橡胶坝技术规范条文说明.DOC

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1、橡胶坝技术规范 SL227-98 条文说明中华人民共和国行业标准橡 胶 坝 技 术 规 范SL227-98条 文 说 明1999 北京1 总 则1.0.1 橡胶坝是用胶布按要求的尺寸,锚固于底板上成封闭状,用水(气)充胀形成的袋式挡水坝。它是本世纪50年代末,随着高分子合成材料工业的发展而出现的一种新型水工建筑物,其运用条件与水闸相似,用于防洪、灌溉、发电、供水、航运、挡潮等工程中。橡胶坝工程建设是指橡胶坝工程的规划、设计和施工等内容。由于橡胶坝结构新颖,使用的材料新,在其建设和管理中又不同于水闸而自成体系。为使橡胶坝工程建设和管理有章可循,根据橡胶坝的特点、使用条件和技术要求,总结30年来的

2、实践经验,统编成本规范。1.0.2 我国已建成的橡胶坝工程中坝高最高为5m,单跨长度一般为50100m,使用寿命可达20年以上。本规范仅适用于挡水高度5m及其以下的橡胶坝工程。随着合成高分子材料的发展和水利事业建设的需要,当橡胶坝高度大于5m,或坝袋结构型式有改变时,应进行试验研究,专题论证。1.0.3 橡胶坝工程的建设和其它建设项目一样有其特定的工作程序,如先计划后建设,先勘察后设计,先设计后施工,先验收后使用等。必须严格按基本设程序办事。 据统计近30年来已建成的500多座橡胶坝工程中,主要是为农业灌溉服务。工程等级多属4级或5级,故橡胶坝工程级别可参照水闸工程级别划分标准进行划分,一般划

3、分为4级或5级,重要的橡胶坝工程也可划分为3级。对于一些投资少规模小的地方性工程,根据实际情况,建成程序可以简化,但不能省略可行性论证和施工图设计。1.0.4 与橡胶坝工程建设和管理有关的标准和规范有防洪标准(GB50201-94),水闸设计规范(SD133-84),泵站设计规范(GB/T 50265-97),水闸施工规范(SL27-91),水闸技术管理规程,中小型水利水电工程地质勘察规范,水工混凝土结构设计规范(SL/T191-96),水利水电工程环境影响评价规范(SDJ 302-88),水利水电工程水文计算规范(SDJ214-83),水利建设项目经济评价规范,水利水电工程验收规程,水利水电

4、基本建设工程单元工程质量等级评定标准等。2 工 程 规 划2.1 基 本 资 料2.1.1 搜集社会、经济及环境效益等资料有如下两个作用:为编制设计、施工概预算提供依据,进行技术经济论证;结合橡胶坝工程服务特点,对工程建成后为所在地区工农业发展作出评价,如供水、发电、防洪、灌溉、航运、美化环境等。 有目的地收集工程所在地区的社会、经济及环境效益等资料,主要有如下六个方面: 1)地区经济资料包括:主要工农业产品的产量和产值、成本、供销和调运费用;工农业产品和建筑材料等的价格;国家从有关的工农业产品中征收的税利,国家在粮食、农用电以及其它有关方面的政策性补贴;地区的国民经济现状和发展规划、当地群众

5、的经济收入和增长趋势等。 2)工程规划设计指标包括:概算编制的依据和主要定额指标;可供水量、装机容量和年发电量等;与水利经济评价有关的防洪、治涝的保护范围、增加和改善的灌溉面积、增加和改善的航运里程、增加的水面面积等。 3)水利效益资料包括:防洪、治涝保护区的土地利用情况,交通运输和工业生产情况,国家、集体和个人的资财,不同典型年洪涝灾害的损失指标,历史洪涝灾情的调查资料等;灌区的作物组成,灌溉的产量、产值、成本和成本的构成以及其它技术经济指标;有关电网的电力、电量、成本和其它经济、财务指标,有关电站的技术经济指标;其它为计算城镇供水、航运、水产等效益所需的经济、财务指标资料。 4)年运行费用

6、资料包括:有关部门对燃料动力费、维修费、管理费等的规定;已有工程实际支付的年运行费和盈亏情况;有关税收、折旧等年费用的规定。 5)有关部门关于经济分析和财务分析的规定及参考资料。对搜集的资料,应按照经济评价的要求,系统地进行整理和分析。6)环境影响评价包括:无本工程的自然景观、人文地理、生态环境状况、存在的主要问题和发展趋势;工程兴建后可能引起的环境因素变化等。2.2 坝 址 选 择2.2.2 坝址宜选在过坝水流流态平顺及河床岸坡稳定的河段,这不仅避免发生波状水跃和折冲水流、防止有害的冲刷和淤积,而且使过坝水流平稳,减轻坝袋振动及磨损,延长坝袋使用寿命。据调查和实际工程观测在河流弯道附近建橡胶

7、坝,过坝水流很不平稳,坝袋易发生振动,加剧坝袋磨损,影响坝袋使用寿命。如果在河床、岸坡不稳定的河段建坝,将增加维护费用。因此,在选择坝址时,必须在坝址上、下游均有一定长度的平直段。同时,要充分考虑到河床或河岸的变化特点,要估计建坝后对于原有河道可能产生的影响。2.2.3 橡胶坝的特点之一是跨度大,一般可不设检修闸门。坝址选择要考虑建坝后检修方便。基础底板不宜低于河床,防止在坍坝泄洪时,坝袋被泥沙覆盖,管理维修困难。因此,在满足泄洪断面的情况下,将基础底板适当抬高是适宜的。坝址宜选择在水流过坝后有一陡坡段,泥沙容易排泄,以减轻坝袋振动和磨损。2.3 工程规模及枢纽布置2.3.2 橡胶坝整个工程结

8、构是由三部分组成的:基础土建部分:包括基础底板、边墩(岸墙)、中墩(多跨式)、上下游翼墙、上下游护坡、上游防渗铺盖或截渗墙、下游消力池、海漫等;坝体(即橡胶坝袋)。控制和安全观测系统:包括充胀和坍落坝 体的充排设备、安全及检测装置。 在进行橡胶坝总体布置时,除考虑一般水工建筑物的要求外,还必须考虑橡胶坝本身的特点和使用条件,布置型式有如下几种: 1)建在溢流堰或溢洪道上的橡胶坝,坝后紧接陡坡段,无下游回流顶托,无需布置上游的防渗铺盖和下游的消力设备。如建在奥氏溢流堰顶上的橡胶坝,基础底板可呈曲面,不需改变原溢流堰顶的结构。由于堰顶宽度很窄,故宜采用充气式橡胶坝。建在溢洪道上的橡胶坝运行情况是最

9、好的。因为在洪水期,大量推移质已在水库沉积,即使有漂浮物过坝,因有过坝水层和堰顶急流,不容易产生磨损坝袋现象;枯水期,上下游均无水,有利于对坝袋的全面检修。2)建在平原河道橡胶坝。平原河道水流比较平稳,河流断面较宽,充分发挥橡胶坝跨度大、阻力小的优点。 建在平原河道的橡胶坝,在运用时要注意过坝水流与下游水深的关系,认真布置消能设施,防止河床和河岸的冲刷,尽可能避免产生坝袋振动磨损。 北方的一些河床型式,一般都有深水河槽适宜建橡胶坝,因为泄洪时,坍坝后仍保持原泄洪断面。当河道断面很宽时,为了运用方便则可布置中墩,使橡胶坝分成几段。橡胶坝的闸墩长度和外形轮廓应使过坝水流平稳,减小侧向收缩和避免产生

10、旋涡。如果橡胶坝闸墩设计过短,使闸墩两侧形成很大旋涡,闸墩下游水流相互撞击,回流冲击坝袋,造成坝袋的振动磨损导致破坏。 3)建在山区河道橡胶坝。山区河道的特点是坡陡流急,含大量推移质,水流过坝容易使坝袋产生振动拍打,造成磨损破裂。布置时要把基础底板适当抬高,改善上下游水面的衔接,使过坝沙卵石不易随水流卷入坝袋下面。一般在底板与下游河床之间常用1:21:4的陡坡段连接。对建在山区河道上的橡胶坝,不仅设计要精心,而且要加强对橡胶坝袋振动磨损的观测,及时修补。2.3.3 坝长的确定,应满足校核流量时上游水位不超过防洪限制水位,下游单宽泄流量不超过允许单宽泄流量。 如果单宽流量较大时,必须加强下游消能

11、防冲设施。在工程管理运行中摸索单宽流量与坝袋振动的关系。用调节坝高来控制单宽流量,以避免坝袋振动和下游河床的冲刷。 考虑坝袋运输安装、检修方便以及运行管理要求,单跨最大长度在100m以内为宜。对冰凌等漂浮物较多的河段,单跨在2030m为宜。 多段式橡胶坝,坝长是指所有坝袋长度之和。2.3.4 充坝的水源水量应有保证,且水质好,无污染,少泥沙,必要时可建蓄水池沉淀泥沙。另外,也可考虑在引水口一侧布置冲沙闸或调节闸控制引水量。2.3.5 橡胶坝是薄壁柔性结构,由于坝袋内压力变化及坝上下游水位变化等原因,引起坝体变形,坝高也随着发生变化,在不同条件下,坝高概念是不一样的。根据建坝用途,运行中坝高可以

12、随意调节,以满足需要。 设计坝高,是指上游为设计水位,坝下游水位为零时的坝高。在设计坝高时的坝袋内压为设计内压。确定设计坝高时应考虑坝袋坍肩和褶皱处溢水的影响。 橡胶坝的泄流量,按附录A的公式计算。2.3.6 坝底板高程与运用要求及坝袋检修有着密切的关系。坝底板高程定得低些,可以加大泄流量,但坝袋高度增加,相应坝袋周长加长,坝袋检修条件差。因此,在不影响泄流情况下,特别是在山区推移质较严重的河道上,底板比河床略高较为有利,可防止过坝推移质泥沙随水流卷入坝袋底部从而减轻坝袋的磨损,坝底板高程比上游河床地形平均高程适当抬高0.20.4m。底板厚度常采用0.50.8m。底板宽度应满足坝袋坍落线的宽度

13、要求,并于上下游留足安装检修的交通道。底板顺水流方向设永久缝,缝距根据具体情况确定。沉陷缝应有一定的宽度,以免不均匀沉陷发生互相挤压。在防渗段的沉陷缝内必须设止水,以保证防渗段的连续性。底板前后两端需设齿墙,齿墙深度一般为0.52m。2.3.8 橡胶坝泄流有三种流态: 1)橡胶坝全部坍落,袋面行洪,水流比较平稳,流速与原河床流速相近。 2)橡胶坝全部充起,顶部类似实用堰。当坝顶开始溢流时,下游水深很浅甚至无水,水流连接条件不利,随着溢流量的增加,下游水深逐渐提高,形成水跃。水跃有一定程度的淹没,对消能有利;但当坝下游护坦与底板高程齐平时,下游坝脚处易产生局部负压区,使坝袋振动。 3)橡胶坝未充

14、到设计高度,或在坍落过程中,坝型类似于宽顶堰,坝顶溢流时,水流具有两个自由表面的跌差:一个在上游面的顶端,一个在下游面的顶尾。如淹没式宽顶堰,则只有一个自由表面跌差。 坝下游连接及消能方式:建在溢洪道上的橡胶坝,无需另设消能设施。建在河渠上的橡胶坝,基本采用底流式水跃消能。消力池与底板之间采用陡坡段连接,坡度为1:31:4。如基坑开挖有困难时,坝下游护坦与底板高程齐平,护坦的设置范围,应根据计算综合分析决定。2.3.11 多跨橡胶坝应用中墩分开,距离由单跨长度定。墩厚不小于0.5m,以便布置超压溢流管;墩高应大于坝顶溢流时的水头;墩长大于坝袋工作状态时的长度,但宜小于底板长度0.51.0m。

15、橡胶坝与其它水工建筑物结合时,中墩长度应与上游铺盖和下游消力池长度一样。3 工 程 设 计3.1 坝 袋3.1.1 橡胶坝按充胀介质可分为充水式、充气式。充水橡胶坝在坝顶溢流时袋形比较稳定,过水均匀,对下游冲刷较小;由于气体具有较大的压缩性,充气橡胶坝在坝顶溢流时,出现凹口现象,水流集中,对下游河道冲刷较强。在有冰冻的地区,充气橡胶坝内的介质没有冰冻问题;充水橡胶坝不具备这一优点。充气橡胶坝气密性要求高;充水橡胶坝这方面的要求相对低些。充气橡胶坝比充水橡胶坝工程投资低。在选择方案时应根据运用要求和工作条件,考虑上面的优缺点选择适当坝型。3.1.2 橡胶坝经常在宽河道上使用,除经济效益明显,管理

16、方便外,景观优美,壮观雄伟,也是一大优点。但单个坝袋过长会带来一系列的问题,如加工不便,运输困难,安装难度大,充坝时间长,不利检修等。因而在宽河道或溢洪道上修建橡胶坝时,选择过长坝袋要认真论证。 在直立岸墙的情况下,宜优先采用坝袋袋壁几乎不产生纬向应力的堵头式结构。3.1.4 设计内压比a=H0/H1,其中H0为坝袋内压水头,H1 为设计坝高。 根据调查,设计充水式橡胶观采用的内压比最低为1.25,大多数选取的范围是1.31.6。充气橡胶坝的内压比选取的范围为 0.751.10。 从运用角度出发,在没有特别要求时,内压比无须选择太大。从强度角度讲,坝高较小时,强度的选择基本不受材料限制,内 压

17、比选择幅度很大,为节省坝袋材料,可选取较大值。而高坝的强度选择受材料限制很大,宜选取较小值。在内压比选择幅度较大时,内压比的选择应经技术经济比较。3.1.5 坝袋强度设计安全系数为坝袋抗拉强度与坝袋设计计算强度之比。 北京右安门橡胶坝强度设计安全系数取4.0,而且该坝正常运行22年后才拆掉,说明安全系数的取值对于右安门橡胶坝是可行的。但是,右安门橡胶坝能够运行22年与它的良好的工作条件不无关系。如长期低坝过水运行,很少把坝充至设计坝高,坝袋的受力条件极好。由于坝上长期过水,夏季少受热,对防止热空气老化与防紫外线老化也很有好处。冬季过水防止了冰冻,冰冻与冰压力对坝袋的影响也不大。总之,右安门橡胶

18、坝的运用条件对延长观的使用寿命极为有利。因而,在研究右安门橡胶坝成功经验的同时,还应考虑其使用条件与一般橡胶坝使用条件的差别,以使坝袋强度设计安全系数不致定得太低。 据调查近年来已修建的橡胶坝强度设计安全系数的选取多大于6. 0,只有极个别的工程因材料强度达不到要求,才不得不把安全系数降到6.0以下。因而把强度设计安全系数的下限定为6.0是可行的。 充气式橡胶坝国内建的不多,日本是已建充气橡胶坝最多的国家,这里考虑采用日本橡胶坝的坝袋强度设计安全系数,取值应不小于8.0。 确定坝袋纬向强度设计安全系数的方法是一种经验的和近似的方法。根据试验结果分析,堵头式坝纬向强度设计安全系数可按径向强度设计

19、安全系数的0.5倍选取。橡胶坝坝体纵断面采用梯形或矩形布置,在边墙、边坡采用压板锚固时,纬向强度设计安全系数取用径向强度设计安全系数的0.81.0倍。 在确定坝袋强度安全系数时还应考虑下列因素:坝袋胶布材料加工制成胶布时强度损失一般达15%25%左右,并且材料强度存在不均匀性;坝袋在使用过程中因老化所造成的强度损失,以及工程规模和重要性等。3.1.6 由于本条篇幅较长,列入附录B。坝袋实际运行状况有多种,但对设计结果起控制作用的是坝上游水深等于坝高,坝下游无水的状况。此时,坝袋径向所受拉力最大,故此种状况作为设计状况。附录B只就设计状况列出数解法的计算公式及计算表。 与“橡胶坝技术指南”相比,

20、修正了充气式坝袋设计参数表中部分计算结果。为精确地描述坝袋外形,准确地给出坝袋堵头的轮廓尺寸,附录B给出充水式橡胶坝与充气式橡胶坝坝面曲线部分的坐标表,设计时可直接使用坐标绘制坝袋外形。使用坐标绘制的坝袋外形可达到准确的效果,而且便于制做放线。3.1.7 橡胶坝袋应满足下列构造要求: 1)在胶布加工条件许可的情况下,应尽量选用布幅较大的帆布。 2)坝袋胶布的帆布层数不宜超过三层。 3)坝袋胶布各层胶的厚度宜参照表C.0.2选取。 4)在有推移质的河道上,坝袋宜考虑缓冲垫层设计。 5)坝袋胶布布幅间的搭接强度应大于坝袋纬向设计强度。搭接方法应与胶布制做厂家商定,搭接强度须经试验验证,并应保证坝袋

21、锚固安装有良好的止水效果。在坝体纵断面为矩形布置,且选用堵头结构时,可选用平搭接或无搭接坝袋。 6)充水橡胶坝坝顶须设排气阀。 7)充水橡胶坝应设安全溢流装置。充气橡胶坝应设压力监测设备监测充气压力。 8)坝袋与底板的连接可采用双锚线锚固或单锚线锚固,充水坝宜优先采用双锚线锚固,充气坝宜优先采用单锚线锚固。 9)采用双线锚固的橡胶观应设底垫片,底垫片应不漏水并具有一定的抗拉强度。 10)坝体纵断面为矩形布置时,宜优先采用坝袋与岸墙无锚固的堵头式结构。 11)坝体纵断面为梯形布置时,两端坝顶以略高于设计坝高为宜,两端坝高可取设计坝高的1.1-1.2倍。3.2 锚 固 结 构3.2.1 橡胶坝锚固

22、的作用,是用锚固构件将坝袋胶布固定在承载底板和端墙(或边坡)上,形成一个封闭袋囊。因此,锚固是橡胶坝能否稳定起到挡水作用的关键部位,其构件必须满足设计的强度和耐久性,达到牢固可靠和严密不透水(气)的要求。 锚固结构型式有以下三类: 1)螺栓压板式锚固的锚固构件由螺栓和压板组成。按锚紧坝袋的方式可分为穿孔锚固和不穿孔锚固。穿孔锚固是在锚固部位将坝袋穿孔套进预埋的地脚螺栓,用压板锚紧。穿孔锚固的优点是胶布和锚件所需长度较短,约为不穿孔锚固长度的一半。施工安装和拆卸检修方便。缺点是锚固部位要穿孔,在孔的周边要补强,以防应力集中将坝袋断裂。另外,穿孔锚固是靠螺栓和钢压板锚紧,其构件在污水河道中使用,容

23、易锈蚀而失效。不穿孔锚固是将锚固部位的胶布用一根压轴卷起或塞入锚固槽内,用压板压紧。锚固部位的压轴材料可用圆木或钢管。优点是不需在坝袋上打孔和补强,锚固长度相对较长,施工安装费工。按使用的压板材料分为不锈钢、普通钢、铸铁和钢筋混凝土压板等。为防止锈蚀,螺栓应用不锈钢材料,若用普通钢应经过防锈蚀处理,如镀锌等。因细纹螺栓在运用中易于滑扣,应采用粗纹较好。 2)楔块挤压式锚固。楔块挤压式锚固系由前楔块、后楔块和压轴组成。锚固槽有靴形和梯形两种,施工时用压轴将坝袋胶布卷塞人槽中,用楔块济紧。由于锚固槽内受力比较复杂,坝袋安装时,锚固槽受楔块挤压,这个挤压力很难估算。坝袋充胀后,锚固槽受到坝袋拉力作用

24、带动前楔块上升,槽前壁受到摩擦力,同时带动压轴挤压前楔块,其作用结果是挤压后楔块向上位移。总之,楔块挤压式锚固计算比较复杂,重要工程应由锚固结构试验确定。 3)胶囊充水锚固。胶囊充水锚固是用胶布做成胶囊,胶囊内充水或充气将坝袋挤紧,制造全部工厂化,拆装方便,止水性好。3.2.3 锚固线布置分为单线锚固和双线锚固。单线锚固只有上游一条锚固线,锚线短,锚固件少,但多费坝袋胶布,低坝和充气坝多采用单线锚固。由于单线锚固仅在上游侧锚固,坝袋可动范围大,对坝袋防振防磨不利,尤其在坝顶溢流时,有可能在下游坝脚处产生负压,将泥沙吸进坝袋底部,造成坝袋磨损。双线锚固是将胶布分别锚固于四周,锚线长,锚固件多,安

25、装工作量大,相应地处理密封的工作量也大,但由于其四周锚固,坝袋可动范围小,于坝袋防振防磨有利。另外在上下游锚固线间可用纯胶片代替坝袋胶布防渗,从而节省胶布约三分之一。 在沿海潮区,由于河水位和海水位经常变动,可采用对称双线布置。对有双向挡水任务的橡胶坝,也宜双线锚固布置。 双线布置时,两条锚固线在底板上的距离为设计条件下计算的上下游坝袋贴地长度,最好锚固在底板的同一高程上。 若岸墙为直墙,则采用堵头式坝袋,两端锚固线仍布置在底板两端。若为斜坡,为改善底板与岸墙转角处坝袋的折皱及应力状态,根据堤防或岸墙断面,多设渐变爬坡段,使成斜坡连接。 斜坡部分的锚固,其锚线最好按坝袋设计充涨断面在斜坡上的空

26、间投影形成的空间曲线形状布置,但这样坝袋须加工成曲线形,锚固件也应做成曲线形,加工安装困难,故上游侧多采用相切于坝袋设计外形的折线布置,下游侧成直线布置。上游锚线在边坡上要延长一段,以便在坝袋充涨时减少纬向应力,经过试验并根据工程实践经验,坝端坝高一般可取1.l1.2倍设计坝高。3.2.4 橡胶坝的锚固是保证坝袋安全的重要环节,对于重要的橡胶坝工程,应做锚固结构试验。通过试验对坝袋材料强度、锚固槽及锚固构件的设计、加工以及安装工艺等进行现场原体试验。试验方法和要求应遵循有关模型试验规程规范的规定。3.3 控 制 系 统3.3.1 橡胶坝充、坍坝时间的选用应根据工程的具体运用条件确平,管径不得小

27、于坝袋充水管管径。溢流管的出口形式有直筒式和弯曲式,为防止洪水倒灌,可设阀门控制。对堵头式充水橡胶坝,在坝袋的两端顶部装设排气帽。 2)对建在山区河道或水库溢洪道上有突发洪水出现的充水橡胶坝以及重要的橡胶坝,若不能及时坍坝,将可能出现坝袋超压破裂或库区淹没的问题,故提出采用自动坍坝装置如虹吸管。该装置国外使用较多,我国的广东也使用过,效果较好。 3)充气橡胶坝必须设置安全排气阀,以防坝袋超压破坏,有条件时还可以设置水封管或U型管。3.4.2 观测装置设置 1)为准确掌握橡胶坝上、下游水位及坝袋内压情况,以便为控制运用及管理提供准确的依据,有条件时,宜设置上、下游水位及坝袋内压观测装置。 2)上

28、、下游水位观测简单的方法是采用水位标尺,也可采用连通管接至控制室从玻璃管或塑料管读取,随着我国水利事业管理水平的提高,我国的一些橡胶坝工程已开始采用计算机自控系统,此时水位监测应采用自动水位传感器。3)坝袋内压观测,充水橡胶坝一般采用连接管接至控制室从玻璃管或塑料管读取,充气橡胶坝可直接利用压力表读取,当采用计算机自控系统时,应采用压力传感器。3.5 土 建 工 程3.5.2 橡胶坝的土建工程设计与水闸基本相同,应根据坝的设计条件、水工布置分别验算建筑物的强度及防渗、抗滑稳定。3.5.3 作用在橡胶坝上的各种荷载可参照水闸设计规范进行计算。3.5.4 橡胶坝底板(包括边坡底板)是橡胶坝工程的关

29、键部位,设计中可按如下步骤进行。 1)底板顺水流方向长度的确定 底板顺水流方向的长度按下式计算:当单向坍落时Ld= L+L1+ L2+ L3 (3.5.4-1)当双向坍落时(此时对称布置)Ld= L+l1+l2+2l3 (3.5.4-2)l3=L0/2L (3.5.4-3)式中 Ld底板顺水流方向长度,m; L坝袋底垫片有效长度,m; l1、l2上、下游安装、检修通道,一般取 0.51.0m; l2坝袋坍落贴地长度,m; L0为坝袋的有效周长。 2)坝袋底板(包括边坡底板)的应力分析可按弹性地基梁进行计算。计算时应根据不同的地质条件及结构分缝情况,分别计算底板及边坡底板的纵向及横向强度。 3)

30、坝袋底板的防渗长度、沿基础底面的抗滑稳定、坝底板的平均基底压力、最大压力和最小压力可分别参照水闸设计规范进行计算。 4)岸墙(中墩)是橡胶坝在左、右岸进行锚固和充胀坝袋成密封状的重要部分。岸墙(中墩)的设计高度应首先满足坝袋锚固布置的要求,同时高于坝顶溢流时最大溢流水位。岸墙(中墩)有斜坡式和直墙式,在天然河渠中建橡胶坝,为保持原有过水断面,通常用斜坡式,边坡一般在1:2以上,以减小坡脚处坝袋的折皱;在已建水库溢洪道上或无行洪要求的河、渠上建橡胶坝可采用直墙式。岸墙(中墩)的计算与底板基本相同,各种值况下的平均基底压力应不大于地基容许承载力;基底压力的最大值与最小值之比以及抗滑安全系数都不小于

31、规定的容许值。3.5.5 橡胶坝因对基础承载力的要求不高,一般土基已能满足要求,当出现淤泥质土基时,一般采用换土垫层法进行基础处理较为经济,施工也较方便。换土垫层厚一般采用1.52.0m。3.5.6 为保证上、下游边坡不受水流冲刷,需要进行护坡。当橡胶坝的断面为梯形时,上、下游边坡应与坝身段一致;当橡胶坝的断面为矩形时,坡比应根据河岸土质情况计算确定。边坡一般采用浆砌或干砌块石护砌,护砌高度应与可能达到的高水位加上风浪爬高,护砌长度一般超过防冲槽2.0m左右。3.5.7 橡胶坝的消能防冲设计应综合考虑消能防冲及坝袋振动、磨损等因素。一般分以下几个步骤进行。 1)水流衔接状态的判断。坍坝时应根据

32、溢流水深、流量、水位差、下游水深、流速等因素,计算收缩断面水深hc的共轭水深hc ,将其与下游水深入进行比较。当ht hc 时,产生淹没水跃,无须设消力池;当ht=hc 时,产生临界水跃;当hthc 时,产生远驱式水跃,须设消力地。 根据橡胶坝运行时的外形变化、水流衔接状态,经与同类水闸消能防冲计算比较,在泄量相同的条件下,橡胶坝一般可不设消力地,可在同一高程采用底板和护坦的消能形式。为着检修安装的方便,习惯上将底板抬高0.3m左右,在底板与护坦间采用1:21:4斜坡连接,以使砂石等顺利排到下游,这种布置型式有利于减小坝袋振动及磨损,较多使用。当下游水深ht 小于共轭水深hc 时,应设消力池。

33、 2)消能防冲设施。消能防冲设计包括护坦(消力池)、海漫。护坦、海漫的计算可参照水闸设计规范进行。 护坦一般采用混凝土结构,其厚度一般为0.30.5m。海漫一般采用浆砌石、干砌石或铅丝石笼,其厚度一般为0.30.5m。 3)铺盖。铺盖的作用一方面是增加防渗长度,减小底板场压力,同时也可以防止上游河底冲刷。铺盖常采用混凝土或粘土结构,铺盖的长度应满足防渗长度要求,铺盖的厚度视不同材料而定,一般混凝土铺盖厚0.3m,粘土铺盖厚不小于0.5m。 4)排水设施。减少底板扬压力的另一种措施是设置排水,由防渗设计综合考虑后确定排水的位置。排水的起始点便是防渗段的终点。 排水设施一般用直径 12cm的卵石、

34、砾石、碎石等做成,平铺在地基上,厚度0.20.6m。排水设施和地基土壤接触处容易发生破坏,应予注意。 铺盖下设的反滤层其要求和设计计算应按照碾压式土石坝设计规范规定执行。3.5.8 充气橡胶坝在坍坝时,在坝顶局部有凹口现象产生,在此处产生的单宽流量,远大于按充水坝坍坝,坝体均匀下降时计算的单宽流量,且发生凹口现象的位置并不固定,设计时应予以考虑。 对于重要的橡胶坝工程,宜通过模型试验确定凹口发生的条件、位置,据以确定消能防冲措施。3.5.11 采用堵头式锚固的橡胶坝,充坝时在坝袋和边墙(中墩)结合部位出现坍肩现象,引起局部溢流,影响橡胶坝的正常运行。在工程上常采取将边墙(中墩)与坝袋接触部位的

35、混凝土做得尽量光滑、端部底板局部抬高等办法来消除坍肩影响。4 施工安装4.1 一 般 规 定4.1.24.1.3 橡胶坝工程的施工包括:坝袋的制造(在工厂进行)安装和土建两部分。在制定施工计划时,应注重以下几点: 1)施工围堰及导流措施。坝址上游如有支汊或与之相连接的湖泊、河网可以调节水流,应进行比较,能利用的则加以利用,作为施工导流措施。 上下游横向围堰宜与水流方向垂直,纵向围堰应与水流方向平行布置。围堰及导流渠施工应满足过流、抗得稳定与防渗要求。迎水坡面还应考虑风浪、冰凌的壅高及设防措施。 施工围堰的内坡脚线与基坑边线应留有适当距离,以便于施工操作、排水、防渗和抢险。 2)施工道路按临时或

36、永久性考虑,视需要而定。 3)各种建筑材料、机械设备的安放地点,钢材、木材仓库及预制构件的场地,交通、水、电线路以及开挖基坑土方的堆放位置等,都要统一安排场地,专人负责,做到既能加快施工进度,又能节省劳动量和有利于施工安全。4.1.6 为确保橡胶坝工程施工质量,施工单位应建立质量保证体系,建设单位应建立质量检查体系。两者各司其职,不能互相代替。 质量控制应根据国家和部颁发的有关标准及工程设计的施工图和技术要求,以及施工规定等进行。 施工过程中的质量问题及其处理经过和遗留问题,施工人员必须如实记录;对重大质量事故的处理,施工单位应会同建设、设计、质检部门查清原因,提出补救措施,及时处理,并应提出

37、专门的书面报告。 建议采用照相进行施工质量管理。自工程开始前至各施工阶段,对工程施工现场照相留作记录,这可以作为隐蔽工程施工情况确认和检查资料,不在现场时也可通过照片确认施工质量,同时亦可作为其它橡胶坝工程施工的示范。照片记录宜做到以下几点:用照相确认每一有关临时工种的施工质量;如遇事故时应将情况照下来;把质量管理(地基处理、混凝土强度、锚固结构、坝袋安装、控制与安全系统安装等)的实况照下来;坝袋制作、尺寸、强度的管理情况;隐蔽工程要注意照相;应能确认照相部位和尺寸;照相部位须注明以下几点:工种及名称、测定点、设计尺寸、实测尺寸;照片应按施工日期、工种、施工顺序进行整理后贴在相册上;中间检查和

38、竣工检查时应将相册作为确认施工质量的资料。4.2 土建工程施工4.2.1 土建工程施工应注意以下几点: 1)基坑开挖宜在准备工作就绪后进行,开挖至离设计高程还有200300mm时,应用人工开挖平整至设计高程,然后浇筑混凝土。在开挖过程中,对于降雨积水或地下水渗漏,必须及时抽干,不得长期积水;若地基不满足设计要求,要开挖进行处理,并防止产生局部沉陷,影响工程质量和安全。侧墙开挖要严防塌方,以免影响工期。2)泵房施工及设备安装宜参照泵站施工规范要求进行,并注意防渗要求,使橡胶坝能正常运行操作。 3)土建项目的施工技术要求,可参照水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准(一)、(七)中有关规定执

39、行,施工方法可参照水闸施工规范中有关要求进行。4.2.2 橡胶坝基础底板的施工要求与水闸相同,但对特殊部位有其独特的要求。坝袋起落时与混凝土表面接触处要求光滑,以减少由于水流脉动、波浪冲击的影响而使坝袋产生振动磨损。同时,由于锚固槽处局部有凹凸,与坝袋接触处应认真检查,有棱角的去掉磨滑。4.2.3 锚固施工中应注意如下两点: 1)螺栓压板锚固的施工。在预埋螺栓时,可采用活动木夹板固定螺栓位置,用经纬仪测量,螺栓中心线要求成一直线。用水准仪测定螺栓高度,无误差后用木支撑将活动木夹板固定于槽内,再用一根钢筋将所有的钢筋和两侧预埋件焊接在一起,使螺栓首先牢固不动,然后才可向槽内浇筑混凝土。混凝土浇筑

40、一般分为两期,一期混凝土浇筑至距锚固槽底100mm时,应测量螺栓中心位置高程和间距,发现误差及时纠正。二期混凝土浇筑后,在混凝土初凝前再次进行校核工作。压板除按设计尺寸制造外,还要制备少量尺寸不规格的压板,以适用于拐角等特殊部位。2)楔块锚固和胶囊充水锚固。必须在基础底板上设置锚固槽,槽的尺寸允许偏差为5mm,槽口线和槽底线一定要直,槽壁要求光滑平整无凸凹现象。为了便于掌握上述标准,可采用二期混凝土施工。二期混凝土预留的范围可宽一些。浇筑混凝土楔块,要严格控制尺寸,允许偏差为 2mm;特别应保证所有直立面垂直;前楔块与后楔块的斜面必须吻合,其斜坡角度一般取75左右。4.3 控制、安全和观测系统

41、施工4.3.1 控制系统由水泵(鼓风机或空压机)、机电设备、传感器、管道和阀门等组成。这个系统的施工安装要求较高,任何部位漏水(气)都会影响坝袋的使用,在安装中应注意下列事项: 1)所有闸阀在安装前,都要做压力试验,不漏水(气)才能安装使用。所有仪表在安装前应经调校。 2)充水式橡胶坝的管道大部分用钢管,其弯头、三通和闸阀的连接处均用法兰、橡胶圈止水连接,尽可能用厂家产品。管道在底板分缝处,应加橡胶伸缩节与固定法兰连接。 3)充气式橡胶坝的管道均采用无缝钢管,为节省管道,进气和排气管路可采用一条主供、排气管。管与管之间尽可能用法兰连接,坝袋内支管与坝袋内总管连接采用三通或弯头。排气管道上设置安

42、全阀,当主供气管内压力超过设计压力时开始动作,以防坝袋超压破坏。另外要在管道上设置压力表,以监测坝袋内压力,总管与支管均设阀门控制。4.3.2 安全装置施工与安装必须符合设计(精度)要求,确保施工安装质量,运用灵活可靠。 1)安全系统由超压溢流孔、安全阀、压力表、排气孔等组成,该系统的施工要求严密,不得有漏水(气)现象。 2)密封性高的设备都要在安装前进行调试,符合设计要求方能安装使用。3)安全装置应设置在控制室内或控制室旁,以利随时控制。 4)超压管的设置,其超压排水(气)能力应大于或等于进坝的供水(气)量。4.3.3 观测系统由压力表、内压检测、上下游水位观测装置等组成,其设计和施工应注意

43、以下几点: 1)施工安装时一定要掌握仪器精度,要保证其灵活性、可靠性和安全性。 2)坝袋内压的观测要求独立管理,直接从坝内引管观测,上、下游水位观测要求独立埋管引水,取水点尽量离上下游远点。3)坝袋的经纬向拉力观测,要求厂家提供坝袋胶布的伸长率曲线。4.4 坝 袋 安 装4.4.2 橡胶坝工程的损坏大都是由于坝袋质量问题而引起的,坝袋质量已成为橡胶坝工程推广应用的制约因素。现橡胶坝袋还无国家或行业的产品标准,各坝袋生产厂家根据各自的企业标准生产。为严格保证坝袋制作质量,坝袋出厂时必须附有经过国家计量认证的权威检测机构出具的具有法律效力的坝袋产品检验报告。4.4.3 坝袋安装顺序和锚固施工步骤

44、1)底垫片就位(指双锚线型坝袋):对准底板上的中心线和锚固线的位置,将底垫片临时固定于底板锚固槽内和岸墙上,按设计位置开挖进出水口和安装水帽,孔口垫片的四周作补强处理,补强范围为孔径的3倍以上;为避免止水胶片在安装过程中移动,最好将止水胶片粘贴在底垫片上。 2)坝袋就位:底垫片就位后,将坝袋胶布平铺在底垫片上,先对齐下游端相应的锚固线和中心线,再使其与上游端锚固线和中心线对齐吻合。 3)双锚线锚固型坝袋安装:按先下游,后上游,最后岸墙的顺序进行。先从下游底板中心线开始,向左右两侧同时安装,下游锚固好后,将坝袋胶布翻向下游,安装导水胶管,然后再将胶布翻向上游,对准上游锚固中心线,从底板中心线开始

45、向左右两侧同时安装。锚固两侧边墙时,须将坝袋布挂起撑平,从下部向上部锚固。 4)单锚线锚固型坝袋的安装:单线锚固只有上游一条锚固线,锚固时从底板中心线开始,向两侧同时安装。先安装底层,装设水帽及导水胶管,放置止水胶,再安装面层胶布。 5)堵头式橡胶坝袋的安装:先将两侧堵头裙脚锚固好;从底板中线开始,向两侧连续安装锚固。为了避免误差集中在一个小段上,坝袋产生褶皱,不论采用何种方法锚固,锚固时必须严格控制误差的平均分配。 6)螺栓压板锚固施工步骤:压板要首尾对齐,不平整时要用橡胶片垫平;上螺帽时,要进行多次拧紧,坝袋充水试验后,再次拧紧螺帽;上螺帽时宜用扭力扳手,按设定的扭力矩逐个螺栓进行拧紧;卷

46、入的压轴(木芯或钢管)的对接缝应与压板接缝处错开,以免出现软缝,造成局部漏水。 7)混凝土楔块锚固施工步骤:将坝袋胶布与底垫片卷入木芯,推至锚固糟的半圆形小增内;逐个放入前楔块,一个前楔块在两头处打入木楔块,在前楔块中间放入后楔块,用大铁锤边打木楔块,边打后楔块,反复敲打使后楔块达到设计深度并挤紧时,才将木楔块撬起换上另两块后楔块,如此反复进行;当锚固到岸墙与底板转角处,应以锚固槽底高程为控制点,坝袋胶布可在此处放宽 300mm左右,这样坝袋胶布就可以满足槽底最大弧度要求。 8)胶囊充水锚固:将底垫片、海绵止水胶条和坝袋胶布放入锚固槽后,随之将胶囊置于坝袋胶布之间,整理平顺后即向胶囊内充水,边充水边用钝头棍振捣胶囊,使坝袋胶布与锚固槽壁紧贴密实,待胶囊水压达到设计压力时,即可向坝袋内充水,进行试验。5 运 行 管 理5.1 一 般 规 定5.1.1 橡胶坝在运行过程中,由于在日晒、水浸的环境中使用,受到复杂的自然条件影响,在各种外力作用和人为因素的影响下,其状态随时都在变化,如机械磨损、老化变质等。在管理运行中如不及时养护修理,则缺陷必将逐步发展,影响橡胶坝的安全,严重的甚至会导致工程失事。实践证明,有的橡胶坝工程,虽然原来有些缺陷,但由于认真管理,采取了积极的养