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解决橡胶坝塌肩的几种方法
发布日期：2018-11-28 00:00:00 信息来源：华明橡胶坝 浏览数：1255 次
一、前言
橡胶坝是世纪年代末随着高分子合成材料发展而出现的一种新型挡水建筑物。橡胶坝具有型式新颖、外形美观、结构简单、管理运用方便、施工期短、投资省、见效快等许多优点。在我国已建橡胶坝中, 以直墙式堵头结构的枕式坝袋为主。由于直墙式枕式坝袋不和直墙锚固, 利用堵头与直墙的挤压, 达到止水的目的, 因此中墩截面小, 利于行洪。充水后, 坝袋全断面形状相同, 不起褶皱, 坝型美观落坝后, 坝袋平铺于混凝土底板上, 不阻水, 适合在河道上修建, 特别适用于宽度较大的行洪河道上。
五、结语
橡胶坝技术广泛应用于我国水利水电工程, 具有较强的生命力, 具有较强的发展前景。解决好坝头塌肩问题, 对进一步发挥橡胶坝的工程效益具有重要意义。
橡胶坝是世纪年代末随着高分子合成材料发展而出现的一种新型挡水建筑物。橡胶坝具有型式新颖、外形美观、结构简单、管理运用方便、施工期短、投资省、见效快等许多优点。在我国已建橡胶坝中, 以直墙式堵头结构的枕式坝袋为主。由于直墙式枕式坝袋不和直墙锚固, 利用堵头与直墙的挤压, 达到止水的目的, 因此中墩截面小, 利于行洪。充水后, 坝袋全断面形状相同, 不起褶皱, 坝型美观落坝后, 坝袋平铺于混凝土底板上, 不阻水, 适合在河道上修建, 特别适用于宽度较大的行洪河道上。
二、橡胶坝塌肩原因分析
橡胶坝充坝运行时, 坝袋与岸墙产生摩擦力, 端部坝袋受以下作用力坝袋本身重力水的浮力坝袋与中边墩岸墙产生的摩擦力堵头坝袋受袋内纬向水压力的作用。摩擦力受坝袋内压高度、坝袋与中边墩导墙的接触面积的影响, 随着坝袋内外压比、充坝高度的增大, 接触面积逐渐增大, 摩擦力逐渐增大当坝袋逐渐升高时, 坝袋内的水压力对坝袋产生斜向拉力, 力的大小和方向随坝袋的升高、内压比的增大而增大和改变。由于橡胶坝是一种柔性薄壳体, 随着坝袋使用时间的延长, 坝袋的弹性变形越来越小, 坝头在塌坝过程中, 受水流的影响, 端头坝袋会产生不规则的折叠与褶皱, 无形中也增加了坝袋与岸墙之间的摩擦系数, 增大了坝袋与岸墙之间产生的摩擦力。在升坝过程中, 由于水压力作用于坝袋上的向上拉力小于坝袋与岸墙产生的摩擦力和坝袋自重, 致使坝端产生的局部褶皱不能打开, 端部坝袋不能全部展开, 形成坝袋端部塌肩现象。坝头塌肩现象在直墙枕式坝袋中是一种普遍现象, 坝袋设计高度越高, 坝头塌肩现象越大、越明显。从已建成的橡胶坝运行情况看, 以下的橡胶坝塌肩较小, 以上的橡胶坝塌肩现象普遍存在, 尤以以上的高坝更加明显。
三、坝头塌肩的危害
坝头塌肩会对橡胶坝工程造成下列危害：A、降低有效坝高, 使工程效益不能充分发挥。据观测,在较高的橡胶坝中, 坝头塌肩高度一般达到设计坝高的5%~10%, 即坝头塌肩高度达10~30cm, 致使水流从坝头塌肩处流走, 产生溢流损失, 降低橡胶坝蓄水高度。坝袋回水达不到设计要求, 橡胶坝的景观效应不能充分发挥。
B、全断面溢流不均, 影响坝体的整体美观。对于河道径流较小的橡胶坝工程来说, 这种现象非常明显, 由于大部分水流从坝头塌肩处流走, 造成全断面溢流不均, 影响坝体的景观效果。
C、坝袋端头产生褶皱, 给工程运行带来隐患。由于坝袋塌肩, 坝袋与岸墙之间产生褶皱, 在褶皱处坝袋胶布易形成应力集中, 久而久之会使胶布过早老化和脱胶, 给工程运行带来隐患。
四、橡胶坝塌肩解决方法
在枕式坝袋中, 坝头塌肩是一种普遍现象。笔者根据橡胶坝多年的运行管理经验, 总结出以下塌肩解决办法：
A、改进中边墩施工工艺方式。将中边墩做磨光处理,在端墙应用钢丝网水磨石面或在端墙表面涂抹环氧树脂水泥膏, 减少坝袋堵头与中墩的摩擦力另外抬高端部底板, 将靠近两岸端的坝底板锚固线稍许抬高, 一般坡度为1:6~1:10, 对解决橡胶坝塌肩起到了一定的积极作用。这种方法对坝高低于1.5m的坝袋比较明显, 坝高超过2.0m的坝袋, 效果不明显。随着坝袋老化, 坝袋弹性逐渐减弱,端部坝袋形成的褶皱不宜打开, 且2.0m以下的坝袋很少,这种方法的效果有限。
B、采取人工踩踏坝头方式。将坝袋端部平铺展开, 在充坝过程中, 人工及时踩踏端部坝袋, 使坝袋尽量不形成褶皱, 减少坝头塌肩。这种方法的缺点是浪费人工, 需有时间、人力保证, 随着坝袋高度的升高, 坝袋与边墩摩擦力逐渐增大, 效果逐渐减小。
C、采取往两端坝头充气方式。根据橡胶坝多年运行经验, 在两坝端底板内设置充气孔, 首先向坝袋内充水,高度20~30cm, 将安全溢流管口用水封住。再通过泵房空压机往坝袋两端充气, 使两端坝袋能够自然充胀起来, 通过充气使坝头端部打开、展平, 减少坝端的褶皱, 然后再向坝袋内继续充水, 从而减少坝头塌肩现象。该种方法在武烈河第一、第三、第五、第六道橡胶坝工程中采用, 效果良好。
D、采取在中边墩安装自动化起吊设备方式, 解决坝头塌肩问题。该方法主要在中边墩分别设置一套自动化起吊装置, 通过起吊设备将端部坝袋在未充坝之前全部展开到设计高度, 将坝端褶皱全部打开, 然后再往橡胶坝袋内充水, 这样可以解决橡胶坝坝头塌肩现象。在橡胶坝的实际运行管理中, 充坝前我们曾采取用导链将端部坝袋吊起展开的方法解决端部坝袋塌肩现象, 效果非常理想。由于橡胶坝每年起落坝次数频繁, 采用这种方法非常可行。
C、采取往两端坝头充气方式。根据橡胶坝多年运行经验, 在两坝端底板内设置充气孔, 首先向坝袋内充水,高度20~30cm, 将安全溢流管口用水封住。再通过泵房空压机往坝袋两端充气, 使两端坝袋能够自然充胀起来, 通过充气使坝头端部打开、展平, 减少坝端的褶皱, 然后再向坝袋内继续充水, 从而减少坝头塌肩现象。该种方法在武烈河第一、第三、第五、第六道橡胶坝工程中采用, 效果良好。
D、采取在中边墩安装自动化起吊设备方式, 解决坝头塌肩问题。该方法主要在中边墩分别设置一套自动化起吊装置, 通过起吊设备将端部坝袋在未充坝之前全部展开到设计高度, 将坝端褶皱全部打开, 然后再往橡胶坝袋内充水, 这样可以解决橡胶坝坝头塌肩现象。在橡胶坝的实际运行管理中, 充坝前我们曾采取用导链将端部坝袋吊起展开的方法解决端部坝袋塌肩现象, 效果非常理想。由于橡胶坝每年起落坝次数频繁, 采用这种方法非常可行。
E、适当加大堵头和坝袋端头胶布尺寸, 也是减少堵头塌肩量的一项措施。
橡胶坝技术广泛应用于我国水利水电工程, 具有较强的生命力, 具有较强的发展前景。解决好坝头塌肩问题, 对进一步发挥橡胶坝的工程效益具有重要意义。