝体材质能够满足工程使用要求。

3.3 坝基截流处理

为有效避免坝基渗流可能造成的安全隐患，一般用双管高压旋喷灌浆法进行橡胶坝坝体截流。为了保证孔壁稳定、成孔顺利以及不出现塌孔情况，工程中主要以黏土填固孔壁，灌浆过程中要时刻关注冒浆状况。冒浆量≤20%时人为正常，<20%时要适当减少灌浆量或快速提升，通过增加回旋速度恰当的处理冒浆问题[5]。若灌浆速度较快并且不出现冒浆，此时要考虑是否存在漏浆、较大裂隙或空隙等现象，为保证漏浆或空隙较多标段正常冒浆，结合实际情况和适当加大灌浆量。

3.4 防冻融处理

坝墩修复前，完全清理干清已损坏的松软层，确保新材料与坝墩表面联结锚固。先采用电锤开剥出新鲜表面，再用高压气流或水流冲洗表面杂质，修复材料可选用丙乳砂浆等耐高温耐冻、抗热胀冷缩性能好的材料，丙乳砂浆具有成本造价低、施工操作简单、抗拉伸强度高、黏结力强、耐老化、抗裂等优点，有效发挥减缓腐蚀速度、防老化等作用[6-7]。

3.5 底板伸缩缝维护

若选用沥青、木板等材料难以达到底板伸缩缝充填使用要求，可考虑使用新型的聚硫密封胶。这是一种以硫化剂、增塑化剂以及增强剂为辅，以液体聚硫酸橡胶为主的新型高级密封材质。混凝土与聚硫密封胶的黏结性较好，既能有效防止因水力作用和热胀冷缩导致的底板变形，又能避免填充材料受水流的冲刷作用，保证坝体结构的整体稳固和安全运行[8]。

3.6 坝袋拆装工作

首先，在旧坝袋拆除前必须排干净坝袋内的空气或水。然后，拆除坝袋并并将锚固部件上的混凝土和表面杂质利用电锤等工具清理干净。

安装新坝袋前，必须对坝袋质量进行认真全面的检查，确保坝袋质量符合标准要求。然后，在预定位置安装底部垫片，在底部垫片上照准螺栓钻孔，按设计图纸放样，并保证坝袋中心与底板中线的照准，经校核检验，锚固坝袋钻孔。按照从中间向两边、自下游向上游的顺序安装锚固坝袋，然后安装压板，将螺丝拧紧，即用大力矩扳手分多次均匀上紧螺丝[9]。

4 充水蓄水试验与检查维修

4.1 充水蓄水试验

坝袋更换完成后还要进行充水蓄水试验，对坝袋、锚固、坝袋等部件的强度、安装质量和密实性进行检查，以确保满足工程设计和安全使用要求。充水过程中严禁一次充水胀满，要分阶段实施，每次充水后要观测坝袋变化状况[10]。

4.2 检查维修

1)定期检查。每年涨水前后都要对各部位、设施运行情况进行全面检查，对橡胶坝的破损程度、变形情况等进行重点检查，尤其是冬天要对坝袋内是否有冻结进行检查，以防坝袋受冻发生破坏。

2)经常检查。对管理范围内的水流情况、河道堤防、河床流布以及橡胶坝的机电设备、充填设备、水坝袋等管理单位要经常检查，保证每月至少检查1次。不利因素对橡胶坝产生影响时，还要加强对易产生问题设备、部位的观测，合理利用多种手段及时发现隐患，快速有效的进行处理。

3)特殊检查。遇到重大工程事故、强震、暴风、暴雨、特大洪水等损伤或危及橡胶坝安全的特殊情况，还要进行特殊检查。

4.3 日常维护

对于日常运行过程中较为常见的问题，每年至少开展至少一次的维护，主要内容有：采用柴油清洗和黄油保护排水门阀、充电晶闸阀及其他电气设备，抽出排水门阀内的水。充填试验有利于开通排水管、供水管和泵供应等，安排专人负责供水深井泵的清晰，确保增水期深井泵的正常供水[11]。

对于尖锐物等可能引起坝袋损伤的情况，应防止恶意破坏或无知造成的坝袋损伤；洪水后的建筑材料、生活垃圾等尖利物会对水库上下测造成损伤，必须将垃圾杂物快速清理干净；对坝体危害最大且长期存在的潜在因素就是火灾，火所造成的大范围损伤修复难度大，对此要根除火源。

5 结 论

实践表明，橡胶坝坝袋的安全性直接决定着整个工程的长效安全运行，坝袋达到设计使用年限或出现严重破损时必须及时更换。坝袋更换时，必须深入研究和全面调查，通过全面分析更换过程中存在的问题及其影响因素，提出有针对性的解决方案，不断总结经验切实提升解决问题的能力，并确保拦河橡胶坝工程的安全运行。