橡膠壩技術(shù):類型、安裝、應(yīng)用領(lǐng)域

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　　橡膠壩是一種隨著高分子合成纖維和橡膠工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的新型低水頭建筑物。它以高強(qiáng)力合成纖維為骨架，內(nèi)外涂敷橡膠為保護(hù)層，制成壩袋。袋內(nèi)注水或充氣充脹后控制上游水位用以發(fā)揮灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、防洪、擋潮等效益。同時(shí)橡膠壩是一種節(jié)約三材，造價(jià)較低，施工簡(jiǎn)易，運(yùn)行方便的新型水工結(jié)構(gòu)。對(duì)于汛期泄洪時(shí)要求不壅高上游水位避免造成淹沒的河道上，修建橡膠壩具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。橡膠壩分為充水式和充氣式兩種。充水壩的充排時(shí)間要長(zhǎng)于充氣壩。在造價(jià)方面，兩種壩型相差不多。橡膠壩主要由土建部分、壩袋及錨固件、充排水（氣）設(shè)施及控制系統(tǒng)等部分組成。橡膠壩運(yùn)行時(shí)要嚴(yán)格按照規(guī)定的方案和操作規(guī)程進(jìn)行，要注意壩袋內(nèi)的充水（氣）壓力不能超過設(shè)計(jì)壓力，以免壩袋爆破。橡膠壩雖然很少維修，不像常規(guī)鋼閘門那樣需要定期涂刷油漆防銹，但也要定期檢查，尤其是在洪水過后，要檢查是否有漂浮物對(duì)壩袋造成刺傷，以及壩體振動(dòng)、壩袋與底板磨損、河卵石摩擦撞擊壩袋等造成的損害。橡膠壩袋容易受到尖利和有頭角物體的損壞，故應(yīng)劃出橡膠壩工程的管理范圍和安全區(qū)域。

　　橡膠壩類型：

　　橡膠壩分為充水式和充氣式兩種。充水壩的充排時(shí)間要長(zhǎng)于充氣壩。在造價(jià)方面，兩種壩型相差不多。橡膠壩主要由土建部分、壩袋及錨固件、充排水（氣）設(shè)施及控制系統(tǒng)等部分組成。橡膠壩運(yùn)行時(shí)要嚴(yán)格按照規(guī)定的方案和操作規(guī)程進(jìn)行，要注意壩袋內(nèi)的充水（氣）壓力不能超過設(shè)計(jì)壓力，以免壩袋爆破。橡膠壩雖然很少維修，不像常規(guī)鋼閘門那樣需要定期涂刷油漆防銹，但也要定期檢查，尤其是在洪水過后，要檢查是否有漂浮物對(duì)壩袋造成刺傷，以及壩體振動(dòng)、壩袋與底板磨損、河卵石摩擦撞擊壩袋等造成的損害。橡膠壩袋容易受到尖利和有頭角物體的損壞，故應(yīng)劃出橡膠壩工程的管理范圍和安全區(qū)域。

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　　1－般規(guī)定 1.2～1.3　橡膠壩工程的施工包括：壩袋的制造（在工廠進(jìn)行）安裝和土建兩部分。在制定施工計(jì)劃時(shí)，應(yīng)注重以下幾點(diǎn)：

　　1）　施工圍堰及導(dǎo)流措施。壩址上游如有支汊或與之相連接的湖泊、河網(wǎng)可以調(diào)節(jié)水流，應(yīng)進(jìn)行比較，能利用的則加以利用，作為施工導(dǎo)流措施。

　　上下游橫向圍堰宜與水流方向垂直，縱向圍堰應(yīng)與水流方向平行布置。圍堰及導(dǎo)流渠施工應(yīng)滿足過流、抗滑穩(wěn)定與防滲要求。迎水坡面還應(yīng)考慮風(fēng)浪、冰凌的壅高及設(shè)防措施。

　　施工圍堰的內(nèi)坡腳線與基坑邊線應(yīng)留有適當(dāng)距離，以便于施工操作、排水、防滲和搶險(xiǎn)。

　　2）　施工道路按臨時(shí)或永久性考慮，視需要而定。

　　3）　各種建筑材料、機(jī)械設(shè)備的安放地點(diǎn)，鋼材、木材倉(cāng)庫及預(yù)制構(gòu)件的場(chǎng)地，交通、水、電線路以及開挖基坑土方的堆放位置等，都要統(tǒng)一安排場(chǎng)地，專人負(fù)責(zé)，做到既能加快施工進(jìn)度，又能節(jié)省勞動(dòng)量和有利于施工安全。

　　1.6　為確保橡膠壩工程施工質(zhì)量，施工單位應(yīng)建立質(zhì)量保證體系，建設(shè)單位應(yīng)建立質(zhì)量檢查體系。兩者各司其職，不能互相代替。

　　質(zhì)量控制應(yīng)根據(jù)國(guó)家和部頒發(fā)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及工程設(shè)計(jì)的施工圖和技術(shù)要求，以及施工規(guī)定等進(jìn)行。

　　施工過程中的質(zhì)量問題及其處埋經(jīng)過和遺留問題，施工人員必須如實(shí)記錄；對(duì)重大質(zhì)量事故的處理，施工單位應(yīng)會(huì)同建設(shè)、設(shè)計(jì)、質(zhì)檢部門查清原因，提出補(bǔ)救措施，及時(shí)處理，并應(yīng)提出專門的書面報(bào)告。

　　建議采用照相進(jìn)行施工質(zhì)量管理。自工程開始前至各施工階段，對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)照相留作記錄，這可以作為隱蔽工程施工情況確認(rèn)和檢查資料，不在現(xiàn)場(chǎng)時(shí)也可通過照片確認(rèn)施工質(zhì)量，同時(shí)亦可作為其它橡膠壩工程施工的示范。

　　照片記錄宜做到以下幾點(diǎn)：①用照相確認(rèn)每一有關(guān)臨時(shí)工種的施工質(zhì)量；②如遇事故時(shí)應(yīng)將情況照下來；③把質(zhì)量管理（地基處理、混凝土強(qiáng)度、錨固結(jié)構(gòu)、壩袋安裝、控制與安全系統(tǒng)安裝等）的實(shí)況照下來；④壩袋制作、尺寸、強(qiáng)度的管理情況；⑤隱蔽工程要注意照相；⑥應(yīng)能確認(rèn)照相部位和尺寸；⑦照相部位須注明以下幾點(diǎn)：工種及名稱、測(cè)定點(diǎn)、設(shè)計(jì)尺寸、實(shí)測(cè)尺寸；⑧照片應(yīng)按施工日期、工種、施工順序進(jìn)行整理后貼在相冊(cè)上；⑨中間檢查和竣工檢查時(shí)應(yīng)將相冊(cè)作為確認(rèn)施工質(zhì)量的資料。

　　2 土建工程施工

　　2.1　土建工程施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　1）　基坑開挖宜在準(zhǔn)備工作就緒后進(jìn)行，開挖至離設(shè)計(jì)高程還有200～300mm時(shí)，應(yīng)用人工開挖平整至設(shè)計(jì)高程，然后澆筑混凝土。在開挖過程中，對(duì)于降雨積水或地下水滲漏，必須及時(shí)抽干，不得長(zhǎng)期積水；若地基不滿足設(shè)計(jì)要求，要開挖進(jìn)行處理，并防止產(chǎn)生局部沉陷，影響工程質(zhì)量和安全。側(cè)墻開挖要嚴(yán)防塌方，以免影響工期。

　　2）　泵房施工及設(shè)備安裝宜參照《泵站施工規(guī)范》要求進(jìn)行，并注意防滲要求，使橡膠壩能正常運(yùn)行操作。

　　3）　土建項(xiàng)目的施工技術(shù)要求，可參照《水利水電基本建設(shè)工程單元工程質(zhì)量等級(jí)評(píng)定標(biāo)推》（一）、（七）中有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，施工方法可參照《水閘施工規(guī)范》中有關(guān)要求進(jìn)行。

　　2.2　橡膠壩基礎(chǔ)底板的施工要求與水閘相同，但對(duì)特殊部位有其獨(dú)特的要求。壩袋起落時(shí)與混凝士表面接觸處要求光滑，以減少由于水流脈動(dòng)、波浪沖擊的影響而使壩袋產(chǎn)生振動(dòng)磨損。同時(shí)，由于錨固槽處局部有凹凸，與壩袋接觸處應(yīng)認(rèn)真檢查，有棱角的去掉磨滑。

　　2.3　錨固施工中應(yīng)注意如下兩點(diǎn)：

　　1）　螺栓壓板錨固的施工。在預(yù)埋螺栓時(shí)，可采用活動(dòng)木夾板固定螺栓位置，用經(jīng)緯儀測(cè)量，螺栓中心線要求成一直線。用水準(zhǔn)儀測(cè)定螺栓高度，無誤差后用木支撐將活動(dòng)木夾板固定于槽內(nèi)，再用一根鋼筋將所有的鋼筋和兩側(cè)預(yù)埋件焊接在一起，使螺栓首先牢固不動(dòng)，然后才可向槽內(nèi)澆筑混凝土?；炷翝仓话惴譃閮善冢黄诨炷翝仓辆噱^固槽底100mm時(shí)，應(yīng)測(cè)量螺栓中心位置高程和間距，發(fā)現(xiàn)誤差及時(shí)糾正。二期混凝土澆筑后，在混凝土初凝前再次進(jìn)行校核工作。壓板除按設(shè)計(jì)尺寸制造外，還要制備少量尺寸不規(guī)格的壓板，以適用于拐角等特殊部位。

　　2）　楔塊錨固和膠囊充水錨固。必須在基礎(chǔ)底板上設(shè)置錨固槽，槽的尺寸允許偏差為士5mm，槽口線和槽底線一定要直，槽壁要求光滑平整無凸凹現(xiàn)象。為了便于掌握上述標(biāo)準(zhǔn)，可采用二期混凝土施工。二期混凝土預(yù)留的范圍可寬一些。澆筑混凝土楔塊，要嚴(yán)格控制尺寸，允許偏差為±2mm；特別應(yīng)保證所有直立面垂直；前楔塊與后楔塊的斜面必須吻合，其斜坡角度一般取750左右。

　　3 控制、安全和觀測(cè)系統(tǒng)施工

　　3.1　控制系統(tǒng)由水泵（鼓風(fēng)機(jī)或空壓機(jī)）、機(jī)電設(shè)備、傳感器、管造和閥門等組成。這個(gè)系統(tǒng)的施工安裝要求較高，任何部位漏水（氣）都會(huì)影響壩袋的使用，在安裝中應(yīng)注意下列事項(xiàng)：

　　1）　所有閘閥在安裝前，都要做壓力試驗(yàn)，不漏水（氣）才能安裝使用。所有儀表在安裝前應(yīng)經(jīng)調(diào)校。

　　2）　充水式橡膠壩的管道大部分用鋼管，其彎頭、三通和閘閥的連接處均用法蘭、橡膠圈止水連接，盡可能用廠家產(chǎn)品。管道在底板分縫處，應(yīng)加橡膠伸縮節(jié)與固定法蘭連接。

　　3）　充氣式橡膠壩的管道均采用無縫鋼管，為節(jié)省管道，進(jìn)氣和排氣管路可采用一條主供、排氣管。管與管之間盡可能用法蘭連接，壩袋內(nèi)支管與壩袋內(nèi)總管連接采用三通或彎頭。排氣管道上設(shè)置安全閥，當(dāng)主供氣管內(nèi)壓力超過設(shè)計(jì)壓力時(shí)開始動(dòng)作，以防壩袋超壓破壞。另外要在管道上設(shè)置壓力表，以監(jiān)測(cè)壩袋內(nèi)壓力，總管與支管均設(shè)閥門控制。

　　3.2　安全裝置施工與安裝必須符合設(shè)計(jì)（精度）要求，確保施工安裝質(zhì)量，運(yùn)用靈活可靠。

　　1）　安全系統(tǒng)由超壓溢流孔、安全閥、壓力表、排氣孔等組成，該系統(tǒng)的施工要求嚴(yán)密，不得有漏水（氣）現(xiàn)象。

　　2）　密封性高的設(shè)備都要在安裝前進(jìn)行調(diào)試，符合設(shè)計(jì)要求方能安裝使用。

　　3）　安全裝置應(yīng)設(shè)置在控制室內(nèi)或控制室旁，以利隨時(shí)控制。

　　4）　超壓管的設(shè)置，其超壓排水（氣）能力應(yīng)大于或等于進(jìn)壩的供水（氣）量。

　　3.3　觀測(cè)系統(tǒng)由壓力表。內(nèi)壓檢測(cè)、上下游水位觀測(cè)裝置等組成，其設(shè)計(jì)和施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　1）　施工安裝時(shí)一定要掌握儀器精度，要保證其靈活性、可靠性和安全性。

　　2）　壩袋內(nèi)壓的觀測(cè)要求獨(dú)立管理，直接從壩內(nèi)引管觀測(cè)，上、下游水位觀測(cè)要求獨(dú)立埋管引水，取水點(diǎn)盡量離上下游遠(yuǎn)點(diǎn)。

　　3）　壩袋的經(jīng)緯向拉力觀測(cè)，要求廠家提供壩袋膠布的伸長(zhǎng)率曲線。

　　4 壩袋安裝

　　4.2　橡膠壩工程的損壞大都是由于壩袋質(zhì)量問題而引起的，壩袋質(zhì)量已成為橡膠壩工程推廣應(yīng)用的制約因素。現(xiàn)橡膠壩袋還無國(guó)家或行業(yè)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，各壩袋生產(chǎn)廠家根據(jù)各自的企業(yè)標(biāo)推生產(chǎn)。為嚴(yán)格保證壩袋制作質(zhì)量，壩袋出廠時(shí)必須附有經(jīng)過國(guó)家計(jì)量認(rèn)證的權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具的具有法律效力的壩袋產(chǎn)品檢驗(yàn)報(bào)告。

　　4.3　壩袋安裝順序和錨固施工步驟

　　1）　底墊片就位（指雙錨線型壩袋）：對(duì)準(zhǔn)底板上的中心線和錨固線的位置，將底墊片臨時(shí)固定于底板錨固槽內(nèi)和岸墻上，按設(shè)計(jì)位置開挖進(jìn)出水口和安裝水帽，孔口墊片的四周作補(bǔ)強(qiáng)處理，補(bǔ)強(qiáng)范圍為孔徑的3倍以上；為避免止水膠片在安裝過程中移動(dòng)，最好將止水膠片粘貼在底墊片上。

　　2）　壩袋就位：底墊片就位后，將壩袋膠布平鋪在底墊片上，先對(duì)齊下游端相應(yīng)的錨固線和中心線，再使其與上游端錨固線和中心線對(duì)齊吻合。

　　3）　雙錨線錨固型壩袋安裝：按先下游，后上游，最后岸墻的順序進(jìn)行。先從下游底板中心線開始，向左右兩側(cè)同時(shí)安裝，下游錨固好后，將壩袋膠布翻向下游，安裝導(dǎo)水膠管，然后再將膠布翻向上游，對(duì)準(zhǔn)上游錨固中心線，從底板中心線開始向左右兩側(cè)同時(shí)安裝。錨固兩側(cè)邊墻時(shí)，須將壩袋布掛起撐平，從下部向上部錨固。

　　4）　單錨線錨固型壩袋的安裝：?jiǎn)尉€錨固只有上游一條錨固線，錨固時(shí)從底板中心線開始，向兩側(cè)同時(shí)安裝。先安裝底層，裝設(shè)水帽及導(dǎo)水膠管，放置止水膠，再安裝面層膠布。

　　5）　堵頭式橡膠壩袋的安裝：先將兩側(cè)堵頭裙腳錨固好；從底板中線開始，向兩側(cè)連續(xù)安裝錨固。為了避免誤差集中在一個(gè)小段上，壩袋產(chǎn)生褶皺，不論采用何種方法錨固，錨固時(shí)必須嚴(yán)格控制誤差的平均分配。

　　6）　螺栓壓板錨固施工步驟：壓板要首尾對(duì)齊，不平整時(shí)要用橡膠片墊平；上螺帽時(shí)，要進(jìn)行多次擰緊，壩袋充水試驗(yàn)后，再次擰緊螺帽；上螺帽時(shí)宜用扭力扳手，按設(shè)定的扭力矩逐個(gè)螺栓進(jìn)行擰緊；卷人的壓軸（木芯或鋼管）的對(duì)接縫應(yīng)與壓板接縫處錯(cuò)開，以免出現(xiàn)軟縫，造成局部漏水。

　　7）　混凝土楔塊錨固施工步驟：將壩袋膠布與底墊片卷入木芯，推至錨固槽的半圓形小槽內(nèi)；逐個(gè)放入前楔塊，一個(gè)前楔塊在兩頭處打入木楔塊，在前楔塊中間放入后楔塊，用大鐵錘邊打木楔塊，邊打后楔塊，反復(fù)敲打使后楔塊達(dá)到設(shè)計(jì)深度并擠緊時(shí)，才將木楔塊橇起換上另兩塊后楔塊，如此反復(fù)進(jìn)行；當(dāng)錨固到岸墻與底板轉(zhuǎn)角處，應(yīng)以錨固槽底高程為控制點(diǎn)，壩袋膠布可在此處放寬300mm左右，這樣壩袋膠布就可以滿足槽底最大弧度要求。

　　8）　膠囊充水錨固：將底墊片、海綿止水膠條和壩袋膠布放入錨固槽后，隨之將膠囊置于壩袋膠布之間，整理平順后即向膠囊內(nèi)充水，邊充水邊用鈍頭棍振搗膠囊，使壩袋膠布與錨固槽壁緊貼密實(shí)，待膠囊水壓達(dá)到設(shè)計(jì)壓力時(shí)，即可向壩袋內(nèi)充水，進(jìn)行試驗(yàn)。

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　　橡膠壩主要適用于低水頭、大跨度的閘壩工程，如用于水庫溢洪道上作為閘門或活動(dòng)溢流堰，以增加水庫庫容及發(fā)電水頭；

　　用于河道上作為低水頭、大跨度的滾水壩或溢流堰，可以不用常規(guī)閘的啟閉機(jī)、工作橋等；

　　用于渠系上作為進(jìn)水閘、分水閘、節(jié)制閘，能夠方便地蓄水和調(diào)節(jié)水位和流量；

　　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、下游閘門；

　　用于施工圍堰或活動(dòng)圍堰，橡膠活動(dòng)圍堰高度可升可降，并且可從堰頂溢流，不需取土筑堰可保持河道清潔，節(jié)省勞力并縮短工期；

　　用于城區(qū)園林工程，采用彩色壩袋，造型優(yōu)美，線條流暢，可為城市建設(shè)增添一道優(yōu)美的風(fēng)景。

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　　橡膠壩運(yùn)用條件與水閘相似，與常規(guī)閘壩相比又有以下特點(diǎn)：一是造價(jià)低?？蓽p少投資30％～70％，可節(jié)省鋼材30％～50％，水泥50％左右，木材60％以上。二是施工期短。壩袋只需3天～15天即可安裝完畢，多數(shù)橡膠壩工程當(dāng)年施工當(dāng)年受益。三是壩體為柔性軟殼結(jié)構(gòu)，能抵抗地震、波浪等沖擊，且止水效果好，跨度大，汛期不阻水，可用于城區(qū)園林美化。四是維修少，管理方便。橡膠壩袋的使用壽命一般為15～25年。