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橡膠壩损害原因与损坏解决方法

发布日期:2018-11-19 浏览数:797 次

       橡膠壩作爲一個相對的新生事物,近年來逐漸被大衆接受。它主要適用于低水頭、大跨度的閘壩工程,如用于水庫溢洪道上作爲閘門或活動溢流堰,以增加水庫庫容及發電水頭;用于河道上作爲低水頭、大跨度的滾水壩或溢流堰,可以不用常規閘的啓閉機、工作橋等;用于渠系上作爲進水閘、分水閘、節制閘,能夠方便地蓄水和調節水位及流量;用于沿海岸作防浪堤或擋潮閘,由于不受海水浸蝕和海生生物的影響,比金屬閘門效果好;用于跨度較大的孔口船閘的上、下遊閘門;用于施工圍堰或活動圍堰,橡膠活動圍堰高度可升可降,並且可從堰頂溢流,不需取土築堰可保持河道清潔,節省勞力並縮短工期;用于城區園林工程,采用彩色壩袋,造型優美,線條流暢,可爲城市建設增添一道優美的風景等。但是,橡膠壩在實際的運行過程中,也極易遭到損害。下面,就結合南阳白河橡膠壩的实际情况对橡膠壩的损害原因和防治措施进行分析。

 

1、白河橡膠壩水利工程概况
白河橡膠壩水利工程由4级坝构成。第1级橡膠壩位于南阳大桥下游160m,坝长为560m,总投资3 100万元,回水长为5km; 第2 级坝位于白河大桥上游110m,坝高为315m,坝长为650m,回水长为313km;第3级坝位于卧龙大桥下游130m,坝高为210 /215m,坝长为500m,回水长为318km;第4级坝位于卧龙大桥下游315km, 坝高为214m, 坝长为720m, 回水长为312km。白河橡膠壩工程自1993 年投入運行以來,在城市防洪、景觀營造等方面發揮了巨大的經濟效益和社會效益。但由于橡膠壩在设计时和运行管理中存在一些问题,有可能损害橡膠壩,因此必须进行分析并采取防治措施,加强橡膠壩的运行管理。
1、1 橡膠壩设计方面存在的问题

一是设计时对泥沙给橡膠壩运行管理带来的困难考虑不周。白河发生洪峰流量超过400m3 / s时,洪水挟沙量特别大,这样的洪水一般采取塌坝运行,但沙石在通过壩袋时,对壩袋产生一定程度的磨蚀,同时,沙石还易被洪水带入上游壩袋锚固槽,或过坝后因负压作用吸入壩袋底部,如果充壩前沒有被清除,壩袋在振動或蠕動過程中與這些石塊産生摩擦,一旦遇到特別尖銳物體,情況就特別危險。

二是設計沒有考慮具體的工程措施,山洪暴發時河道中大量漂浮物如大樹、船只等,通過時容易劃破橡膠壩。三是安全檢查極爲不便。爲節約建設資金,攔河壩僅在一端船閘處設工作橋,給檢查觀測帶來極大不便,特別是行洪期間,無法對全壩進行檢查。

1、2 運行管理方面存在的問題
一是该拦河坝上游流域面积广大,达10 910km2 ,尚未建全流域洪水预报信息系统。二是尚未掌握壩袋运行规律。多跨橡膠壩,其运行规律需要经过多年的实际调控才能掌握,该坝建成历史不长,对一些问题尚未弄清。三是安全监控方面存在不足。橡膠壩主要由合成材料制成,白河4 级橡膠壩为两布三胶,壁厚仅为7mm,未加钢丝网保护,极易被人为破坏,或被河道漂浮物刺伤。因此,需要对壩袋实行全天候、全方位地观察保护。

 

2、橡膠壩损坏的原因分析

橡膠壩是以高强力合成纤维为骨架,内外涂敷橡胶为保护层,制成壩袋,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。可是,橡膠壩在實際的運行過程中,損壞經常發生,具體原因表現在:

1) 人爲破壞造成的損壞。

橡膠壩容易受到尖利和有尖角物体的损坏,在容易遭受由于无知或恶意破坏而造成严重性重复损伤的地方不应安装橡膠壩。特别是有的地方没有通过筑起栅栏把靠近橡膠壩的地面隔护起来,或将橡膠壩设置在被封闭起来的区域内,致使进入该区域的通路允许非工作人员的出入。同时在施工过程中要严格控制工程质量。

2) 充水造成的破壞。

現在橡膠壩都是用自来水直接充坝,而自来水的压力一般都很大,容易造成壩袋压力过大而将壩袋充破。

3) 控制設備失靈造成的損壞。

橡膠壩在运行的过程中,由于机械故障、电气故障、管理不善等原因,可能导致壩袋充水控制设备失灵或溢流口堵塞而引起壩袋超高、超压造成壩袋损坏。

4) 溢流水深過大或水深不一致造成的破壞。

橡膠壩在坝顶溢流时水深是有一定限制的,水深过大会造成壩袋内压力过高而造成壩袋破坏,同时由于水流的脉动还可能造成壩袋的振动。另外,由于坝顶溢流水深不一致也容易造成壩袋的振动,壩袋振动会导致壩袋錨固件松动而造成壩袋损坏。

5) 冰凍破壞。

特別是在長江以北地區,冬季時間比較長,寒冷的冬天天氣可以使河水結冰,當冰塊解凍時,鋒利的冰塊極易對橡膠壩造成破壞。

6) 洪水過後的殘骸造成的損壞。

由于洪水過後遺留的各種殘骸,諸如民用設施與建築材料等的尖利物體很可能對壩體的上遊面造成損傷。微小處的漏氣易于修複,然而,如果漏氣面積很大,例如建築物的碎石造成的漏氣,修複起來比較困難。

7) 放氣造成的損壞。

放氣期間,由于橡膠壩內的壓力驟然降低,壩體向下遊壩底板滑動,如果壩底板上有沒有被清理的樹枝、石塊等,加上上遊來水的沖擊力,可能會被緊靠壩下遊面的尖利物體所刺破,造成壩體的損害。

8) 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磨損。

9) 火造成的損壞。

火也许是对橡膠壩最为不利的潜在危害因素。火可引起大范围的坝体损坏,而修复大面积的坝体有时是不可能的。对于很重要的坝,可行的办法是提供备用橡膠壩,以便在出現嚴重損壞時,能迅速替換。

 

3、橡膠壩防治措施
根據多年的實際管理經驗,對橡膠壩的防治措施主要有:
1) 为了防止水压过大造成壩袋破坏,可以在设计时增加一个进水井,将自来水先注入进水井,由进水井进入壩袋。进水井上设有溢流口,水流量大时可以溢流,同时可以缓解壩袋的充水压力。
2) 对于控制设备失灵问题,控制设施一定要经常检修,保证设备能正常运行,发现溢流口堵塞后一定要及时清理;同时管理人员在橡膠壩运行的过程中一定要坚守岗位,还要准备一套备用设备,在控制设备失灵的情况下能够保证橡膠壩正常运行。
3) 必須科學調度洪水,減少橡膠壩磨損機會。根據該橡膠壩工程特点,洪水初期小于150m3 / s时,应尽量采用两侧调节闸泄洪,因其底板低,泥沙易被冲刷至下游,可减少橡膠壩前的淤积,遇较大洪水流量超过150m3 / s时一定要塌坝泄洪,这样可以加大泄洪能力,也有利于冲砂排淤。直至泄量小于150m3 / s时,就可启用调节闸泄洪,腾出时间立即检查橡膠壩看其冲刷磨损情况,必要时可及早对沙石进行清理打捞,以确保橡膠壩继续行洪时的安全,每年汛后要对橡膠壩彻底检查1遍,并将坝底及锚固槽的沙石清除干净。
4) 壩袋运行组合应以同起同落为宜。通过10年来的实际运用观察,橡膠壩以8节壩袋为一组,两岸泵站同时工作、同时蓄坝或塌坝,可使坝顶溢流单宽流量减少,避免下游集中水流冲刷,保证河床稳定。同时可使坝高高度一致,通过观察第1坝高起落情况就可知道全坝,可避免因无工作桥观察全坝带来的不利影响。

5) 采取措施減輕風浪冰凍對壩袋的影响。风浪对壩袋产生的不利因素主要有3点:一是风浪造成壩袋剧烈振动、拍打现象,具有长时间往复破坏作用;二是风浪对坝体产生附加作用力,并可使壩袋内压力增大;三是风浪增加了对坝体的冲击力,会使坝的锚固力加大。目前消去波浪的破坏作用尚无根本的措施,但可在风浪到来之时降低坝高,减少对壩袋的影响。由于橡膠壩冬季需正常蓄水,而每年在12月份下旬河面会封冰,最大厚度可达10cm,持续时间较长,同时壩袋内也会结冰。为防止冰压对壩袋的影响,可采取如下措施:

一是结冰期间不允许调节坝高,上游来水可通过坝顶溢流或调节闸调节,尽量保持水位不变,避免冰面对壩袋的压力。同时坝顶溢流还可减薄坝前结冰的厚度。

二是在化冰期间注意观察,防止发生冰块对壩袋的磨擦、刺破事故。冬季橡膠壩的充胀高度应控制在设计坝高的80%以下,同时在上游还必须采取破冰措施,为保证橡膠壩的安全,在冰冻季节最好能塌坝越冬。

6) 實現水情預報、壩閘安全監控現代化,提高運行管理水平。爲了提高樞紐工程管理水平,科學監控、預報、調度洪水,近期准備建設水情預報與閘壩安全監控自動化系統,並可實現與市防汛指揮部門水情預報系統聯網,達到水情資源共享,實現科學調度及安全監控現代化。
7) 加強汛前汛後檢查觀測。對橡膠壩运行必须经常进行检查观测,并作好详细的记录,如果发生异常迹象,要分析其原因,及时采取措施。小埠东橡膠壩平时
觀測由專人負責。每年汛前汛後要進行特別檢查,汛前主要檢查維修工作是否完成,是否仍存在隱患;汛後著重檢查工程變化、損壞情況,以便盡早采取措施。
除上述以外,橡膠壩选址要适当,不能设置于弯道处,橡膠壩址上游平顺段最好达到坝长的3~5倍,这样可以保证过坝水流平稳、水深一致;在橡膠壩底板施工
时,要严格控制底板的高程和平整度,严格按规范进行施工,这样可以保证坝顶的设计溢流水深和防止溢流水深不一致的情况发生;橡膠壩在安装时要严格按照规范规定,先定坝床中线,使橡膠壩中线与之一致,以保持顺水流方向布置;橡膠壩运行前须将上游水下障碍物清除干净;橡膠壩运行过程中如果发生振动,必须迅速塌坝过流或降低坝高,防止壩袋破坏。
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