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分析中国橡胶坝技术的进展,琴海橡胶坝经验,值得推广

琴海工业科技在橡胶坝工程建设的发展与科学技术的专题研究是互相促进,共同提高。25年来,在不断总结经验教训的反复实践中,在规划选点、坝袋结构和锚固的设计,坝袋制造工艺、监测与管理以及模型试验技术等方面趋于完善和提高。
1 坝址选择和工程总体布置的改进
在橡胶坝工程建设的选点和总体布置中,除同其它闸坝工程建设应考虑的一般原则外,还应注意到橡胶坝袋壁薄和柔性特点。
(1)坝袋是很薄的橡胶制品,只有几个毫米厚,易被刺伤或磨损。有了裂口如不及时修补便会迅速扩大,甚至失去工作能力,所以,在选点时,一定要考虑有检修坝袋的条件,或者在设计时创造检修条件。
(2)坝袋属于柔性薄壳结构,对水流脉动反应灵敏,易发生共振。坝址应选择在水流平顺及河流岸坡稳定的河段,重要工程应做水工模型试验。如广东省黄燕橡胶坝、湖南省水渡河橡胶坝等未做水工模型试验,总体布置不当,过坝水流态十分不平顺,造成坝袋强烈振动、
拍打而破裂。
(3)从水力学和橡胶坝运用条件分析,建在溢洪道或溢流堰上的橡胶坝是理想的坝址。因坝后紧接陡坡段,无下游回流顶托,坝体不易产生振动。在洪水季节,大量推移质已在库内沉积,过流时不致磨损;即使有漂浮物沆过坝体,只要有一定深度的过坝水层保护,也不易
发生磨损。当充坝挡水时下游无水,便于检修坝袋下游部分;枯水期,上、下游均无水,更有利于对坝袋全面检修。建在平原河道的橡胶坝,由于水流比较平稳,河断面较宽,能充分发挥橡胶坝跨度大的特点。在总体布置上要创造坝袋检修条件,在运用中要注意调节坝高来控制或避免发生振
动。山区河道因坡陡流急,含有大量推移质,对橡胶坝的工作条件极为不利。礓曲河段建橡胶坝较为不利。在水工总体布置要求合理,掌握坝薄和柔性的特点及运行规律,才能获得成功。如四川牧马山橡胶坝,1976年建成至今运行正常。广东白垢电站橡胶坝,1974年建成,不仅发挥了工程效益,并使橡胶坝技术向前推进一步。
3.2 坝袋结构型式的创新
堵头式的坝袋结构型式,改善了坝袋折皱和应力分布状况。故在1975年后建成了一大批堵头式橡胶坝,这是一项创新。此后又建成了分段橡胶坝。就是在一跨中将坝袋分段成型,联接安装。坝袋充胀时利用相邻两端的坝袋堵头胶布互为支撑,维持平衡。在其中一段坝袋塌坝泄流时,则借泄流水深的压力与未塌坝段的堵头保持平衡,继续挡水,达到分段控制的目的。其优点是消中墩,获得不阻水又减少工程量和又省经费的效果。
随着水利水电事业的发展,要求兴建更高的橡胶坝。分层和多袋式橡胶坝是针对橡胶坝坚固性差的弱点和现有坝袋的加工条件,从设计上着手改进坝袋结构造型,试验研究一种既经济又适用于高坝的新型坝袋结构。分层橡胶坝是分内袋和外袋两层。多袋式橡胶坝是将2个或3个坝袋迭加起来。下坝袋锚固在基础上;中、上坝袋分别锚固在下、中坝袋袋壁上。上坝袋随下、中两个坝袋升降。这三个坝袋可以同时充胀,按设计高度挡水,也可以分别控制,根据需要充胀挡水或塌坝泄流。1984年在广东省丹霞山水库溢洪道建成坝高2m,坝长4m;分内外袋,上、下两个坝袋迭加起来,并于上游面设盖板的多袋式橡胶坝试点工程。
1986年在河北省旺隆水库溢洪道上建成多袋式橡胶坝,坝高4m,坝长22 m。 1989年在天津市宁河县建成坝离Sm,坝长125 m的充水式双袋式橡胶坝。工程运行表明:双袋式橡胶坝具有节省坝袋材料,减少土建工程量,提高工程的安全性和降低投资等优点。为兴建更高、更大的橡胶坝开拓了前景。橡胶活动围堰是不筑基础,只是利用堰袋内的水重作用于河床,使堰袋前的贴地胶布与河床产生摩擦力,克服上游的水平推力而维持围堰的平衡稳定。并利用前坦和堰袋的贴地长度满足防渗长度要求。曾在广东、安徽和北京等地进行室内外试验研究0 1977年在北京右安门橡胶坝的检修中采用橡胶活动围堰代替挡土围堰,获得了成功。

3.3坝袋设计和锚固构件的发展
(1)多袋式坝袋设计
多袋式充水橡胶坝的设计,采用了单袋式坝袋计算时所通用的基本假定,建立了力学模型,推导出的各项公式在IBM – PC机上计算,并制成《双袋式充水橡胶坝袋设计参数表》,节省大量的计算工作量,加快了设计速度。
(2)锚固构件的发展
锚固构件是橡胶坝能否安全可靠地运行的关键部件之一。初期兴建的工程,借鉴国外的经验,均用螺栓压板锚固。为了节省钢材,安徽灵西闸橡胶坝创造性的采用混凝土楔块锚固。由于各种构件均为规则形状。容易在现场浇筑,安装方便,很快得到推广使用。1982年在安徽固镇建成一座坝高3m,坝长22 m的胶囊充水式锚固橡胶坝。随着要求建造超过5m坝高的橡胶坝时,锚固结构型式也在发展。
3.4坝袋制造工艺不断提高
(1)骨架材料 帆布在橡胶埙中是受力骨架,曾选用过棉、维纶、玻璃丝和锦纶作为骨架材料,实践检验锦纶帆布最好。在帆布的纺织方法,浸渍工艺得到改善。坝袋胶布在强度和附着力方面都有提高。
(2)胶料配方胶料是提高坝袋的耐水和耐老化性能的重要环节,改变坝袋的胶料配方,就改善了坝袋的内在质量。
(3)制造工艺采用热压合工艺是保证橡胶坝整体强度的重要措施。在一定压力温度,下进行单缝硫化、机械成型,所压合的接缝表面光滑平整。胶布接缝强度有不均等的现象,坝袋的质量还需进一步提高。
(4)防老化复合层 为更有效地延长坝袋使用寿命,选用耐老化性有旨优异的特种合成材料制成防老化复合层。在坝袋制造时,贴合在坝袋的表面防坝袋老化。如果坝袋出厂前来做防老化处理,也可使用几年后,在坝袋表面涂敷防老化漆层,防坝袋的老化。
3.5模型试验技术的提高
模型试验长期以来一直是解决工程复杂课题的重要手段。随着电算技术的出现,提高了模型试验技术水平。结合橡胶坝工程建设开展了以下专题研究和模型试验。
(1)水力学模型试验对单袋式、多袋式、堵头式等坝袋结构型式,结合橡胶坝实际工程开展试验,使工程布局达到技术上可行和经济上合理,使后期建的橡胶坝工程充分发挥效益。
(2)波浪模型试验与波浪作用下坝袋受力计算的研究。
(3)坝袋振动试验与减振措施的研究。
(4)泥沙模型试验,探索泥沙的冲淤规律。
(5)橡胶坝的流量系数试验,提出单锚固和双锚固充水橡胶坝;双锚固充气橡胶坝的流量系数计算公式。
(6)锚固结构模型试验,提出新的锚固造型和相应的计算公式等。
3.6监测与管理
橡胶坝能否充分发挥敖益,除了有合理的规划、设计、施工以及高质量的坝袋外,加强工程管理,培养一支懂技术会管理的专业队伍,是延长橡胶坝使用寿命和充分发挥工程效益的关键。
河北省承德市武烈河橡胶坝首先采用微机监测系统,自动监测坝袋充胀高度,确保坝袋的安全运行;自动监测抽水井的水位,确保供水的需要;自动监测橡胶坝上、下游水位,为汛期橡胶坝的充、塌提供快速准确的信息;梯级橡胶坝建成后,建立微机网络系统。使橡胶坝
实现管理现代化。微机监测系统的开发应用,不仅减轻了管理人员的劳动强度,而且提高了理测资料的准确性和可靠性。由于观测技术水平的提高和观测资料的积累,将会促进橡胶坝技术的提高和发展。

橡胶坝

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