浅析橡胶坝坝袋安装及坝袋与混凝土接触面的处理
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作者: 吴志勇
摘要：橡胶坝由于造价低、工期短等优点等到了广泛的应用，但其与混凝土接触面容易产生磨损，缩减了坝袋的使用寿命，给橡胶坝的安全运行带来了隐患。本文介绍了龙游小溪滩水利枢纽工程坝袋安装工艺以及处理坝袋与混凝土接触面的一些做法及经验，以供参考。
关键词：坝袋 水磨石 镀锌钢板
橡胶坝是利用高强度纤维布及橡胶相结合，通过两者多层粘结胶合，加工成胶布，锚固在混凝土底板上形成坝袋，通过充水或空气使坝体充胀，形成挡水坝。泄洪时，放空坝袋内的水或空气，使坝袋坍落在底板上，用于行洪。橡胶坝具有造价低、结构简单，工期短等优点，但由于坝体材料性能的约束，橡胶坝坝袋存在着安全性能偏低，维护成本高，使用寿命短等缺点。
一、工程概况
小溪滩水利枢纽工程位于钱塘江中游龙游境内，衢江与灵山港汇合口下游约6.5km的衢江上。挡水建筑物有河床式电站、泵房、泄洪冲沙闸、船闸、橡胶坝。橡胶坝共8跨，坝袋采用螺栓压板锚固。
左四跨橡胶坝单跨坝长95m，最大坝高为4.5m, 4跨橡胶坝布置3个中隔墩，2个边墩，隔墩为重力式，两侧设1：1斜坡，斜坡上设锚固压板。
右四跨橡胶坝单跨坝长90m，最大坝高为3.0m，4跨橡胶坝布置3个中隔墩，2个边墩，隔墩为直墙式。
二、坝袋安装
坝袋安装主要包括坝床清理、底垫片、止水海绵、垫平片、下游保护片和上压板的安装，紧固螺母、锚固槽封锚、坝袋充水试验等工作内容。其主要施工顺序为坝床清理→展底垫片→底垫片打孔、安装→止水海绵打孔、安装→水帽安装→展坝袋→坝袋打孔、安装→垫平片安装→下游保护片安装→上压板安装→分次紧固螺母→封下游锚固槽→隔墩斜墙段坝袋打孔、安装、封锚→坝袋充水试验→分二次紧固螺母→封上游锚固槽。
1、坝床清理
根据设计及生产厂家的相关要求，坝床面需平整、无毛刺、尖角和影响今后坝袋使用寿命的其他情况。
对于坝床有突出、毛刺和尖角的部位，如上、下游锚固槽内侧边的尖角、底板粘附的砼、水泥浆、隔墩与坝袋接触面均采用磨光机进行打磨处理，把明显的尖角打磨成圆角，突出、毛刺部分予以彻底磨除；砼面凹坑处采用高标号水泥浆抹面进行处理，使其形成相对较为光滑平整的表面。锚固槽内的松动砼和杂物采用人工凿除和清理，并用水冲洗洁净，以满足坝袋和垫片的安装要求。
2、坝袋安装前检查
在坝袋安装之前，应对坝床、锚固螺栓等进行检查，主要检查项目有：
（1）检查坝床是否平整无杂物，特别是带有锐角的物质，以防止对坝袋造成破坏；
（2）检查坝床高程和尺寸、端墙倾角及锚固结构是否符合设计图纸要求；
（3）检查锚固螺栓中心线、螺栓间距及上下游螺栓中心线之间的距离等是否准确；螺栓是否垂直、螺牙是否保护完好；锚固槽内壁是否圆滑；上下压板是否带有毛刺及残留铁屑；
（4）检查充排水管、测压管管口及超压溢流管管口等是否符合设计要求；
（5）检查端墙和坝袋坍坝段是否平整光滑；
3、坝袋展开、安装和锚固
4.1坝袋展开
由于坝袋本身重量较大，因此在展开过程中应注意保护好坝袋，以免造成磨损和破坏，在展坝袋之前先铺好底垫片，这样可避免在展开时坝袋与混凝土面直接接触。
根据本工程实际，坝袋展开采用右侧固定，整体向左侧铺开的方向进行，右侧利用预先埋设在隔墩顶部的吊环和钢丝绳固定注坝袋一端，另一端利用布置在上游护坦和下游消力池内的两台1m3挖掘机和钢丝绳进行拖动，拖动时应缓慢并均匀，展坝袋由现场技术人员统一指挥。
2.2坝袋安装
（1）在清理完成的坝床上分别标出坝轴线、中心线；
（2）底垫片用人工铺设到位，使底垫片对准锚固槽后摊平并将其临时固定，在底垫片上分别标出中心线和锚固线；
（3）底垫片螺栓中心线对准预埋螺栓的中心线后即可钻孔套入螺栓，再安放止水海绵胶片，止水海绵粘在底垫片锚固螺栓相应位置上。
（4）在伸入坝袋内的冲排水管、测压管和超压溢流管等管口四周的底垫片上粘上一层橡胶片做补强处理，在底垫片上标出水帽、测压管、超压溢流管等的位置，复测无误后在各管口处挖孔并固定；
（5）坝袋铺开后应使坝袋中心线和锚固线与基础底板及底垫片上的对应线重合。若坝袋长度稍大于坝床长度，则应先将坝袋长度中心线对准坝床中心线并做临时锚固，然后在1/2坝段内量取坝袋和底板1/4长度处，也做临时锚固，如此类推使坝袋长出的部分得到均匀分布，严禁将长出的坝袋集中在一小段坝内；若坝袋稍短于坝床，则须先锚固一端，然后拖拽坝袋锚固另一端，两端均要临时固定；
（7）将坝袋螺栓孔中心线对准预埋螺栓中心线后即可钻孔套入螺栓，后将垫平片、保护片放线钻孔，依次安装上压板、垫圈、螺母，并逐个分次旋紧螺母。
2.3坝袋锚固
首先进行下游锚固槽锚固，螺母分数次紧到位后，再用C30砼进行封锚；整体按从坝袋底板中心往两侧同时进行安装，然后进行上游锚固槽锚固，螺母分数次紧到位，在充水试验后再分二次进行紧固，最后用C30砼进行封锚；整体按从坝袋底板中心往两侧同时进行安装；最后进行岸墙锚固槽锚固，锚固时先将胶布挂起、撑平，整体从下部往上部锚固。
三、坍落线位置的处理
首先我们考虑了设置橡胶垫片的方案，即在坝袋下游坍落的位置铺设一层橡胶垫片，垫片厚4mm，采用两布一胶。施工时，垫片上游同坝袋下游锚固线共用一套压板，下游采用在混凝土底板预埋螺栓或膨胀螺丝，压板固定，垫层与混凝土面采用胶水粘结。
当河水溢过坝袋时，正好落在垫片压板位置，冲击很大，加上垫片厚度较薄，经历一个汛期洪水的考验后，经检查发现，橡胶垫层严重变形，顺水流方向拉长了很多，多处折断，压板螺帽或脱落或松动，损坏严重。
鉴于设置橡胶垫片存在的缺陷，我们又考虑了另一方案，将坍落线位置的表层30cm厚混凝土改成C40高强混凝土，表面采用水磨石磨光。混凝土浇筑时，表面采用经挑选的高硬度石英石子，人工抹面。经过一周的浇水养护再用磨石机磨光。经运行检验，效果良好。
四、直墙式隔墩侧面的处理
由于直墙式橡胶坝隔墩上没有锚固线，是通过坝段充水后积压在隔墩侧面用于挡水，为了减少坝袋与隔墩表面的摩擦，我们采用了型钢龙骨加镀锌钢板板贴面的方案。
混凝土隔墩浇注达到强度后，按镀锌钢板安装的范围凿除隔墩钢筋保护层的混凝土，直至钢筋露出，凿除深度约5cm。竖向采用10号槽钢与主筋焊接，槽钢间距40cm,横向肋采用40方钢，间距25cm，主筋、槽钢焊接。为了保证镀锌钢板的焊接质量，将镀锌钢板切割成40cm×25cm的矩形，每块钢板的大小正好与骨架间距一致，保证每块钢板四周都能焊接。钢板安装由下至上进行，每焊完一行，龙骨中间采用M20水泥砂浆灌注密实。
全部钢板安装完成后，将钢板接缝全部焊满，再采用磨光机磨平焊缝，确保钢板表面光滑。
五、结语
虽然橡胶坝有着诸多优点，但由于材料安全性能限制，运行检查显得尤为重要。我们曾经就发现过泄洪过后，有鹅卵石被卷入到坝袋坍落线根部，坝袋差点被磨穿，幸好及早发现，否则后果不堪设想。为此在运行过程中，必须建立落实橡胶坝检查制度，安排专人专职负责橡胶坝运行安全。定期检查巡视，检查坝袋上游漂浮物、船只等防止划破坝袋；检查坝袋下游，尤其是塌落部分是否有块石等异物，防止戳破坝袋，注意观察橡胶坝下游水磨石有没有毛面，会不会磨损坝袋，一经发现及时修复，切忌带病工作。
参考文献：
[1]《橡胶坝设计与管理》作者：陆吾华/侯作启编 中国水利水电出版社 2005
[2]《橡胶坝工程技术指南》作者：高本虎 中国水利水电出版社 2004
[3]《橡胶坝技术规范》中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布
作者简介：
吴志勇（1980－），男，工程师，大学本科
主要从事水利水电工程施工管理及造价咨询工作
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