洛河同樂園橡膠壩袋更新設計探析

陳曉峰

（河南省洛陽市河渠管理處，河南洛陽410303）

1 概述

橡膠壩是20世紀50年代末，隨著高分子合成材料工業發展而出現的一種新型的水工建筑物。主要適用于低水頭、大跨度的閘壩工程，已被廣泛應用于灌溉、發電、防洪、城市環境美化。橡膠壩由于其結構簡單、造價低、便于管理的優勢而應用廣泛。

2 工程現狀

洛河發源于陜西省洛南縣洛源鄉木岔溝，在陜西省境內河長109.00 km，流域面積為3 037.0 km2，到河口街進入河南境，經三門峽市的盧氏縣，洛陽市的洛寧、宜陽縣、洛陽市，到偃師市的楊村與伊河匯流，以下統稱伊洛河，經黑石關到鞏義市神堤注入黃河。洛河楊村以上河長410.10 km，流域面積為12 037.0 km2。

為改變市區河道的荒涼面貌，以水面覆蓋砂卵石河床，根據河道縱坡及市區河道長度，洛河市區段共規劃建設了9級水面，其中同樂園水面為6級水面。9級水面的形成將昔日荒蕪的洛河灘變成為水盈兩岸、碧波蕩漾、綠樹成蔭、水光相映，游船穿梭的水上樂園，不僅給居民、游客提供一個休閑和娛樂的場所，而且成為橫貫洛陽市中心的風景靚麗的旅游景點。同時，城市環境的美化，有力地促進洛陽經濟的進一步發展。

同樂園水面工程始建于2000年，于2001年建成運行，該工程屬于Ⅳ等工程，主要建筑物為4級，次要建筑物及臨時工程為5級。設計洪水標準為100年一遇，相應洪峰流量為9 720 m3/s，非汛期5年一遇導流流量為140 m3/s。橡膠壩壩址位于洛河牡丹大橋下游1.00 km處，回水長2.33 km，形成128.6 hm2水面，蓄水量達327萬m3。

水面工程由橡膠壩、控制室兩部分組成。橡膠壩共6跨，正常蓄水位為135.6 m，中間兩跨壩高3.5 m，每跨布置長度為80.0 m；中間兩跨外側各布置1跨壩高為3.7 m橡膠壩，每跨布置長度為80.0 m；兩側各布置1跨橡膠壩，壩高2.0 m，每跨布置長度為104.5 m，每跨橡膠壩中墩厚度為1.0 m。

目前，同樂園水面工程橡膠壩壩袋已使用超過15年，同時受到洛河水質的影響，壩袋老化變形、磨損嚴重，表面龜裂，壩袋存在嚴重的漏水問題，已不能正常使用。為確保橡膠壩安全運行，需對壩袋進行更換。

3 壩袋更新設計

該工程橡膠壩采用堵頭枕式單袋雙錨固充水式壩袋，壩袋材料選用氯丁合成橡膠錦綸帆布。

1）第一、六跨壩高2.0 m，內壓比為1∶1.3，壩袋內壓力水頭為2.60 m，壩袋選用二布三膠，壩袋型號為JBD 2.0-100100-2，壩袋膠布采用J100100，壩袋總厚度不小于7.0 mm。壩袋堵頭選用二布三膠，型號為JBD 2.0-100100-2，厚度不小于7.0 mm，膠布型號為J100100，壩袋單寬容積為6.88 m3，兩跨橡膠壩袋總容積為1 438 m3。

所選壩袋膠布強度為160 kN/m，壩袋徑向計算強度為16 kN/m，安全系數為10.00，符合規范規定的充水式壩袋強度設計安全系數不小于6.00的要求。

2）第三、四跨壩高3.5 m，內壓比為1∶1.25，壩袋內壓力水頭為4.38 m，壩袋選用二布三膠，壩袋型號為JBD 3.5-260260-2，壩袋膠布采用J260260，壩袋總厚度不小于7.9 mm。壩袋堵頭選用二布三膠，型號為JBD 3.5-260260-2，厚度不小于7.9 mm，膠布型號為J260260，壩袋單寬容積為22.55 m3，兩跨橡膠壩袋總容積為3 608 m3。

所選壩袋膠布強度為416 kN/m，壩袋徑向計算強度為45.94 kN/m，安全系數為9.06，符合規范規定的充水式壩袋強度設計安全系數不小于6.00的要求。

3）第二、五跨壩高3.7 m，內壓比為1∶1.25，壩袋內壓力水頭為4.63 m，壩袋選用二布三膠，壩袋型號為JBD 3.7-260260-2，壩袋膠布采用J260260，壩袋總厚度不小于7.9 mm。壩袋堵頭選用二布三膠，型號為JBD 3.7-260260-2，厚度不小于7.9 mm，膠布型號為J260260，壩袋單寬容積為25.20 m3，兩跨橡膠壩袋總容積為4 032 m3。

所選壩袋膠布強度為416 kN/m，壩袋徑向計算強度為51.34 kN/m，安系數為8.10，符合規范規定的充水式壩袋強度設計安全系數不小于6.00的要求。

該橡膠壩6跨底墊片均采用夾布膠片，即以滌綸交織布作為底墊片骨架材料，徑向拉伸強度不低于13.0 MPa，徑向撕裂強度不低于60 kN/m。壩袋采用上下游雙線楔塊擠壓錨固。上游錨固線距壩底板上游邊1.50 m，下游錨固線距壩底板下游邊一、六跨為4.24 m，三、四跨為4.78 m，二、五跨為4.37 m。錨固槽寬深分別為29 cm和30 cm，側槽寬深分別為18 cm和30 cm。

壩袋的外層、內層和底墊片膠需通過臭氧老化測試，在臭氧濃度為10 000×10-8、溫度為40℃的環境下，膠體拉伸20%，滿足持續120 min不龜裂的需求。壩袋膠料抗老化性能要求見表1。

表1 壩袋膠料抗老化性能要求

4 結語

橡膠壩的穩定運行受壩袋材質的影響較大，壩袋的老化現象對橡膠壩的運行存在安全隱患，也較其他水工建筑物壽命短。因此，進一步對橡膠壩橡膠材質的研究，強化橡膠的耐用性或采用更為先進的材質替代橡膠是促進橡膠壩發展的重要因素。