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橡胶坝的选用、施工及坝袋的安装调试过程

发布日期:2021-09-08   00:00:00  信息来源:青岛华明工业  浏览数:915 次

一、工程概况

橡胶坝是用橡胶和锦纶胶布按要求的尺寸制成,锚固于底板上呈封闭状,用水(气)充胀形成的袋式挡水坝。它是2O世纪50年代末,随着高分子合成材料工业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、挡潮等工程中。上海市橡胶坝工程很少使用,市区范围在长期保留河道上更是没有使用过,汽车博览公园橡胶坝工程可以说是一次新的尝试。

 

汽车博览公园橡胶坝工程位于上海市嘉定区安亭镇,在拆除原节制闸后进行新建橡胶坝。整个工程全长31 m,宽28 m,其中坝首部分长15 m,内外河消力池各长8 m,均为钢筋混凝土结构。内外河翼墙、海漫和防冲槽均为浆砌块石护坡(底板)。坝首底板高程0.80 m,内外河消力池高程0.30 m,其余部分高程基本在0.00~0.8O m之间渐变。由于该坝址处地质钻探结果,下部②一3—2层为深达6.6 m厚砂质粉土且严重液化,因此坝首底板四周设计有250×500×8 000钢筋混凝土防渗板桩,中间为90根250×250×7 000钢筋混凝土方桩。

 

根据有关(防汛)标准,相应水位及高程见表1、图1。

(防汛)标准,相应水位

 

二、橡胶坝的选用

根据坝首底板和坝顶高程,橡胶坝的设计坝高为4.0 m,充胀介质为充水式。由于河口均有水闸控制,属内河性质管理,内外河常年水位在2.50~3.20 m之间波动,水位差很小,一般时段属双向挡水结构。又只有在台风暴雨的非常时段才达到设计高水位,因此坝袋内、外压比选用a=1.25。

 

选用的橡胶坝产品,坝袋厚度8.0 nlln,二布三胶,胶布规格2624 锦纶帆布,坝袋抗拉力为52TfM,设计坝袋拉力(经向)按公式:

T=0.5 r(a-0.5) 2_6VM

式中:劝坝袋经向计算强度; 为水的容重; 为内压比; 。为设计坝高。
安全系数K=8.67

 

三、土建施工

由于橡胶坝的设计坝高较高,该工程锚固结构型式采用螺栓压板锚固,锚固线按双锚固线布置,问距8 426 mm。又由于两边岸墙是直立式,所以坝袋与岸墙端采用堵头式结构。为防止橡胶坝两侧端部坍肩,底板两侧5.5 m范围采用1:20坡度逐渐抬高混凝土高程至1.05 ITI。根据橡胶坝安装和运行要求,相关土建施工要抓住两件事:

 

(1)坝袋与岸墙接触部位表面必须平整光滑。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,尤其两侧岸墙,坝袋起落时与混凝土表面接触要求光滑,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。在施工中为做到这一步,两侧直立式岸墙模板全部采用新购大尺寸钢模(1 500×900),在立模过程中反复检查平整度,在浇筑混凝土过程中又再次强调振捣密实。拆模后为消除模板缝隙间微小缝差,采用磨光机磨光,并结合环氧水泥砂浆进行修整。

 

(2)锚固件预埋必须准确。该工程采用的是螺栓压板锚固,且坝袋两端又是堵头式结构,因此锚固件预埋准确与否,直接关系到今后坝袋安装质量的好坏。为了达到这一要求,该工程全部锚固件都由工厂车间按图纸尺寸定型加工,并在预埋施工中分四步进行控制:

第一步,结合锚固槽尺寸和锚固件上下压板尺寸,配套定制长3 m的梯形活动木(夹板)模板,其底部按锚固螺栓直径和间距凿制小洞,要求做到下压板间拼缝严密;

第二步,将锚固螺栓、下压板连同梯形活动木模板基本就位,用螺母将活动木模板和下压板拧紧;

第三步,采用水准仪复测锚固件高程,采用水平拉线控制锚固螺栓顶端成一直线,并控制活动木模板底部平整,在复测无误后,下部用一根长钢筋将锚固螺栓焊接在一起,并与底板钢筋焊死,使螺栓牢固不动。下压板的两端底部再用钢筋将下压板和底板钢筋焊死,使下压板也牢固不动;

第四步,在混凝土浇筑过程中,十分注意锚固槽部位的浇筑,派专人/b t~'反复振捣,决不能让下压模底下出现空洞,以致最终造成漏水。

 

四、坝袋安装调试
橡胶坝的安装调试,除按有关规范进行外,与生产厂家人员现场合作。


4.1 安装
(1)橡胶坝由于重量有4~5 t,从工厂车间运输至安装现场,路途遥远。在装卸过程中,为避免捆绑的钢丝绳直接与橡胶坝摩擦,钢丝绳外部套有塑料(橡胶)软管。另外,运输车辆车厢四角和有金属凸出物的部分,均垫有小块橡胶布,也是为避免产生机械损伤。安装过程中,现场安装人员也不能穿带钉鞋。

 

(2)坝袋安装前,清理底板表面水泥结块,有棱角地方用磨光机磨光处理,预埋金属下压板的首尾接头处也要磨平,预埋充排水管和溢流管也必须进行修整,使与水帽连接的法兰盘焊接至底板一样平。

 

(3)橡胶坝底板和墙身是按设计图纸施工的,橡胶坝坝袋也是根据土建设计尺寸和有关标准在工厂加工制作的,但两者之间总有一些施工和制作误差,无论采用何种方式锚固,必须严格控制误差的平均分配,以防误差集中在一个局部区域,使坝袋产生皱褶,这是安装的出发点和准则。

 

(4)根据上述准则,首先在底板上弹出坝轴线和中心线,再要和坝袋的中心线锚固线对齐,以便检查出两者误差。这一点看似容易但操作起来并不简单,整个坝袋4 5 t重,要翻开平铺对齐还要靠人力。施工中坝袋展开前,用压板固定底垫片不移位,再采用厂家专用夹头将一端堵头夹住,用葫芦或挖掘机小心慢慢拖动大致就位,再拖动另一端,最后只能依靠人力(近2O人)把坝袋展开就位,使坝袋中心线对准底板中心线。校正就位后,还是用人力叠坝对准螺栓打孔线。

 

(5)该工程橡胶坝尽管也有内外河之分,但因为双向挡水,不强调先下游后上游顺序,但为使上述误差平均分摊,锚固方向是从底板中心线开始,向左右两侧同时进行,到堵头后,因两端拐角较复杂,先堵头裙脚,再向中间靠拢。

 

(6)该工程是螺栓压板锚固,在底板预埋锚固件时,下压板首尾或多或少总有一些缝差,而上压板尽管有压筋(西14),但长度是和压板配套的,因此,为避免该缝隙处渗漏水,在安装上压板时,首尾接缝处增加两根西14圆钢压筋,长度10 cm左右,使压筋作用得以连续。

 

(7)底垫片和海棉止水片较薄,套在锚固螺栓上,直接用小锤轻击,螺栓孔即可成型。坝袋和加强片粘在一起,厚度有16 mm,必须按事先标出的锚固螺栓线位置使用专用工具打洞。螺母的拧紧,也是采用套筒扳手接焊钢管后进行。

 

(8)伸人坝袋的充排水管和溢流管等管口四周,以及坝袋的4个坝角处,为防止渗漏水,除补强处理外.均铺粘一道止水胶腻。

 

4.2 调试

坝袋安装后,在无挡水条件下,应做坝袋充坝试验,目的是检查坝袋及锚固处密封性,锚固件状况,并观察坝袋充水后变形情况。测量堵头与胸墙连接底板处空隙,以便准确掌握二次浇筑混凝土的高度和位置。

 

(1)由于管理房和充排水泵等设施的滞后施工,使现场充坝试验的条件较差,时间也较长。该工程采用2台4寸潜水泵,从60~70 m外抽取河水,通过溢流管充胀坝袋。充坝试验后,还是从溢流管抽出坝袋内水样。

 

(2)充坝试验分三级进行:第一级充胀至3.00 m高程,坝高2.2 m,使坝袋初步适应受力;第二级充胀至3.60 m高程,坝高2.8 m,此高程是今后该橡胶坝控制运行的常水位高程;第三级充胀至4.80 m左右,坝高4 m,以检验生产厂家的坝袋质量情况。

 

(3)由于采用两台4寸潜水泵,又从60~70 m外抽水,因此充坝时间很长。充胀至第一级高程花费了约20 h,然后停留将近40 h,以进行观察,此阶段排气阀门处于关闭状态;充胀至第二级高程花费约5 h,此阶段打开坝袋顶端排气阀,使坝袋内气体得以顺利排除,打开排气阀仅派一人脱鞋赤脚爬上坝袋进行,之后该人在坝袋顶部来回走动,使坝头坝体充分舒展,并促使坝袋内气体完全排掉,第二级充胀后停留约18 h;由于坝袋顶端容量较少,第三级充胀仅用2 h左右,该阶段排气孔又处关闭状况,否则水从排气孔冒出,充胀后停留约8 h,重点观察坝体最终变形和检验坝袋质量。

 

(4)第一、二级充坝试验进展十分顺利,整个过程并无渗漏水现象,但到第三级充胀时,发现下游锚固槽出现渗漏水,但水量不大。随着坝袋逐步抬高,橡胶坝体和锚固槽之间的间隙从紧贴在一起到逐渐暴露出来,发现渗漏是从下游左岸堵头拐角处产生的。另外,堵头和墙身在底板连结处,空隙约30 em。这些结果为下部整改和二次混凝土浇筑提供了依据。

 

(5)试水塌坝后,把坝袋折叠回底板上。在渗漏水的拐角处将上压板螺栓卸开,重新调整安装上压板,使垂直方向两块上压板调整间隙减小。另外锚固槽四周的螺帽依次重新紧固一遍,再拧上第二个螺帽,抹上黄油,套上一次性塑料杯,最后用细石混凝土进行二次浇筑。在坝袋堵头处,二次浇筑前还进行凿毛,以便混凝土粘接牢固。

 

(6)整个充坝试验进展顺利,充胀最高时,坝袋舒展变形均称,没有塌肩现象。坝袋在无档水条件下(也是受力最大情况),停留较长时间观察,坝袋没有发现异常情况,质量较好。锚固槽拐角处及时发现渗漏,得以重新安装整改。整个充坝试验检验了土建和坝体质量,达到了预期目的,试验圆满成功。

 

五、结语

橡胶坝适合用于水头差较小的河段,并可通过控制坝高形成景观性溢流现象,适合在景观性要求高的城市区域推广使用。橡胶坝既能满足防汛的要求,又可以满足城市景观的需求,因此橡胶坝在城市区域有较广的应用前景。