河道景观橡胶坝和钢坝的优选

宋宝生，武爱玲

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

河道景观橡胶坝和钢坝的优选

宋宝生，武爱玲

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

提出了景观橡胶坝和钢坝各自的适用范围，从景观效果、管理运用、投资、基础要求、坝长、运用年限等方面，阐述了两者各自的优势和存在问题，得出了橡胶坝存在管理运用不便、使用寿命短等诸多不足，钢坝克服了橡胶坝等诸多缺点，但与橡胶坝相比也有投资高、对基础条件要求较高等缺陷。

橡胶坝；钢坝；景观；投资

橡胶坝在我国已运用40多年，具有较成熟设计、施工和管理经验。橡胶坝是用胶布按设计要求的尺寸，锚固于底板上成封闭状的坝袋，通过连接坝袋和充胀介质的管道及控制设备，用水（气）将其充胀形成的袋式挡水坝。钢坝是近年来新兴的景观蓄水建筑物。钢坝为底横轴旋转闸门，它是由带固定底轴的钢性闸门、两端驱动装置设备、支撑钢轴的底板组成的新型挡水建筑物。

1 景观瀑布效果与单宽流量对比

钢坝流量系数大于0.403，橡胶坝流量系数在0.385以下，所以同样堰上水头的钢坝的单宽泄量大于橡胶坝。

2 管理运用对比

在北方行洪河道上，绝大多数源短流急，洪水暴涨暴落，钢坝启闭时间短，一般1～2min完成启闭，运用灵活，对行洪和截流有时间保证。

橡胶坝充排水时间比钢坝长得多，根据国内橡胶坝工程统计，其充坝时间为2～3h，坍坝时间为1～2h，对建在行洪河道或溢流坝上的橡胶坝，遇突发洪水若排水时间过长，可能造成漫滩或漫坝，会带来严重后果。

钢坝建成基本上一劳永逸，橡胶坝坝袋坚固性差，易受沙石磨损、漂浮物刺伤，在运输、安装和运行管理等方面要倍加小心。

3 投资对比

一般地质条件下，以目前价格来计算，在坝高3m左右橡胶坝，每延米投资5万元，坝袋工程一般不超过总投资的15%，即每延米0.75万元。

钢坝目前还处在推广阶段，尤其是底轴设计，还有进一步优化的潜力。北方某钢坝，坝高2.8m，坝长45m，仅就钢坝（不含土建工程）厂家每延米报价为9～15万元，考虑土建工程，钢坝延米投资为25万元，是橡胶坝投资的5倍。

4 基础要求对比

橡胶坝因坝袋结构决定了其对地基的适应性较强，一般能满足地质条件稳定和地基应力、抗滑稳定要求即可。通常沿垂直水流向对底板进行分块，即设置若干道垂直水流向的永久缝，钢筋混凝土底板垂直水流方向永久缝缝距不宜大于岩基20m或土基35m。

钢坝底轴对底板要求比较苛刻，底轴一般相隔几米设置支座，从理论上讲，相邻支座间不允许变位。北方某钢坝底轴相邻支座间距7m，变位2mm，底轴剪力达300t，而对于土建工程，相邻支座间不均匀沉降控制在2mm以内是相当困难的，基础处理工程量会有大幅度的增加。另外为了确保受力安全，底轴长度范围内混凝土底板不宜设置永久伸缩缝，对跨长超过35m的钢坝，土建设计有较大困难，工程量相对橡胶坝而言要增加较多。

5 坝长要求对比

我国行业标准《橡胶坝技术规范》规定，“坝长应与河（渠）宽度相适应，坍坝时应能满足河道设计行洪要求，单跨坝长度应能满足坝袋制造、运输、安装、检修以及管理要求。”坝长的确定综合考虑坝袋运输、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。

钢坝就目前钢坝底轴要求，底板不宜设置永久缝，混凝土底板的极限尺寸可作为钢坝的设计宽度。根据《水工混凝土结构设计规范》（SL 191—2008），水闸底板岩基20m，土基35m。所以一般钢坝适应在河宽30m以内修建。若分跨设置，由于启闭机室设在河道中央，对运行管理、行洪都有影响，因此一般情况不易超过30m。

6 运用年限对比

影响橡胶坝坝袋老化的因素有光、热、氧、臭氧和应力等，主要因素是拉应力下的臭氧作用，一般使用寿命在15～25a。钢坝的运用时间等同于水工建筑物上的钢闸门，一般在50a以上。

7 结语

钢坝设计关键技术有2方面内容：①解决坝端液压启闭机同步问题，两端液压启闭机不同步有可能出现底轴一端受力另一端不受力或受力很小的情况，致使底轴承受较大的剪应力，超出底轴承受的最大扭矩时造成破坏。②底轴软连接问题，底轴柔性接口设置合理可解决两端液压启闭不同步问题，

底轴柔性连接，也应具备一定的适应地基变形能力，给土建设计带来便利。

［1］高本虎.橡胶坝工程技术指南［M］.北京：中国水利水电出版社，2006.

［2］SL191—2008，水工混凝土结构设计规范［S］.

［3］SL265—2001，水闸设计规范［S］.

［4］吴持恭.水力学［M］.北京：高等教育出版社，1998.

TV644

A

1672-9900（2010）03-0011-02

2010-04-22

宋宝生（1965-），男（汉族），河北易县人，高级工程师，主要从事水利工程设计工作，（Tel）13602195931。