陌堂橡胶坝工程存在隐患及除险加固设计

李 娜，王昌健，姜 浩

（烟台市城市水源工程运行维护中心，山东 烟台 264003）

烟台市外夹河陌堂橡胶坝工程位于福山区回里镇陌堂村东北，距上游的旺远橡胶坝2.79 km，坝址以上控制流域面积860 km2。现状橡胶坝为枕式充水坝，坝高3 m，共3 孔，每孔净宽43 m，坝总宽132 m，工程顺水流方向全长53.9 m，一次性可拦蓄水量145 万m3。橡胶坝由进口段、闸室段和出口段组成。工程建成于1990 年7 月，是一座以两岸农田灌溉和补充地下水源为主，兼顾生态景观功能的挡水建筑物。受当时资金、材料、技术及规范等各方面因素的制约，工程运行至今，已出现坝袋老化、主体工程冲刷破坏、消能设施失效等安全隐患，亟需进行除险加固。

1 存在的主要问题

陌堂橡胶坝工程自建成以来，遭遇了多场洪水冲击。尤其是2007 年8 月，遭受了外夹河有史以来最大的暴雨洪水，加之其已运行了30 年，暴露出较多问题。

1）工程现状设计标准为20 年一遇洪水标准，无校核标准，现状的防洪能力低于规划的50 年一遇洪水标准。

2）橡胶坝坝袋存在自然塌落现象，坝袋材料老化严重，表面龟裂，多处胶皮脱落、撕裂，管理所年年需要对坝头部位进行修补，才能够维持橡胶坝的运行。

3）钢筋混凝土结构存在剥蚀、碳化等现象，下游浆砌石翼墙存在变形裂缝、倾斜，浆砌石结构不满足抗震要求，防冲槽冲刷厉害，底板下充排水管存在漏水。

4）橡胶坝充排水系统的电动蝶阀、铸铁管充排水管严重锈蚀，泵房变压器为90 年代初的产品，功率损耗大，属于目前禁用的非节能淘汰产品。

5）管理房外墙砂浆脱落，屋顶渗水；安全观测设施不完善，无渗流、变形观测设施。

2 除险加固方案

2.1 设计洪水标准的确定

《防洪标准》（GB50201-2014）中规定，设计洪水标准为20～30 年一遇，校核洪水标准为50-100 年一遇。橡胶坝的设计洪水标准应不低于坝址处河道的洪水设计标准。陌堂橡胶坝坝址处河道防洪标准为50 年一遇，因此确定洪水设计标准为50 年一遇，校核洪水标准为100 年一遇。

2.2 挡水位的确定

挡水位的确定要综合考虑两方面因素：一是尽可能多的增加蓄水量，二是蓄水量增加后不会对橡胶坝上游两岸的果园和农作物的生长产生不利影响。通过多方测算和分析，最终确定本次除险加固后橡胶坝的挡水位为13.80 m，蓄水量同比增加了28 万m3。

2.3 坝址及挡水建筑物选择

1）坝址选择。根据《水闸设计规范》（SL265-2016），经过计算分析得出现状的消力池长度、深度均不满足消能防冲要求，消力池底板厚度不满足规范要求，海漫长度不满足规范要求，下游河床极易被冲刷。此次除险加固考虑将消力池、海漫的相关参数进行调整。

因工程总长度较之前延长，需要合理选择坝址。方案一是坝轴线不变，在原坝轴上新建挡水建筑物，与原布置衔接较好，现状的铺盖、底板、消力池、护坦、海漫及防冲槽都需要拆除，而且河道内还有大冲坑，需要进行大量的基础处理；方案二是坝轴线向上游平移10.2 m，与原布置衔接好，基础处理较少，现状的集水井及集水廊道需要拆除。因此，从工程效益、施工条件以及水资源利用等方面，经综合比较分析，坝址选择方案二。

2） 挡水建筑物选择。原3 孔橡胶坝全部拆除，挡水建筑物需要优化比选。选择挡水建筑物型式，要考虑工程造价、工程景观以及河道自身特点等方面的影响因素，需要进行综合比选。本次挡水建筑物选取平板提升闸、橡胶坝、液压闸3 种型式，从工程投资、防止泥沙淤积、过流能力、运行管理及景观等5 个方面进行了比选。

本工程挡水建筑物主要是拦蓄部分地表水，结合本工程具体情况，经综合分析比较，橡胶坝结构简单、操作灵活、管理方便、工程投资、后期运行费用等方面更具有优势，加之陌堂橡胶坝位于外夹河中游，其上下游均为橡胶坝，因此，选择橡胶坝方案更适合大沽夹河。

2.4 工程布置

工程主要内容包括拆除原3 孔橡胶坝，改建为1 孔斜坡式橡胶坝，上游连接段护坡和钢筋混凝土铺盖，下游改建钢筋混凝土消力池、护坦、海漫、防冲槽等。

1）橡胶坝段。拆除现状橡胶坝，降低底板高程，基础部分进行强夯处理，改建斜坡式橡胶坝共1 孔，橡胶坝底宽122.0 m，两岸坡比为1∶2.5，坝高4.0 m，设计挡水位13.80 m；底板顺水流方向长13.0 m，两岸浆砌石边墩拆除改建为C25 钢筋混凝土结构斜坡式底板。

2）上游铺盖。上游设C25 钢筋混凝土铺盖，顺水流方向长12.0 m，宽124.6 m，铺盖始端顶高程9.20 m，末端顶高程9.80 m，上下游侧设齿墙，底部设C15 素混凝土垫层厚0.10 m。

3）下游消能防冲。拆除原消能设施，新铺C25钢筋混凝土消力池，池深1.0 m，池宽125.6 m，消力池总长18.0 m，底板厚0.60 m。消力池下游设10.0 m 长水平钢筋混凝土护坦，护坦厚0.40 m，顶高程9.45 m，护坦宽125.6 m；末端设钢筋混凝土预制桩；护坦下游设长25.0 m，M10 浆砌块石海漫，顶高程9.45～9.00 m，桩径0.50 m，桩长5.0 m；海漫下游新建10 m 长格宾石笼防冲槽。

4）两岸护坡工程。上、下游两岸护坡均采用M10 浆砌方块石，护坡顶新建浆砌方块石防浪墙，墙顶新建不锈钢栏杆。

5）泵房工程。原泵房拆除，在橡胶坝西北部，外夹河左侧滩地内新建橡胶坝泵房，采用独立基础，钢筋混凝土框架结构。

6）安全监测。陌堂橡胶坝除险加固在橡胶坝左右岸的上游水流平顺处设2 组水位标尺；沿坝轴线方向布置渗流观测断面3 个，每个断面设3个渗压计，两岸刺墙上下游各设1 个渗压计；橡胶坝两侧各新建工作基点2 处，校核基点2 处，位移、沉陷观测点5 处，水准基点2 处。

3 结语

陌堂橡胶坝工程自建成初期以来，经过多次维修，但均是治标不治本。为了彻底解决病险问题，结合安全鉴定结论，综合考虑各方面因素，有针对性地制定出陌堂橡胶坝工程除险加固方案，从根本上解决了安全隐患，保证橡胶坝周边村庄的生命财产安全。工程已于2020 年12 月22 日采用该除险加固方案，完成所有建设任务，并通过合同工程完工验收。除险加固后的陌堂橡胶坝在2021 年汛期经受了较大洪水的考验，工程运行正常，于2021 年12 月23 日通过竣工验收。