橡胶坝技术:类型、安装、应用领域

　　橡胶坝是一种随着高分子合成纤维和橡胶工业的发展而出现的新型低水头建筑物。它以高强力合成纤维为骨架，内外涂敷橡胶为保护层，制成坝袋。袋内注水或充气充胀后控制上游水位用以发挥灌溉、发电、航运、防洪、挡潮等效益。同时橡胶坝是一种节约三材，造价较低，施工简易，运行方便的新型水工结构。对于汛期泄洪时要求不壅高上游水位避免造成淹没的河道上，修建橡胶坝具有显著的优点。橡胶坝分为充水式和充气式两种。充水坝的充排时间要长于充气坝。在造价方面，两种坝型相差不多。橡胶坝主要由土建部分、坝袋及锚固件、充排水（气）设施及控制系统等部分组成。橡胶坝运行时要严格按照规定的方案和操作规程进行，要注意坝袋内的充水（气）压力不能超过设计压力，以免坝袋爆破。橡胶坝虽然很少维修，不像常规钢闸门那样需要定期涂刷油漆防锈，但也要定期检查，尤其是在洪水过后，要检查是否有漂浮物对坝袋造成刺伤，以及坝体振动、坝袋与底板磨损、河卵石摩擦撞击坝袋等造成的损害。橡胶坝袋容易受到尖利和有头角物体的损坏，故应划出橡胶坝工程的管理范围和安全区域。
　　橡胶坝类型：
　　橡胶坝分为充水式和充气式两种。充水坝的充排时间要长于充气坝。在造价方面，两种坝型相差不多。橡胶坝主要由土建部分、坝袋及锚固件、充排水（气）设施及控制系统等部分组成。橡胶坝运行时要严格按照规定的方案和操作规程进行，要注意坝袋内的充水（气）压力不能超过设计压力，以免坝袋爆破。橡胶坝虽然很少维修，不像常规钢闸门那样需要定期涂刷油漆防锈，但也要定期检查，尤其是在洪水过后，要检查是否有漂浮物对坝袋造成刺伤，以及坝体振动、坝袋与底板磨损、河卵石摩擦撞击坝袋等造成的损害。橡胶坝袋容易受到尖利和有头角物体的损坏，故应划出橡胶坝工程的管理范围和安全区域。
--------------------------------------------------------------------------------
　　1－般规定 1.2～1.3　橡胶坝工程的施工包括：坝袋的制造（在工厂进行）安装和土建两部分。在制定施工计划时，应注重以下几点：
　　1）　施工围堰及导流措施。坝址上游如有支汊或与之相连接的湖泊、河网可以调节水流，应进行比较，能利用的则加以利用，作为施工导流措施。
　　上下游横向围堰宜与水流方向垂直，纵向围堰应与水流方向平行布置。围堰及导流渠施工应满足过流、抗滑稳定与防渗要求。迎水坡面还应考虑风浪、冰凌的壅高及设防措施。
　　施工围堰的内坡脚线与基坑边线应留有适当距离，以便于施工操作、排水、防渗和抢险。
　　2）　施工道路按临时或永久性考虑，视需要而定。
　　3）　各种建筑材料、机械设备的安放地点，钢材、木材仓库及预制构件的场地，交通、水、电线路以及开挖基坑土方的堆放位置等，都要统一安排场地，专人负责，做到既能加快施工进度，又能节省劳动量和有利于施工安全。
　　1.6　为确保橡胶坝工程施工质量，施工单位应建立质量保证体系，建设单位应建立质量检查体系。两者各司其职，不能互相代替。
　　质量控制应根据国家和部颁发的有关标准及工程设计的施工图和技术要求，以及施工规定等进行。
　　施工过程中的质量问题及其处埋经过和遗留问题，施工人员必须如实记录；对重大质量事故的处理，施工单位应会同建设、设计、质检部门查清原因，提出补救措施，及时处理，并应提出专门的书面报告。
　　建议采用照相进行施工质量管理。自工程开始前至各施工阶段，对工程施工现场照相留作记录，这可以作为隐蔽工程施工情况确认和检查资料，不在现场时也可通过照片确认施工质量，同时亦可作为其它橡胶坝工程施工的示范。
　　照片记录宜做到以下几点：①用照相确认每一有关临时工种的施工质量；②如遇事故时应将情况照下来；③把质量管理（地基处理、混凝土强度、锚固结构、坝袋安装、控制与安全系统安装等）的实况照下来；④坝袋制作、尺寸、强度的管理情况；⑤隐蔽工程要注意照相；⑥应能确认照相部位和尺寸；⑦照相部位须注明以下几点：工种及名称、测定点、设计尺寸、实测尺寸；⑧照片应按施工日期、工种、施工顺序进行整理后贴在相册上；⑨中间检查和竣工检查时应将相册作为确认施工质量的资料。
　　2 土建工程施工
　　2.1　土建工程施工应注意以下几点：
　　1）　基坑开挖宜在准备工作就绪后进行，开挖至离设计高程还有200～300mm时，应用人工开挖平整至设计高程，然后浇筑混凝土。在开挖过程中，对于降雨积水或地下水渗漏，必须及时抽干，不得长期积水；若地基不满足设计要求，要开挖进行处理，并防止产生局部沉陷，影响工程质量和安全。侧墙开挖要严防塌方，以免影响工期。
　　2）　泵房施工及设备安装宜参照《泵站施工规范》要求进行，并注意防渗要求，使橡胶坝能正常运行操作。
　　3）　土建项目的施工技术要求，可参照《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标推》（一）、（七）中有关规定执行，施工方法可参照《水闸施工规范》中有关要求进行。
　　2.2　橡胶坝基础底板的施工要求与水闸相同，但对特殊部位有其独特的要求。坝袋起落时与混凝士表面接触处要求光滑，以减少由于水流脉动、波浪冲击的影响而使坝袋产生振动磨损。同时，由于锚固槽处局部有凹凸，与坝袋接触处应认真检查，有棱角的去掉磨滑。
　　2.3　锚固施工中应注意如下两点：
　　1）　螺栓压板锚固的施工。在预埋螺栓时，可采用活动木夹板固定螺栓位置，用经纬仪测量，螺栓中心线要求成一直线。用水准仪测定螺栓高度，无误差后用木支撑将活动木夹板固定于槽内，再用一根钢筋将所有的钢筋和两侧预埋件焊接在一起，使螺栓首先牢固不动，然后才可向槽内浇筑混凝土。混凝土浇筑一般分为两期，一期混凝土浇筑至距锚固槽底100mm时，应测量螺栓中心位置高程和间距，发现误差及时纠正。二期混凝土浇筑后，在混凝土初凝前再次进行校核工作。压板除按设计尺寸制造外，还要制备少量尺寸不规格的压板，以适用于拐角等特殊部位。
　　2）　楔块锚固和胶囊充水锚固。必须在基础底板上设置锚固槽，槽的尺寸允许偏差为士5mm，槽口线和槽底线一定要直，槽壁要求光滑平整无凸凹现象。为了便于掌握上述标准，可采用二期混凝土施工。二期混凝土预留的范围可宽一些。浇筑混凝土楔块，要严格控制尺寸，允许偏差为±2mm；特别应保证所有直立面垂直；前楔块与后楔块的斜面必须吻合，其斜坡角度一般取750左右。
　　3 控制、安全和观测系统施工
　　3.1　控制系统由水泵（鼓风机或空压机）、机电设备、传感器、管造和阀门等组成。这个系统的施工安装要求较高，任何部位漏水（气）都会影响坝袋的使用，在安装中应注意下列事项：
　　1）　所有闸阀在安装前，都要做压力试验，不漏水（气）才能安装使用。所有仪表在安装前应经调校。
　　2）　充水式橡胶坝的管道大部分用钢管，其弯头、三通和闸阀的连接处均用法兰、橡胶圈止水连接，尽可能用厂家产品。管道在底板分缝处，应加橡胶伸缩节与固定法兰连接。
　　3）　充气式橡胶坝的管道均采用无缝钢管，为节省管道，进气和排气管路可采用一条主供、排气管。管与管之间尽可能用法兰连接，坝袋内支管与坝袋内总管连接采用三通或弯头。排气管道上设置安全阀，当主供气管内压力超过设计压力时开始动作，以防坝袋超压破坏。另外要在管道上设置压力表，以监测坝袋内压力，总管与支管均设阀门控制。
　　3.2　安全装置施工与安装必须符合设计（精度）要求，确保施工安装质量，运用灵活可靠。
　　1）　安全系统由超压溢流孔、安全阀、压力表、排气孔等组成，该系统的施工要求严密，不得有漏水（气）现象。
　　2）　密封性高的设备都要在安装前进行调试，符合设计要求方能安装使用。
　　3）　安全装置应设置在控制室内或控制室旁，以利随时控制。
　　4）　超压管的设置，其超压排水（气）能力应大于或等于进坝的供水（气）量。
　　3.3　观测系统由压力表。内压检测、上下游水位观测装置等组成，其设计和施工应注意以下几点：
　　1）　施工安装时一定要掌握仪器精度，要保证其灵活性、可靠性和安全性。
　　2）　坝袋内压的观测要求独立管理，直接从坝内引管观测，上、下游水位观测要求独立埋管引水，取水点尽量离上下游远点。
　　3）　坝袋的经纬向拉力观测，要求厂家提供坝袋胶布的伸长率曲线。
　　4 坝袋安装
　　4.2　橡胶坝工程的损坏大都是由于坝袋质量问题而引起的，坝袋质量已成为橡胶坝工程推广应用的制约因素。现橡胶坝袋还无国家或行业的产品标准，各坝袋生产厂家根据各自的企业标推生产。为严格保证坝袋制作质量，坝袋出厂时必须附有经过国家计量认证的权威检测机构出具的具有法律效力的坝袋产品检验报告。
　　4.3　坝袋安装顺序和锚固施工步骤
　　1）　底垫片就位（指双锚线型坝袋）：对准底板上的中心线和锚固线的位置，将底垫片临时固定于底板锚固槽内和岸墙上，按设计位置开挖进出水口和安装水帽，孔口垫片的四周作补强处理，补强范围为孔径的3倍以上；为避免止水胶片在安装过程中移动，最好将止水胶片粘贴在底垫片上。
　　2）　坝袋就位：底垫片就位后，将坝袋胶布平铺在底垫片上，先对齐下游端相应的锚固线和中心线，再使其与上游端锚固线和中心线对齐吻合。
　　3）　双锚线锚固型坝袋安装：按先下游，后上游，最后岸墙的顺序进行。先从下游底板中心线开始，向左右两侧同时安装，下游锚固好后，将坝袋胶布翻向下游，安装导水胶管，然后再将胶布翻向上游，对准上游锚固中心线，从底板中心线开始向左右两侧同时安装。锚固两侧边墙时，须将坝袋布挂起撑平，从下部向上部锚固。
　　4）　单锚线锚固型坝袋的安装：单线锚固只有上游一条锚固线，锚固时从底板中心线开始，向两侧同时安装。先安装底层，装设水帽及导水胶管，放置止水胶，再安装面层胶布。
　　5）　堵头式橡胶坝袋的安装：先将两侧堵头裙脚锚固好；从底板中线开始，向两侧连续安装锚固。为了避免误差集中在一个小段上，坝袋产生褶皱，不论采用何种方法锚固，锚固时必须严格控制误差的平均分配。
　　6）　螺栓压板锚固施工步骤：压板要首尾对齐，不平整时要用橡胶片垫平；上螺帽时，要进行多次拧紧，坝袋充水试验后，再次拧紧螺帽；上螺帽时宜用扭力扳手，按设定的扭力矩逐个螺栓进行拧紧；卷人的压轴（木芯或钢管）的对接缝应与压板接缝处错开，以免出现软缝，造成局部漏水。
　　7）　混凝土楔块锚固施工步骤：将坝袋胶布与底垫片卷入木芯，推至锚固槽的半圆形小槽内；逐个放入前楔块，一个前楔块在两头处打入木楔块，在前楔块中间放入后楔块，用大铁锤边打木楔块，边打后楔块，反复敲打使后楔块达到设计深度并挤紧时，才将木楔块橇起换上另两块后楔块，如此反复进行；当锚固到岸墙与底板转角处，应以锚固槽底高程为控制点，坝袋胶布可在此处放宽300mm左右，这样坝袋胶布就可以满足槽底最大弧度要求。
　　8）　胶囊充水锚固：将底垫片、海绵止水胶条和坝袋胶布放入锚固槽后，随之将胶囊置于坝袋胶布之间，整理平顺后即向胶囊内充水，边充水边用钝头棍振捣胶囊，使坝袋胶布与锚固槽壁紧贴密实，待胶囊水压达到设计压力时，即可向坝袋内充水，进行试验。

--------------------------------------------------------------------------------
　　橡胶坝主要适用于低水头、大跨度的闸坝工程，如用于水库溢洪道上作为闸门或活动溢流堰，以增加水库库容及发电水头；
　　用于河道上作为低水头、大跨度的滚水坝或溢流堰，可以不用常规闸的启闭机、工作桥等；
　　用于渠系上作为进水闸、分水闸、节制闸，能够方便地蓄水和调节水位和流量；
　　用于沿海岸作防浪堤或挡潮闸，由于不受海水浸蚀和海生生物的影响，比金属闸门效果好；
　　用于跨度较大的孔口船闸的上、下游闸门；
　　用于施工围堰或活动围堰，橡胶活动围堰高度可升可降，并且可从堰顶溢流，不需取土筑堰可保持河道清洁，节省劳力并缩短工期；
　　用于城区园林工程，采用彩色坝袋，造型优美，线条流畅，可为城市建设增添一道优美的风景。
　
--------------------------------------------------------------------------------
　　橡胶坝运用条件与水闸相似，与常规闸坝相比又有以下特点：一是造价低。可减少投资30％～70％，可节省钢材30％～50％，水泥50％左右，木材60％以上。二是施工期短。坝袋只需3天～15天即可安装完毕，多数橡胶坝工程当年施工当年受益。三是坝体为柔性软壳结构，能抵抗地震、波浪等冲击，且止水效果好，跨度大，汛期不阻水，可用于城区园林美化。四是维修少，管理方便。橡胶坝袋的使用寿命一般为15～25年。