陳改改 邱丁初

（河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 河北石家莊 050021）

灤河灤縣段1號(hào)橡膠壩設(shè)計(jì)綜述

陳改改 邱丁初

（河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 河北石家莊 050021）

本文以灤河灤縣段1號(hào)橡膠壩工程為設(shè)計(jì)實(shí)例，論述了該工程的主要設(shè)計(jì)參數(shù)、防滲布置和地基處理措施，并討論了壩體曲線和底板長(zhǎng)度的計(jì)算方法，對(duì)工程實(shí)施后的工程效果進(jìn)行了分析，對(duì)工程設(shè)計(jì)人員具有一定的參考價(jià)值。

橡膠壩 設(shè)計(jì) 壩體曲線

1 工程概況

灤河灤縣段1號(hào)橡膠壩是灤河灤縣段河道防洪綜合治理一期工程的擋水建筑物，位于灤下灌區(qū)渠首進(jìn)水閘下游600m，底板中心樁號(hào)6+447，形成蓄水面積約370萬(wàn)m2。1號(hào)橡膠壩壩高3m，共布置6孔，單孔寬80m，總寬485m，設(shè)計(jì)蓄水位20.50m。工程主要由橡膠壩、泵房、供排水管道、機(jī)電設(shè)備等幾部分組成。

2 橡膠壩設(shè)計(jì)

橡膠壩是利用高分子合成材料建造的一種新型水工建筑物，20世紀(jì)50年代最初出現(xiàn)于美國(guó)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省三材、造價(jià)低、施工簡(jiǎn)單以及不阻水、自重輕和抗震性能好等特點(diǎn)，在我國(guó)得到了快速發(fā)展，近年來(lái)，隨著河道生態(tài)防洪治理的興起，橡膠壩能夠快速形成梯級(jí)水面，靈活有效的調(diào)節(jié)水位、控制流量，解決城市河道防洪與蓄水的矛盾，在北方城區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。

2.1 橡膠壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

橡膠壩主體工程主要由以下幾個(gè)部分組成：上游連接段、橡膠壩段、下游連接段。

根據(jù)河道總體設(shè)計(jì)，1號(hào)橡膠壩壩址處上游河底高程17.50m，下游河底高程17.30m，橡膠壩設(shè)計(jì)壩高3.0m，設(shè)計(jì)蓄水位20.50m，壩頂高程20.70m，底板高程高出上游河底0.2m為 17.70m，邊墩頂高程21.20m。

上游連接段鋪蓋長(zhǎng)20m，厚0.5m，鍍鋅鋼絲石籠和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)各10m。壩室段橡膠壩底板、邊墩均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)壩袋坍落尺寸確定基礎(chǔ)順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)為10.5m，底板厚0.8m，邊墩高4.3m，立墻寬1m，頂高程21.20m。下游連接段消力池長(zhǎng)10m，底板厚0.6m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，消力池末端設(shè)0.5m高尾坎。下游海漫長(zhǎng)37m，厚0.5m，前段為0.6m厚漿砌石結(jié)構(gòu)，后段為鍍鋅鋼絲石籠海漫及防沖槽。上下游翼墻頂寬0.4m，墻高4.3～4.8m，采用懸臂式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，下設(shè)0.1m厚C10素混凝土墊層。

2.2 壩體設(shè)計(jì)

橡膠壩壩袋沿軸線方向分為6孔，各壩袋之間用混凝土中墩隔開(kāi)，壩袋采用枕式直墻連接型式。根據(jù)《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行橡膠壩底板長(zhǎng)度及壩袋設(shè)計(jì)。采用充水式壩袋，內(nèi)外壓比1.3。壩袋錨固型式為螺栓壓板錨固。壩袋采用藍(lán)色錦綸帆布。

2.3 壩體曲線確定

上游壩面曲線段半徑R的計(jì)算式為：

上游壩面曲線坐標(biāo)：

上述公式將數(shù)據(jù)R＝4.0m，H1＝3.0代入Ecxel表格求得上游壩面坐標(biāo)，再查《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》（SL227-98）附錄B表B.2.2-2中Y/ H對(duì)應(yīng)的X/H值，求得下游壩面坐標(biāo)。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 1號(hào)橡膠壩上下游壩袋坐標(biāo)表

圖1 橡膠壩壩袋曲線計(jì)算示意圖

2.4 底板尺寸確定

底板結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)整體布置、擋水高度及壩體內(nèi)充排水管等結(jié)構(gòu)要求確定，厚度取1m，單向擋水橡膠壩順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度以滿足壩袋塌壩貼地及上下游檢修空間要求確定，底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度按Lbt下式計(jì)算：

式中，lu、ld為上、下游安裝檢修通道，m；L0為壩袋貼地段長(zhǎng)度，m；

L01為下游錨固線以外的壩袋坍落貼地長(zhǎng)度，m；

經(jīng)計(jì)算，底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度確定為10.5m，厚度為0.8m，滿足要求。

2.5 防滲設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)論，勘查深度范圍內(nèi)，地層巖性主要為砂卵石，根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》，按下式確定防滲長(zhǎng)度：

式中，L為防滲長(zhǎng)度(m)；

ΔH為上、下游水位差；

C為允許滲徑系數(shù)，取3.0。

計(jì)算所需的防滲長(zhǎng)度為10.2m，實(shí)際布置防滲長(zhǎng)度滿足規(guī)范要求。

2.6 地基處理

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，1號(hào)橡膠壩壩段基礎(chǔ)為細(xì)砂，建基面以下厚度為0.8～1.5m，該層判定為地震液化，局部砂土承載力偏低，對(duì)上游鋪蓋、橡膠壩底板、消力池及兩岸擋墻地基采用級(jí)配砂礫石換填至砂卵石層，換填寬度為輪廓線外1m，換填壓實(shí)要求相對(duì)密度不小于0.75，施工過(guò)程中，基礎(chǔ)局部出現(xiàn)淤泥，采用拋填塊石措施加固地基基礎(chǔ)。

3 幾點(diǎn)討論

3.1 防塌肩措施

采用堵頭式錨固的橡膠壩一般采用抬高壩肩高度措施，大部分處理措施為壩肩兩側(cè)1m范圍內(nèi)設(shè)1:10邊坡抬高壩袋，由于壩袋抬高高度有限，而且容易在抬高段中部出現(xiàn)新的塌陷缺口，為使兩端壩袋不產(chǎn)生二次塌肩現(xiàn)象，兩側(cè)壩肩加高范圍加寬至2.5m，將底板端部（靠隔墩邊墻部位）抬高25cm，以1:10的坡度與底板相接。壩肩部位壩袋平順抬高，不僅有效提高了壩肩的防塌性能，對(duì)邊墩的穩(wěn)定性也更為有利。

3.2 攔冰索設(shè)置

在橡膠壩上游垂直河道設(shè)置一道攔冰索是為了防止冬季水面結(jié)冰壓塌壩袋，考慮橡膠壩蓄水后形成水面的景觀作用，1號(hào)橡膠壩攔冰索與攔船索結(jié)合布置，防止游船在橡膠壩段由于流速加大出現(xiàn)安全事故。

3.3 下游消力池

在設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)對(duì)可能出現(xiàn)的各種水力條件及最不利水位組合情況采用底流消能公式進(jìn)行計(jì)算，由于河道縱坡較緩，過(guò)洪水時(shí)下游形成淹沒(méi)出流，1號(hào)橡膠壩可不設(shè)消能設(shè)施。為了滿足塌壩初期考慮下游水位滯后情況下下游水位極低情況下的消能，在下游設(shè)置了0.5m深消力池。工程建成后，消力池成為一個(gè)方便舒適的游泳池，成為當(dāng)?shù)赜慰偷那鍥龊萌ヌ帯?/p>

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.12.016

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1672-2469(2014)12-0046-02

陳改改（1982年—），女，工程師。