橡膠壩運行維護管理的新技術

李鳳武

摘要：橡膠壩是使用高分子材料作為受力骨架，涂敷橡膠作為保護層，采用錨固技術制成封閉的壩帶，通過充水或充氣等充脹方式形成的袋式擋水壩。其優勢在于壩頂可以溢流，壩高可以根據水位實際狀況自由調節，其工作強度高，壩袋更換簡易靈活，能夠不斷創新工藝和技術，防洪標準可達百年一遇水平。同時和常規壩相比，其柔性軟殼結構對于地震和水浪的沖擊抵御性更好，在汛期不阻水，其運維更加簡易。但是橡膠壩運行管理的技術要求較高，如果存在充脹壓力超過設計壓力的現象，就會造成壩袋破裂。在洪水過后，要檢查是否存在可能刺破壩袋的漂浮物和物體。這就對了橡膠壩的運行維護管理提出了新的要求，需要不斷創新技術提高來解決這些問題。研究根據密云潮白河橡膠壩的工作經驗，針對橡膠壩投入使用中存在的問題，結合風浪泥沙對于橡膠壩的影響，對于不同季節和條件下橡膠壩運行維護管理的方法和新技術進行了分析。

關鍵詞：橡膠壩;運行維護;管理;新技術

橡膠壩采用高強度分子分層材料制成，其性能優勢明顯，具有常規壩所不具備的諸多優點，日常運行和維護管理方便。一般來說，其造價節省至常規閘壩30%的投資，材料可節省至40%的木材、50%的鋼材和水泥，而且施工期能夠短至3d，當年即可受益。

1? 橡膠壩技術的優勢

橡膠壩以高強度合成纖維材料為骨架，以橡膠作為表面涂敷，采用錨固施工等配合混凝土工程施工的方式加固，同時在日常運行管理中還要做好壩袋防老化及破損修補施工，通過原漿抹面施工工序，在日常檢查的基礎上最好壩袋修補和補強[1]。以密云橡膠壩為例，為了實現潮白河水系梯級蓄水規劃，匯合口下游 0+900樁號處修建河槽橡膠壩，與密云縣污水處理廠再生水回用緊密結合，利用處理達標后的再生水作為景觀用水，通過壩頂溢流，使再和常規閘壩相比，橡膠壩具有許多優勢，控制水流速，大大地提升了水體凈化能力。主要如下：⑴適用于大跨度閘壩工程，能夠增加水庫庫容，可以不用常規閘的啟閉機、工作橋等。⑵蓄水和調節水位更加方便，耐腐蝕性更好。其活動圍堰高度可升可降，能夠實現靈活的水位控制，調節性更好。⑶無需取土筑堰，河道更加清潔美觀，大大節約工作量，更加安全衛生。⑷在觀賞性方面，還可以采用各類彩色和藝術性壩袋，創新其造型，打造河壩的美麗風景。⑸模塊化設計方式，更方便運行管理和維護，更加省時省力。同時延長了使用壽命，各個模塊相互依靠，耐用性更好。能夠采用預應力空心混凝土構件，減輕上部結構的重量。⑹造價低，節約鋼筋混凝土等建筑材料，減少施工量，性價比更好。⑺擋水效果更好，動力系統簡單，能夠更好地實現過流泄洪。

2? 橡膠壩投入使用存在的問題

2.1? 橡膠壩設計方面存在的問題

大量考察國內橡膠壩設計的結果顯示，發現有的橡膠壩在設計中缺少沖砂設施，這導致主汛期會把大量泥沙帶入壩前。這容易對壩袋造成安全隱患，而目前設計一般采用人工清理方式，清理不干凈，很容易造成劃傷。在設計中，為了考慮成本因素，有時不設工作橋，這樣就會降低安全檢查的水平。同時，傳統安全檢查依賴人工方式和管理人員經驗，在首次建壩的區域，管理人員更缺乏工作經驗，這樣降低了運維管理的水平，導致相關人員缺乏壩袋檢查能力。個別地區橡膠壩規模小，數量少，管理粗放，沒有形成針對性的運行管理技術。橡膠壩設計也存在粗放性現象，比如在基礎底板和防滲水設計等方面，缺乏科學的設計方案[2]。對于橡膠壩影響穩定的因素也缺乏分析，比如高低壩布置形式、排水系統的設計、錨固形式、自動補水等裝置方面還需要改進[3]。

2.2? 風浪泥沙對于橡膠壩的影響分析

在對密云潮白河橡膠壩的運行維護管理中發現，當前橡膠壩受到風浪泥沙的沖擊較大，對壩袋造成了一定的磨損和侵蝕。在大風浪下，一些樹枝、雜物和利物甚至存在將橡膠袋劃破的風險。由于雜物的存在，給橡膠袋的檢查工作帶來了一定的困難。同時風浪泥沙也嚴重地影響了對橡膠壩運行規律的判斷，橡膠壩本身也給測流工作帶來了困難。隨著時間的推移，風浪泥沙會給橡膠壩帶來損害，比如潮水沖擊會造成壩袋反向運行，風浪會長期對壩袋進行拍打和沖擊作用，增大錨固力。風浪還會對壩體產生額外負荷力導致擠壓內部空氣，壩頂溢流還會使錨固件松動，損害橡膠壩。冬季的鋒利冰塊非常容易劃破壩袋，風浪冰凍的危害最為巨大。

3? 橡膠壩運行維護管理的新技術應用

3.1? 橡膠壩工程設計與施工中的技術應用

首先，對橡膠壩袋的材料和工藝進行創新。考慮到河中漂浮物較多，要采用高強度材料作為壩袋材質，外層橡膠采用耐磨、耐熱、耐腐蝕的特種橡膠，中層橡膠要騎到保護帆布的作用，內層橡膠要提高其水密性和氣密性。針對橡膠壩老化的現象，要對涂層材料進行改進，加入混合溶劑提升其壽命。為了提高橡膠壩袋體的強度，可以對網眼骨架材料進行改進，通過經線和緯線編制成網孔，將內膠層、中層膠和外層膠融為一體，從而提高其強度。要對壩袋進行流線型設計，提升其光滑度，還可以在表面噴涂防護層，讓過壩水流更加平順。其次，針對壩袋振動的機理進行改進，由于壩袋內部充水或充氣，其性狀自由度變化很大，在風浪沖擊作用下，容易產生振動現象，在設計中要針對性采用防振措施。在設計中，可以將基礎底板適當提高，形成低固定壩，改善水流條件。底板與端墻與壩袋接觸的部分必須要光滑，減少震動帶來的磨損。選擇振動強度小的錨固形式，比如雙錨固結構，加大固線距離，讓壩袋斷面呈現半圓形，減少震動發生。由于泄洪時，來不及排走的水容易讓壩袋產生振動，可以設置排水管，使壩袋塌平。第三，在施工中，要確保各個模塊光滑平整，精確度，不要出現變形和粗糙現象，有效應對風浪沖擊。為了避免人為破壞等因素，可以在橡膠壩建立處社里防護欄，在區域內嚴禁一切不利于橡膠壩安全的活動。

3.2? 橡膠壩運行管理技術

要有效控制壩頂的溢流量，調整下游數位，采用智能傳感器等設施及時監測水位，減少震動危害。同樣可以采用數字化技術調整壩袋內的內水壓力，以改變壩體自振頻率的目的，這樣能夠有效避免共振現象的發生。橡膠壩運行管理的關鍵是提升其自動化運行水平，減少人工勞動工作量，比如建設高樁碼頭后方防淤的充水式橡膠壩沖排沙系統，解決泥沙回淤以及施工的不便性等問題。同時配合自動清淤排沙系統，安裝自動降壩裝置，當較大洪水來臨時，通過自動降壩裝置，實現清淤排沙和防洪工作。橡膠壩袋除安排專門的管理人員之外，還要建立嚴格的管理制度，一旦發現病害，必須立即修復。上級部門要利用橡膠壩監測設備和水務信息平臺，實時掌握水情，全面進行監控，并且做好數據采集和處理，建立完整的技術檔案。

3.3? 橡膠壩日常維護和檢查

除了定期和不定期的人工檢查和突擊檢查之外，還應該使用各類傳感器和自動化遠程控制設備進行檢查，比如監測橡膠壩袋的壓力和水情。還可以配合監控設備檢查是否有漂浮物刺傷壩袋，將人工檢查智能化設備結合起來。針對董酒冰塊對壩袋損害較為嚴重的狀況，除了在冬季帶來之前降低壩高之外，還應該加強防凍和防刺等措施，針對重點風險提升檢查的頻率。在日常維護方面，要定期進行保養，汛前要洗井，還要進行充壩和塌壩試驗。要及時清理危害橡膠壩袋的雜物，在洪水過后必須全面清理殘骸。檢查中一旦發現漏氣現象，必須立刻進行修復。左海對日常充排設備的養護和維護，定期涂刷防護層，及時清理淤積物，確保各個設備運轉正常。強化對土建工程的日常養護，保持排水設施的通暢，防止鋼筋銹蝕，減少蓄水池的沉淀泥沙。尤其是要重視壩袋的養護，在表面刷涂耐老化材料，下水前要清理淤泥，保持接觸面光滑，及時修補漏洞。

4? 結語

在橡膠壩運行維護管理過程中，要不斷創新工程設計和施工的技術，采用有效的運行管理技術提升自動化運行水平，配合數字化設備強化壩袋檢查，以提升橡膠壩的穩定性。

參考文獻

[1] 蘇博，崔玉榮，焦延濤，等.橡膠壩施工關鍵技術研究[J].項目管理技術，2019，17（2）：94-99.

[2] 孫士洪.溫涼河橡膠壩基礎底板與防滲排水設計[J].山東水利，2020，255（2）：29-30.

[3] 李娜.探討多跨大型橡膠壩設計中應注意的幾個問題[J].陜西水利，2020，232（5）：188-189.