淠河橡膠壩（中壩）工程結構復核計算分析

趙以國 吳 瓊

（安徽省（水利部淮委）水利科學研究院 蚌埠 233000水利部淮河水利委員會 蚌埠 233001）

淠河橡膠壩（中壩）工程結構復核計算分析

趙以國 吳 瓊

（安徽省（水利部淮委）水利科學研究院 蚌埠 233000水利部淮河水利委員會 蚌埠 233001）

橡膠壩工程對于山區河道水資源的利用及防洪具有重要作用，但對已建橡膠壩工程進行安全評價工作目前開展較少。本文對橡膠壩安全評價中的結構復核方法進行了介紹，并對復核結果進行了分析。

橡膠壩 結構穩定 壩袋強度 抗震穩定性

1 概述

淠河橡膠壩（中壩）工程位于安徽省六安市城區新安大橋下游300m處，是六安市城區段淠河水域梯級開發治理規劃的重要組成部分。橡膠壩（中壩）于2008年9月28日開始建設，2009年4月23日正式蓄水。工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，地震設計烈度為7度。

橡膠壩（中壩）壩體總長520m，共設6跨，單跨長86m，中墩厚0.8m，共設5個。壩底板頂面高程31.50m。壩袋凈高4.5m，頂面高程36.00m，設計擋水位36.00m。壩底板為鋼筋混凝土結構，順水流向長14m，厚1.0m，下設前后齒墻。壩底板垂直水流方向分封間距13.3m。中墩為鋼筋混凝土直墻，底部寬7.0m，墻頂高程36.50m。將中墩及邊墩端部用1∶10邊坡抬高31cm，以消除塌肩現象。為減小堵頭與墩墻之間的摩擦力，側面用1∶2水泥砂漿抹平壓光。

邊墻為鋼筋混凝土懸臂結構，前齒兼作壩底板，墩底總寬7.4m，頂部高程36.50m，邊墩順水流向長14m。壩上游設鋼筋混凝土防滲鋪蓋。鋪蓋順水流向長15m，厚0.4m。鋪蓋頂面高程由29.00m抬升至31.00m。壩底板下設厚1.7m的粘土，壩底板前端設水泥攪拌樁，樁徑0.8m，搭接形成懸掛帷幕。鋪蓋上游設拋石防沖槽，深1.5m，上部為0.5m厚鉛絲籠拋石護面。

消力池深1m，長28.2m，以1∶3斜坡與壩底板連接，長7.5m，下接消力池底板，長20m，池底高程29.00m，末端設0.7m寬的尾坎，坎頂高程30.00m。消力池底板厚0.65m，設直徑15cm的PVC管排水孔，梅花形布置。消力池后接海漫長36m，前24m為漿砌石結構，后12m為干砌石結構。海漫后接拋石防沖槽，深1.5m，上口寬10m，底寬2.45m。上下游翼墻均為鋼筋混凝土扶壁式，圓弧形布置，墻高由9m漸變至3m。

為復核該壩結構的現狀穩定性，本文對該橡膠壩工程進行了壩底板穩定性、翼墻穩定性及壩袋的穩定性復核計算，并對復核結果進行了分析。

2 壩底板穩定計算

壩體順水流向斷面如圖1所示。

根據規劃資料，結合工程實際運用情況，此次復核計算荷載組合見表1。

按《橡膠壩工程技術規范》（GB/T50979-2014）4.5.6條規定，壩底板、邊墩、中墩的穩定計算可按《水閘設計規范》（SL265-2001）的有關規定執行，應滿足以下要求：在各種計算情況下，平均基底應力不大于地基允許承載力，最大基底應力不大于地基允許承載力的1.2倍；基底應力的最大值與最小值之比，基本組合不大于2.00，特殊組合不大于2.50；沿基底面的抗滑穩定安全系數，基本組合不小于1.25，特殊組合（地震情況）不小于1.05。

圖1 壩體斷面圖（單位：m）

表1 荷載組合表

圖2 翼墻典型斷面圖（單位：m）

表2 壩底板穩定復核計算成果表

表3 翼墻穩定復核計算成果表

表4 壩袋徑向強度安全系數復核計算成果表

基底應力按（1）式計算：

∑G—全部豎向荷載（kN）；

∑M—全部豎向和水平向荷載對于基礎底面垂直水流方向的形心軸的力矩（kN·m）；

A—基底面的面積（m2）；

W—基底面對于該基底面垂直水流方向的形心軸的截面矩（m3）。

沿基底面的抗滑穩定安全系數按（2）式計算：

式中：Kc—沿基底面的抗滑穩定安全系數；

f—基底面與地基之間的摩擦系數，按《水閘設計規范》（SL265－2001）7.3.10條規定取 0.25；

∑H—全部水平向荷載（kN）；

壩底板穩定復核結果見表2。

計算表明，3種工況下，壩底板基底應力最大值為62.4kPa，小于地基允許承載力150kPa；基底應力最大值與最小值之比均小于規范允許值，抗滑穩定安全系數均大于規范允許值。壩底板穩定滿足規范要求。

3 翼墻穩定計算

典型斷面如圖2所示。

翼墻穩定按公式（2）計算，計算工況同表1。

各工況下的穩定計算結果見表3。

計算表明，3種工況下，翼墻平均基底應力最大值為147.7kPa，小于地基允許承載力150kPa；最大基底應力為164.6kPa，小于地基允許承載力的1.2倍180kPa；基底應力最大值與最小值之比均小于規范允許值，抗滑穩定安全系數均大于規范允許值。翼墻穩定滿足規范要求。

4 壩袋強度復核計算

4.1 基本資料

壩袋水平長度共計516m，型號為JBD4.5-300-3，采用三布四膠，膠布型號為J300260-3，徑向強度設計值900kN/m，緯向強度設計值780kN/m，堵頭徑緯向強度設計值均不小于450kN/m。

現場截取壩袋樣品，在試驗室測得的壩袋徑向強度分別為225kN/m、234kN/m。4.2壩袋安全系數復核

根據《橡膠壩工程技術規范》（GB/T50979-2014）附錄B，壩袋徑向計算強度可按下式計算：

式中：T—壩袋徑向計算強度（kN/m）；

γ—水的重度（kN/m3）；

α—壩袋內外壓比；

H0—壩袋內壓水頭（m）；

H1—設計壩高（m）。

壩袋徑向強度安全系數復核成果見表4。

經計算，壩袋徑向強度安全系數分別為2.78、2.89，均小于6.0，不滿足現行規范要求。

5 結論

根據上述計算結果，該工程壩底板穩定性、翼墻整體穩定滿足現行規范要求；壩袋安全系數不滿足現行規范要求。

壩袋安全系數不滿足現行規范的原因是該橡膠壩升降頻率高，據統計至2009年運行以來已升降300多次；再則由于壩袋堵頭與墩墻的頻繁摩擦所致■