橡胶坝设计相关问题探讨

陈玉静

摘要：本文分别从橡胶坝的注意要点、结构设计、运行管理设计及优化设计存在的问题进行简要分析。

关键词：橡胶坝；设计；问题

1橡胶坝设计注意要点

1.1做好前期选点工作

橡胶坝为柔性挡水结构，容易产生划伤、磨损、振动等破坏，并且需要经常进行观测、维修。因此做好橡胶坝前期选点工作十分重要。主要考虑因素包括避开河道陡坡、弯道等砂石活动量大地区和低洼地区。前者可减少橡胶坝划伤、磨损等破坏，后者的主要作用是便于进行橡胶坝的观测、维修。以上几种因素往往不能兼得。要以选择稳定、顺直的河床为主，在满足河道设计流量的条件下，可适当提高橡胶坝地板高度。

1.2橡胶坝的防振、防磨

橡胶坝袋在遇到上、下游水位不利组合时，振动、磨损严重。其主要防振、防磨措施是采用人工控制坝袋运行，迅速改变不利组合。在河道行洪时将坝袋全塌，使坝高为零（在橡胶坝模型试验中，当坝上单宽流量大于4m3/S时，坝袋容易产生振动。坝上单宽流量小于4m3/s时，坝袋不容易产生振动）。其次，在工程设计和施工中应注意坝袋下游锚固线至坝袋塌落线段的地板浇注平滑（办法是浇注混凝土时，当混凝土振出浆后，加掺一些高标号水泥沙浆，把地板面抹平滑）。

1.3水源条件

现行橡胶坝一般采用充水式橡膠坝，充水时间一般为3-5h，需要有可靠的水源.如城镇自来水、蓄水池、机井等。在无城镇自来水的地方建坝，需要根据橡胶坝的设计内压水头，修建适宜的调节水池，补充橡胶坝因渗漏损失的水量。

2从工程的结构本身进行设计

简单的来说，橡胶坝的作用于水闸相似，但是又具有许多水闸不具备的特点，如结构简单、造价低、跨度大、不阻水、自重轻、抗震性能好等，这意味着橡胶坝的适应性更强。从橡胶坝的工程结构本身进行优化，是指在满足防洪条件的基础上，将新科技应用于橡胶坝的结构，使之能够更加适应水利工程的需求，在蓄水治水工作上发挥更大的作用。

2.1搞好土建工程的设计

土建工程是橡胶坝工程的重中之重，占整个工程投资的比重大，相关数据统计显示橡胶坝的投资大部分被用于土建工程，仅有一小部分被用在了坝袋投资之上，而优化土建工程的设计，能够在极大程度上降低橡胶坝投资。橡胶坝比一般水闸对地形的适用性要好，坝的形状根据地形条件，满足结构计算要求即可。

在不同地域建造橡胶坝时，考虑到橡胶坝在水流中的受力条件和受力部位，中边墩混凝土的厚度与钢筋结构，以及底板钢筋结构的布置等均应该进行适当的变动，从而优化土建工程的设计结构，减少对周边原有环境影响的同时还能够带来更多的附加价值。在建设橡胶坝的过程中，在满足设计要求的条件下，应该充分考虑节约投资，因地制宜地确定橡胶坝的坝高和坝长，从而用最小的资金投入创造最大化的经济效益。

2.2使用新技术、新材料

橡胶坝工程本身就是一项新型技术，从推广应用到如今只有几十年的历史，但是针对橡胶坝的优化完善却一直没有停止。在橡胶坝的锚固方面，可以使用钢纤维混凝土楔块取代原来的木楔块，由此加大了锚固力并节省了投资。这些新技术的运用极大地简化了施工的步骤，在降低施工成本的同时也延长了工程的使用寿命。同时随着科学技术的发展，利用各种高科技设备来检测橡胶坝的运行，节约了人力，实现了对于橡胶坝的智能化控制，有利于橡胶坝技术的推广应用和发展。

3从工程的运行管理进行设计

1）运行管理是保证橡胶坝工程正常运行的基础，想要橡胶坝在最大程度上发挥功能，就必须提高工程的运行管理水平。例如，在设计橡胶坝工程时，务必要结合检修条件。对于北方地区，橡胶坝冬季泵房应当注意保暖设备的设计、检修爬梯的设计，以方便日后的管理和检修，同时要做好自动补水设施的布置，安装坝袋自动调平设施，低坝可采用钢纤维混凝土楔块锚固，对于坝高较高的坝袋，采用螺栓锚固更利于检修。橡胶坝前沿平面段按设计规范考虑，只留 0.8-1.0m的距离，满足不了空坝运行时的要求，对于坝高较高的橡胶坝袋，坝袋在冲水时由于受上游斜坡段的影响，经常会造成坝袋向上漂移，致使更多的水不能全部排出，这种情况，空坝运行时更为明显，因此在设计时要考虑上游空坝运行时坝袋向上倾斜的问题，留足上游平面段，而投资增加很少。

2）从程序化、规范化上进行设计。当前我国的橡胶坝数量较多，可以对橡胶坝的运行中的各项数据进行科学的统计和采集，制定规范化、程序化的橡胶坝管理流程，从而简化管理人员的工作。

4加强橡胶坝技术的研究，为橡胶坝的优化设计提供技术支撑

橡胶坝是一门涉及多学科的科学，只有不断加强橡胶坝技术的研究，橡胶坝这种新技术才会更快更好地发展。如高度大于5m的橡胶坝工程研究、设计、制造及应用考核等问题，坝袋防振动问题，充气橡胶坝的坝袋防振动装置的应用开发问题，坝袋的耐老化和耐磨损问题，坝袋的修补和维护问题，活动式橡胶坝、多功能橡胶坝的开发应用，橡胶坝自动化破冰，橡胶坝的自动化控制问题等，梯级橡胶坝塌坝时间的确定及综合调度运用等等。

5橡胶坝工程在优化设计方面存在的问题

橡胶坝工程既要满足工程运行、防洪的需要，同时还要满足工程投资及整体景观的需要，这是新时期人水和谐新理论水利工程的一大特点。

5.1设计理念站位低，设计过于简单

设计只考虑当前，不考虑长远，只满足使用，考虑其他少，造成工程满足不了今后的长远发展。

5.2设计思想保守，设计思路陈旧

设计人员图省事，对橡胶坝工程设计照抄照搬，书本怎说就怎做，比如中、边墩都是矩形的混凝土构造，显得呆头呆脑，造成设计千篇一律，工程投资过大，工程浪费严重。

5.3设计经验缺乏，设计水平低下。

设计人员了解施工工地情况少，真正走出去的少，设计人员的素质、设计水平跟不上形势发展的需要。比如坝底板高程人为确定，坝底板形式不尊重原来河道地形，山区河道和平原河道不加区分，该设深槽的不设深槽，造成工程满足使用年限少，工程过早被淘汰。

6结束语

橡胶坝是当前运用比较广泛的一种综合利用水利工程。工程建成以后，不仅能有力地促进当地经济发展，而且对自然、生态、社会环境等均能改善，产生了积极的影响。

参考文献：

[1]王家会.橡胶坝工程规划设计探讨[J].水利规划与设计，2009（06）：45-46+50.

[2]韩军.橡胶坝设计和运行管理中有关问题的探讨[J].电力学报，2006（04）：516-518.

（作者单位：河北省水利水电勘测设计研究院）