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什么是充水式橡膠壩,充水橡膠壩的设计与施工

发布日期:2018-11-24 浏览数:854 次

1 簡介

       橡膠壩,又称橡胶水闸,是用高强度合成纤维织物做受力骨架,内外涂敷橡胶作保护层,加工成胶布,再将其锚固于底板上成封闭状的壩袋,通过充排管路用水(气)将其充胀形成的袋式挡水坝。坝顶可以溢流,并可根据需要调节坝高,控制上游水位,以发挥灌溉、发电、航运、防洪、挡潮等效益。橡膠水壩按充脹介質可分爲充水式、充氣式。

 

2 充水式橡膠壩的特点

1) 造價低。

橡膠壩的造價與同規模的常規閘相比, 減少投資30%~70%, 造價較低, 這是橡膠壩的突出優點。

2) 節省三材。

橡膠壩袋是以合成纖維織物和橡膠制成的薄柔性結構, 代替鋼木及鋼筋混凝土結構, 由于不需要修建中間閘墩、工作橋和安裝啓閉機具等鋼和鋼筋混凝土水上結構, 並簡化水下結構, 因此三材用量顯著減少, 可節省鋼材30%~50%, 水泥50%左右, 木材60%以上。

3) 施工工期短。

橡膠壩袋在工廠加工成形後到現場安裝, 施工速度快, 一般3~15 d 即可安裝完畢, 整個工程結構簡單, 三材用量少, 工期一般爲3~6 個月, 當年施工當年受益。
4) 抗震性能好,

橡膠壩的壩體爲柔性薄殼結構, 富有抗沖擊彈性35%左右, 伸長率達600%,具有以柔克剛的性能, 故能抵抗強大地震波和特大洪水的波浪沖擊。
5) 不阻水,

 止水效果好。壩袋锚固于底板和岸墙上, 基本能达到不漏水。壩袋内水泄空后,紧贴在底板上, 不缩小原有河床面, 无需建中间闸墩、启闭机架等结构, 故不阻水。

 

3 橡膠壩的设计
3.1 壩袋
橡膠壩充水采用市政给水管冲灌, 壩袋选用充水式壩袋, 坝体布置采用单跨式, 经技术经济比较后设计内外压比选用1.3, 壩袋強度設計安全系數選用8.0。
3.2 錨固結構
錨固結構采用螺栓压板锚固, 为了坍坝时壩袋平整不阻水, 采用岸墙锚固线布置, 具体锚固图如图1

3.3 控制系統
根据本工程的实际情况、运用管理的可靠性和操作方便等因素, 本工程壩袋充胀的动力设备选用水泵。
3.4 安全與觀測設備
充水坝设置了安全溢流设备和排气阀, 以保证壩袋内压不超过设计值; 排气阀装设在壩袋两端顶部。壩袋内的压力观测装置设置了坝内连通管, 侧墙上设置了水位标尺, 以观测橡膠壩的上、下游水位。
3.5 土建工程
橡膠壩的基礎底板、邊墩(岸牆)、上下遊翼牆、上下遊護坡、上遊防滲鋪蓋、下遊消力池等根據本工程的設計條件, 都進行了詳細的計算,以滿足建築物強度、防滲及地基穩定的要求。

4 橡膠壩的施工质量控制
橡膠壩袋、底垫片由工厂按设计图纸进行螺栓的制作与安装、修筑岸墙和防渗、防冲设施等土建工程的施工质量须符合有关标准规范的技术要求, 壩袋与基础底板和岸墙接触部位的表面须平整光滑, 螺栓间距和埋深须符合设计要求。控制系统的施工须符合有关机电、土建施工的要求。安全装置安装前, 进行检查, 并按设计要求进行安装, 确保质量和运用可靠。观测系统的安装, 须进行调试, 使其符合设计精度要求,确保观测方便可靠。壩袋安装时必须严格按照施工程序进行安装,尤其是两侧岸墙拐角处, 袋布必须折叠、理顺、垫平, 严禁用剪口补强处理。壩袋安装后, 必须进行全面检查, 在无挡水的条件下, 进行壩袋充坝试验。条件许可时, 进行挡水试验。橡膠壩工程的质量检验验收必须按《水利水电工程验收规程》[1]、《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准》(SDJ249 - 8,SL38- 2)[2]和《橡膠壩技术规范》( SL227- 98) [3]的规定办理。

5 需注意的問題
5.1 人爲破壞造成壩體損壞
橡膠壩容易受到尖利和有尖角物体的损坏,在容易遭受重复损伤的地方不应安装橡膠壩。通过筑起栅栏把靠近橡膠壩的地面隔护起来,可以减少损伤事故发生。或将橡膠壩设置在被封制作, 出厂前必须检查其尺寸并画出锚固线和锚固中心线并在醒目位置标出上下游标记, 壩袋制作必须严格保证工程质量要求, 进厂时必须提供具有国家计量认证检测机构出具的有关参数检验报告并进行专门的质量检验, 壩袋和底垫片运到现场后, 结合就位安装首先复查其尺寸和搬运过程中有无损伤, 如有损伤及时修补或更换。橡膠壩安装前混凝土底板浇筑、预埋锚固闭起来的区域内, 进入该区域的通路只限于允许出入的工作人员。
5.2 洪水過後的殘骸造成的損壞
洪水過後遺留下各種殘骸, 諸如民用設施與建築材料之類尖利物體很有可能對壩體上遊面造成損傷。
5.3 坍壩時造成的損壞
坍壩期間, 橡膠壩体可能會被緊靠壩下遊面的尖利物體刺破。
5.4 磨損造成的損傷
壩體的振動、壩與河床以及與兩岸的摩擦,以及漂浮的各種垃圾都可能導致壩的摩損。
5.5 火造成的損壞
火也許是對橡膠壩最爲不利的潛在危害因素。火可引起大範圍的壩體損壞, 而修複大面積的壩體有時是不可能的。對于很重要的壩, 可行的辦法是提供備用橡膠壩, 以便在出現嚴重損壞時,能迅速替換。
5.6 易風化
由于氧和臭氧引起断链和(或) 聚合物的交联, 这将对合成橡胶起到破坏作用并改变其网状结构。随着天然橡胶的老化, 断链的作用会导致橡胶软化并黏着。大多数其他合成橡胶由于交联作用而变脆、变硬, 而且, 受热、紫外线以及诸如铜、钴和锰这些金属均会加速橡胶的氧化, 应力也会加速橡膠壩的氧化。通过在坝体表面使用像乙烯·丙烯·二烯这样的单分子(EPDM) 橡胶以及氯磺酰化聚乙烯合成橡胶(氯锡酸盐聚乙烯橡胶) 做涂层, 可增强抵抗阳光照射的能力提高橡膠壩的耐久性。

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