遼河曙光橋橡膠壩壩袋更換施工技術探析

杜 濤

(盤錦市水利服務中心遼河閘管理中心，遼寧 盤錦 124000)

1 工程概況

1.1 基本情況

遼河曙光橋橡膠壩工程由攔河橡膠壩、左岸充排水泵房、右岸生態旅游船閘組成，其中攔河橡膠壩位于曙光橋下游405m處(沿現狀河槽)，橡膠壩長度為200m，壩高為5.0m，共分3跨，每跨凈跨長為66m。設有兩個中墩，中墩頂端厚度為1.0m。橡膠壩均為充水式，設計內壓比為1.2，底板高程為-2.60m，壩頂高程為2.4m，壩高為5m。橡膠壩回水長度18.7km，水面面積3.37km2。

生態旅游船閘位于橡膠壩右岸邊外30m，船閘采用單級單線布置，凈寬10.5m，底板高程為-3.1m，閘門底坎高程為-2.6m。船閘總長91m，其中船閘上游護坦長15.7m，上閘首長14.7m，閘室段長20m，下閘首長14.7m，下游海漫長15m，船閘上、下閘首設工作門及檢修門各一道，工作門為人字閘門，規格為5.96m×6.0m(寬×高)，用液壓啟閉機啟閉，船閘頂設中心管理房，面積為100m2。

橡膠壩泵房位于左岸堤腳下的河灘地上，距離橡膠壩左端410m，泵房面積為133m2。

1.2 壩袋現狀

橡膠壩壩袋為彩色橡膠制作，采用螺栓錨固。考慮壩袋和底墊片加工時所需的錨固長度，壩袋長度為21.2m，底墊片長度為13.5m。主橡膠壩選用三布四膠，壩袋型號為JBD5.0-300-3，骨架材料型號為J300150-3型錦綸帆布；壩袋錨固型式選用螺栓錨固型式，底墊片厚≥5mm，充水容積50.08m3/m，斜坡堤干砌石護坡的護面厚度t=0.15m。

為防止洪水期對橡膠壩基礎的沖刷，橡膠壩護坦上游河底順水流方向防護長30m、左右岸方向延伸過護岸肩各30m。橡膠壩和船閘翼墻后垂直水流方向各防護46.50m。防護結構為鉛絲石籠厚0.5m，岸邊部分的鉛絲石籠防護結構上覆0.5m厚種植土，種植各種生態景觀植物。

從遼河曙光橋橡膠壩工程建成以來，攔河橡膠壩段河床底高程逐年下降，加之下游邊界條件發生明顯改變，長期受水浸、風吹雨淋、炎日暴曬等因素影響，壩基滲流變形、壩袋抗沖擊能力減弱、壩袋老化磨損等問題突出，對橡膠壩的安全運行造成直接影響，甚至會引起潰壩事件，危機下游安全。為保證攔河橡膠壩安全，有關部門擬批準立項壩袋更換工程，現針對壩袋更換過程中存在的問題提出有針對性的解決方案。

2 施工難點

2.1 圍堰及導流設置

壩袋更換過程中，為了保證施工安全以及操作方便，施工河段必須確保無水，即將攔河圍堰設置于橡膠壩上下游，為保證圍堰安全和河流泄洪安全還要設置導流設施。因此，更換壩袋時就面臨著施工期選擇、導流設施設置、圍堰尺寸選擇、材料類型選用等問題[1]。

2.2 橡膠壩材質選擇

橡膠壩工程能否長久安全的運行在很大程度上取決于壩袋材質的堅韌性和耐久性，所以在選擇壩袋時必須詳細調查和全面比較，經市場調研合理確定。

2.3 壩基防滲處理

基礎在很大程度上決定了橡膠壩的安全運行，壩基滲水會嚴重影響到大壩的整體穩定，所以必須科學處理壩基[2-3]。壩基滲水時其內部的充填料和涂層會受到上浮力、沖擊力、水壓力等作用，長期以往將對壩基骨架材料造成損壞，壩基出現變形甚至發生潰壩現象。

2.4 壩墩及壩袋防凍

曙光橋橡膠壩建于北方嚴寒地區，秋冬季寒冷干燥且少雨，冬季壩袋、壩墩及壩體上下游極易結冰。橡膠壩上游面的壩墩屬混凝土材料，在長期凍融循環和流冰撞擊作用產生裂縫、脫皮等問題。

2.5 壩袋底板維護

通過設置壩袋底板伸縮縫能夠有效控制凍融循環對壩體的破壞，縫隙填充材料有瀝青、橡膠、木板等。受氣候變化和水流沖淘作用伸縮縫保護層發生脫落，內部填充材料暴露在外并隨泄水急流而沖落，逐漸失去保護壩基和壩體安全的作用。

2.6 壩袋的拆裝

新、舊壩袋的精準安裝與安全拆除是壩袋更換施工的關鍵環節，這直接關系著橡膠壩的安全運行。一般地，舊壩袋與原壩基等支柱骨架的連接牢固，拆除過程中很容易給原構筑物帶來破壞，，因此確保原支柱骨架與新壩袋的文圖緊密聯結是關鍵。

3 壩袋更換施工技術

3.1 施工前的防洪計算

為了保證施工期修建的導流設施和圍堰不會對防洪安全和洪水下泄造成影響，施工前要全面調查水文資料，精準計算設計洪水，確保導流設施及圍堰的施工方案、尺寸大小等科學合理[4]。此外，必須科學評價防洪安全及洪水下泄受圍堰施工的影響，并給出相應的結論。

3.2 圍堰材料及壩袋材質選擇

實踐工程中，常見的圍堰材料有粗砂后龍口填沙袋、迎水防滲膜和拋填石塊后充填黏土防滲。石塊的成本較高，需要用汽車從山區拉運，而采用砂堰時成本較低且取料方便，工程中大多利用采運卸一體的采砂船。

橡膠壩是一種耐高濕、耐高溫等惡劣環境且有較強韌性的高強度高分子材料，在壩袋購置時要充分考慮環境條件深入考察，科學論證，確保壩體材質能夠滿足工程使用要求。

3.3 壩基截流處理

為有效避免壩基滲流可能造成的安全隱患，一般用雙管高壓旋噴灌漿法進行橡膠壩壩體截流。為了保證孔壁穩定、成孔順利以及不出現塌孔情況，工程中主要以黏土填固孔壁，灌漿過程中要時刻關注冒漿狀況。冒漿量≤20%時人為正常，<20%時要適當減少灌漿量或快速提升，通過增加回旋速度恰當的處理冒漿問題[5]。若灌漿速度較快并且不出現冒漿，此時要考慮是否存在漏漿、較大裂隙或空隙等現象，為保證漏漿或空隙較多標段正常冒漿，結合實際情況和適當加大灌漿量。

3.4 防凍融處理

壩墩修復前，完全清理干清已損壞的松軟層，確保新材料與壩墩表面聯結錨固。先采用電錘開剝出新鮮表面，再用高壓氣流或水流沖洗表面雜質，修復材料可選用丙乳砂漿等耐高溫耐凍、抗熱脹冷縮性能好的材料，丙乳砂漿具有成本造價低、施工操作簡單、抗拉伸強度高、黏結力強、耐老化、抗裂等優點，有效發揮減緩腐蝕速度、防老化等作用[6-7]。

3.5 底板伸縮縫維護

若選用瀝青、木板等材料難以達到底板伸縮縫充填使用要求，可考慮使用新型的聚硫密封膠。這是一種以硫化劑、增塑化劑以及增強劑為輔，以液體聚硫酸橡膠為主的新型高級密封材質。混凝土與聚硫密封膠的黏結性較好，既能有效防止因水力作用和熱脹冷縮導致的底板變形，又能避免填充材料受水流的沖刷作用，保證壩體結構的整體穩固和安全運行[8]。

3.6 壩袋拆裝工作

首先，在舊壩袋拆除前必須排干凈壩袋內的空氣或水。然后，拆除壩袋并并將錨固部件上的混凝土和表面雜質利用電錘等工具清理干凈。

安裝新壩袋前，必須對壩袋質量進行認真全面的檢查，確保壩袋質量符合標準要求。然后，在預定位置安裝底部墊片，在底部墊片上照準螺栓鉆孔，按設計圖紙放樣，并保證壩袋中心與底板中線的照準，經校核檢驗，錨固壩袋鉆孔。按照從中間向兩邊、自下游向上游的順序安裝錨固壩袋，然后安裝壓板，將螺絲擰緊，即用大力矩扳手分多次均勻上緊螺絲[9]。

4 充水蓄水試驗與檢查維修

4.1 充水蓄水試驗

壩袋更換完成后還要進行充水蓄水試驗，對壩袋、錨固、壩袋等部件的強度、安裝質量和密實性進行檢查，以確保滿足工程設計和安全使用要求。充水過程中嚴禁一次充水脹滿，要分階段實施，每次充水后要觀測壩袋變化狀況[10]。

4.2 檢查維修

1)定期檢查。每年漲水前后都要對各部位、設施運行情況進行全面檢查，對橡膠壩的破損程度、變形情況等進行重點檢查，尤其是冬天要對壩袋內是否有凍結進行檢查，以防壩袋受凍發生破壞。

2)經常檢查。對管理范圍內的水流情況、河道堤防、河床流布以及橡膠壩的機電設備、充填設備、水壩袋等管理單位要經常檢查，保證每月至少檢查1次。不利因素對橡膠壩產生影響時，還要加強對易產生問題設備、部位的觀測，合理利用多種手段及時發現隱患，快速有效的進行處理。

3)特殊檢查。遇到重大工程事故、強震、暴風、暴雨、特大洪水等損傷或危及橡膠壩安全的特殊情況，還要進行特殊檢查。

4.3 日常維護

對于日常運行過程中較為常見的問題，每年至少開展至少一次的維護，主要內容有：采用柴油清洗和黃油保護排水門閥、充電晶閘閥及其他電氣設備，抽出排水門閥內的水。充填試驗有利于開通排水管、供水管和泵供應等，安排專人負責供水深井泵的清晰，確保增水期深井泵的正常供水[11]。

對于尖銳物等可能引起壩袋損傷的情況，應防止惡意破壞或無知造成的壩袋損傷；洪水后的建筑材料、生活垃圾等尖利物會對水庫上下測造成損傷，必須將垃圾雜物快速清理干凈；對壩體危害最大且長期存在的潛在因素就是火災，火所造成的大范圍損傷修復難度大，對此要根除火源。

5 結 論

實踐表明，橡膠壩壩袋的安全性直接決定著整個工程的長效安全運行，壩袋達到設計使用年限或出現嚴重破損時必須及時更換。壩袋更換時，必須深入研究和全面調查，通過全面分析更換過程中存在的問題及其影響因素，提出有針對性的解決方案，不斷總結經驗切實提升解決問題的能力，并確保攔河橡膠壩工程的安全運行。