例谈橡胶坝设计和施工管理

例谈橡胶坝设计和施工管理
前言
某河流下游（距离铁路桥约400M）修建一座橡胶坝。

橡胶坝拦河而建，总跨度为180M，分为三跨，跨度分别为60 M，蓄水面高程为3.5M，坝高2M，采用自动化控制。

修建本工程后，将淹没滩地约17.1万M2，形成水域面积约41.4万M2。

一、工程等别及建筑物级别
根据《防洪标准》（GB5021—94）《堤防工程设计规范》（GB50286—2013）规定，防洪标准定50年一遇，堤防工程级别定为3级，相应的建筑物按3级考虑。

本工程是新街河河道中的蓄水建筑物，没有防洪要求，但布置建筑物时，必须保证防洪体系闭合。

由于橡胶坝底板高程接近于现有河床平均高程，且塌坝后，坝址处过流断面大于已有过流断面，故塌坝行洪时，不会起阻碍作用。

橡胶坝坍坝时的流量取166M3/S（P=50%，对应坝上水面高程4.0M），参照水闸最大过闸流量等级划分，工程等别为Ⅲ等，工程级别为3级。

二、工程布置原则
（1）与新街河堤防整治的要求协调一致，保证防洪体系闭合；
（2）综合考虑地形、地质、电源、对外交通、施工管理等因素，进行经济技术比较；
（3）应有利于绿化、净化环境，有利于景观布置和生态保护，方便工程建成后的运行、管理。

三、橡胶坝蓄水高程确定
根据一、二期橡胶坝址之间滩地面积及高程、淹没深度，并结合考虑已建工程，选择蓄水高程为3.5M、4.0M進行方案比较。

方案1：当蓄水高程为3.5M时，两侧河槽水面较高，滩地淹没率可达60%。

现有滩地高程大多为2.5M～3.2M之间，淹没深度为0.3M～1.0M。

建设南路（旧雅瑶桥）上游滩地较高，淹没深度大多为0.3M。

河中局部较高地段，可结合公
园整治作为湿地。

对上游的雅瑶水闸及一期橡胶坝没有影响，已建成的一期橡胶坝，蓄水高程为4.6M，一、二期橡胶坝的水面差为1.1M。

方案2：当蓄水高程为4.0M时，滩地淹没率可达90%，淹没深度为0.7M～1.1M，大部分地段淹没深度为0.8M。

与一期橡胶坝的水面差仅为0.6M。

正在进行施工的新街河二期工程，右岸部分堤段亲水平台高程为3.5M。

如果考虑蓄水面为4.0M，需加高护岸挡土墙0.5M，将增加工程投资约40万元。

经过以上比较，采用方案1，橡胶坝蓄水高程为3.5M。

根据第二章水文分析的结果，此蓄水高程相当于新街河发生1～2年一遇小流量洪水，当水面超过4.0M（相当于2年一遇洪水）时，则塌坝泄洪。

1、橡胶坝跨度选择
在确定橡胶坝跨度方案过程中，进行了两跨和三跨的比较。

方案1，两跨布置。

根据河床地形，左侧跨过新街河主槽，跨度85M，右侧跨过田美河副槽及鱼塘，跨度50M，总跨度135M，底板高程1.5M。

中间滩地宽度46M，高程由2.5M填高至4.0M。

此时，过流面积为816 M2，与天然河床过流面积814M2接近。

方案2，三跨布置。

坝址处全部采用橡胶坝，总跨度180M，底板高程1.5M，过流面积为926M2，比天然河床过流面积大一些，既满足行洪要求，也有一定的安全裕度。

考虑到坝址处河道顺直，并且是河宽最窄处，如采用两跨方案，将中间滩地填高，虽然过流面积没有减少，但从上下游河道的特性来看，在此处设岛不利于行洪。

而且跨度仅比三跨布置时减少45M，造价相差不大，故采用方案2，三跨布置。

选用三跨布置时，又进行了等跨与不等跨的比选。

如按地形采用不等跨布置，主要是根据底板高程不同，采用跨度不同。

新街河主槽处跨度80M，底板高程1.0M，坝高2.5M；田美河副槽及中间滩地跨度均为50 M，底板高程1.50M，坝高2.0M。

底板高程相差不大，但坝袋型号较多，施工复杂。

如采用等跨布置，则设计、施工、坝袋制作、控制系统布置等都较为简单，故采用等跨布置，单跨60M，总跨度180M。

2、橡胶坝底板高程确定
选择橡胶坝底板高程时，主要从不阻碍行洪方面考虑，当发生50年一遇洪水时，坝址处天然河床过流面积为814M2；底板高程为 1.5M时，过流面积为926M2（已扣除中、边墩及管理房面积）；底板高程为1.8M时，过流面积与天然河床一致。

选择底板高程为1.5M，既满足行洪要求，也有一定的安全裕度。

底板高程虽然与河床平均高程相近，但考虑到本河床断面较复杂，且中间滩地高程较高，为防止坝前淤积，影响景观效果，本次设计时，对坝址～建设南路段的滩地进行整治，降低其高程至1.0M，局部河床开阔处设小岛作为景观节点。

四、工程总体布置
1、主要建筑物设计
（1）土建部分结构布置
橡胶坝布置为三跨，跨度均为60M，坝高2M，底板高程为1.5M，景观水位为3.5M。

中墩厚2M，顶部高程为3.8M；边墩厚0.5M，顶部高程由溢流管孔口高度确定为4.0M。

两中墩处均设DN500冲砂管（电动闸阀控制），坍坝后用以排空坝前淤积的泥沙，冲砂管孔口中心高程0.75M，阀井孔口尺寸1.5×3.0M。

左岸设有管理房（含泵房），采用自动化控制。

泵房及管理房布置在新街河左侧，管理房尺寸为10×22.5M。

橡胶坝底板厚1.0M，长9.9M，其上游设抛石防冲槽（长5M，深1.2米）及砼铺盖（长15M，厚0.3M），下游设消力池（长15M，深0.6米）、海漫（长20M，厚0.6M，末端设1.5M高齿墙）及抛石防冲槽（长5M，深1.2米）。

当橡胶坝塌坝泄洪时，为防止上游刚柔性基础相交处，砼铺盖前河床土淘空而影响铺盖安全，故在铺盖前设抛石防冲槽。

底板沿顺水流向、垂直水流向设置永久缝。

顺水流向永久缝设在中墩、两边墩处，采用此布置形式时，闸室结构整体性好，适应地基不均匀沉降能力强，抗震性能好。

垂直水流向永久缝每15米设一道。

缝宽20MM，中间设橡胶止水带，并以高密度泡沫塑料板填充。

（2）坝袋及锚固结构布置
橡胶坝是一种薄壳材料，本工程采用双锚线锚固坝袋，锚固槽为混凝土锲块锚固件。

采用无搭接缝彩色坝袋，材料为两层锦纶帆布，规格为JBD2.0-1814-2（坝高2M），经纬强度分别为360KN/M及280KN/M。

坝袋顶部设排气阀，并设减振措施。

坝袋内压比为1.30。

2、施工组织设计
橡胶坝共三跨，采用纵向单边导流分二期进行施工。

首先利用新街河主槽进行导流，修筑田美河副槽截水围堰，先施工右岸二跨橡胶坝可过流后，在其上修筑纵向围堰后并修筑新街河截水围堰，施工左岸最后一跨橡胶坝。

施工围堰采用砂包砌筑，梯形断面，在迎水面采用防水编织布增强防渗。

五、施工导流
为确保橡胶坝施工工作面为干地作业状态，须在橡胶坝坝址的上下游设置围堰。

（一）导流建筑物
1开挖明渠
根据结构平面布置图，一期导流利用新街河时，须修筑纵向土方围堰，顶宽2M，边坡1：1.5，砂包护面。

根据现场情况，田美河水由新开挖的导流明渠引入新街河。

2围堰
施工围堰采用砂包砌筑，梯形断面，在迎水面采用防水编织布增强防渗。

橡胶坝施工顺序
筑围堰导流→基坑开挖→浇筑砼基础底板、岸墙、消力池（护坦）→浇筑安装橡胶坝的两条锚固槽→安装坝袋→充排水（气）管道的施工→机电设备安装→坝袋进行试充水（气）→坝袋投入运行。

（二）施工方法
1土石方工程施工
（1）清表土、土方开挖
开挖前通过测量放线确定开挖位置及范围，防止超挖。

开挖时采用挖掘机配自卸汽车外运至弃土场。

（2）回填工程
回填包括回填中粗砂和回填土二部分。

回填料用自卸汽车运到工作面或附近卸料，每层厚度控制在1M左右，由外向内填，并逐层夯实，回填砂可由水冲密实；回填土部分，为保证各工序能够连续共进，填筑采用分段、分层加土施工。

施工方法采用推土机平土，74KW履带式拖拉机碾压。

拖拉机无法施工的边角部位采用人工回填土，蛙式打夯机夯实，边角部位采用夯锤夯实。

（3）砌石工程
浆砌石采用人工砌筑，砌体强度按设计要求，砌筑施工要满足施工规范要求。

（三）混凝土工程施工
模板及钢筋在工地加工场制作，砼采用采用自拌混凝土，施工时，尽量减少搅拌机到施工现场的距离。

砼的振捣用插入式振捣器。

混凝土底板表面不得出现粗糙凹凸现象，特别是坝袋坍落段，必须平整光滑，以防磨损坝袋。

（四）橡膠坝
坝袋从工厂运到现场，首先要检查坝袋和底垫片的尺寸。

供、排水（气）管道内的杂物是否已被清除干净，并要检查接头是否漏水（气）。

底板、岸墙与坝袋接触部位的混凝土，是否平整光滑，安装场地是否清理干净。

压板和螺帽或楔块、观测管、法兰盘、安装工具等是否齐备等等，这些准备工作做好后，坝袋就位必须准确就位，顺序如下：①先将底垫片就位，对准底板上的中心线和锚固的位置，拧紧螺帽，使其临时固定于底板和岸墙（边坡）上。

②搬运坝袋就位，应先对齐下游端相应的锚线和中心线，再使其与上游端相应的锚线和中心线对齐吻合。

③为防止止水胶片在安装过程中移动，也可以将止水胶片粘在底垫片上。

④螺栓压板锚固时，螺帽与螺栓要配好套，同时对锚固压板也要按编号就位，楔块锚固时，其楔块也要编号就位。

坝袋锚固安装一般从上（下）游中心线开绐，向左右两侧展开。

六、建议
1通过整治新街河两岸堤防及橡胶坝工程，在确保防洪安全的同时，充分考虑水环境及水景观，做到岸绿、水量丰沛，但两侧居民区及工厂较多，垃圾、污水随意排放。

建议有关部门加强管理，做好截污工作，确保良好的水质。

只有水美岸绿，才能营造出优美的水环境。

2本工程橡胶坝蓄水位高程选定为3.5M，仅对建设南路下游的滩地进行初步整治。

建议今后上游河滩地整治时，降低滩地高程到2.0M左右，水深保持在1M～1.5M之间，局部较高地段可结合地形及已有树木作为天然湿地。

参考文献：
[1]防洪标准，GB5021—94.
[2]堤防工程设计规范，GB50286—2013.。