橡胶坝在河道整治中的应用

王 军

( 黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 概 述

何家沟位于哈尔滨市城区西缘，是一条天然雨水沟，流经哈尔滨市平房区、南岗区和道里区。全长32.155 km，总流域面积125 km2。地势由南向西北倾斜，流域形状呈羽毛形。何家沟上游分东西两条河沟，流至哈尔滨市道里区合力桥附近汇合，合力桥以下又称正阳河，最后汇入松花江［1］。

2 橡胶坝的优点

橡胶坝是用高分子合成材料按要求的尺寸锚固于底板上，形成封闭状、用水( 气) 充胀后形成的挡水坝。不需挡水时，放空坝袋内的水( 气) ，就可恢复原有河渠的过水断面。用于防洪、灌溉、发电、供水、航运、挡潮及城市园林美化，也可用于活动围堰、渠系临时挡水工程等。

橡胶坝运用条件与水闸相似，与常规闸坝相比又有4个特点:①造价低。可减少投资30% ～70%，可节省钢材30% ～50%，水泥50% 左右，木材＞60%;②施工期短。坝袋只需3 ～15 d即可安装完毕，多数橡胶坝工程当年施工当年受益; ③坝体为柔性软壳结构，能抵抗地震、波浪等冲击，且止水效果好，跨度大，汛期不阻水，可用于城区园林美化; ④维修少，管理方便。橡胶坝袋的使用寿命一般为15～25 a。

3 橡胶坝设计

3.1 橡胶坝结构尺寸

橡胶坝设置在干流河道的平直段，位于桩号2 +013 处，坝轴线与河道水流方向垂直。坝体由橡胶坝段和消力池、控制室组成。引渠和海漫均做护砌( 与沟道护砌相结合)［2］。

进口由两岸圆弧翼墙、直墙及河底铺盖组成。圆弧翼墙及直墙为钢筋混凝土悬臂结构。铺盖

板由3 块相同尺寸钢筋混凝土板组成，板长6.0 m，板厚0.50 m，底板端部及尾部各设0.50 m深齿墙。进口底板及挡土墙后换填砂砾石料。

橡胶坝闸室段由底板、重力式挡墙、坝袋与锚固结构、充排水系统等组成。底板顺水流方向长8.0 m，宽30.0 m，厚1.0 m，底板端部设1.0 m深齿墙，采用钢筋混凝土结构。为防止坝前淤积，闸室底板顶高程高出河道底高程0.28 m。坝袋长30.0 m，高2.0 m，坝袋两侧半重力式挡墙。墙与坝袋为斜对接，坡度1∶1.5。橡胶坝底板上下游均做水磨石护面。基础底板及挡土墙后换填砂砾石料。

出口消能段由消力池、尾渠段组成。消力池及尾渠衔接处两岸设钢筋混凝土挡墙防冲。消力池为钢筋混凝土结构，消力池与两岸墙体采用分离式。闸底板与消力池底板采用1∶4 斜坡连接，尾渠两岸由一段圆弧翼墙衔接，圆弧翼墙断面尺寸及长度同进口圆弧翼墙。出口底板及挡土墙后换填砂砾石料。

3.2 橡胶坝坝袋设计

坝袋设计主要包括坝袋结构型式、内压比( H0/H1) 、坝袋周长( L0) ) 的计算、锚固设计。

1) 坝袋的结构根据多种条件比较选择为充水式单袋，单跨式，单跨长为30 m，坝体纵向断面为矩形布置。

2) 设计内压比a=H0/H1，其中H0为坝袋内压水头;H1为设计坝高。根据橡胶坝的其它参数，本着充分利用胶布的强度，使坝袋有效周长最短，经比较a定为1.4。

3) 坝袋强度设计安全系数按规定＞6.0。

4) 坝袋有效周长采用双锚线坝袋，分坝袋有效周长与底垫片的有效长度之和，即为实际有效长度再加上锚固所需长度。

采用双锚线锚固坝袋的有效周长( 不包括锚固长度) :

采用双锚线锚固的底垫片有效长度( 不包括锚固长度) :

式中:S1为上游坝面曲线段长度，m; S 为下游坝面曲线段长度，m;n 为上游贴地段长度，m;X0为下游贴地段长度，m。

坝袋各部分n、S1、S、X0的计算公式如下:橡胶坝坝袋计算简图见图1。经计算，坝袋长等于坝袋有效长度加锚固长度，为21 m。

图1 橡胶坝坝袋计算简图

4 结 语

本橡胶坝工程为哈尔滨市何家沟综合整治工程河道整治部分，现已完工并投入使用。从现场施工进度、造价、实际运行管理看，均达到了设计要求。但是针对橡胶坝的特殊性，还需认真对待2个方面:①日常管理要注重3个层次的检查，即经常检查、定期检查和特别检查;②操作运行要把握好2个时期，即枯水期和行洪期。

橡胶坝工程检查目的是监视水情和水流形态、工程状态变化和坝袋运用情况，及时发现工程异常现象，分析原因，采取措施，防止工程事故发生。

另外，在橡胶坝管理运行过程中要避免3 种情况的坝袋损坏: ①人为破坏造成的损坏。②洪水和潮水过后的残骸造成的损坏。③火灾造成的损坏［3］。

［1］黑龙江省水利水电勘测设计研究院. 哈尔滨市何家沟综合整治工程初步设计报告［R］. 哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2004.

［2］中国水利水电科学研究院.SL 227—98 橡胶坝技术规范［S］. 北京:中国水利水电出版社，1999.

［3］王溥文. 韩昌海. 童中山. 橡胶坝技术及应用［M］. 北京:中国水利水电出版社，2009.