橡胶坝坝袋充坝介质选择的注意事项

橡胶坝作为一种新型的拦蓄水建筑物，自20 世纪90 年代以来在我国广为应用。橡胶坝坝顶可以溢流，并可根据需要调节坝高，控制上游水位，发挥灌溉、防洪、挡潮作用。橡胶坝坝袋胶布主要以高强度合成纤维为受力骨架，内外涂橡胶作为保护层，坝袋的充坝介质主要为水和气体。如何选择充坝介质实现安全可靠、经济合理的目的，需考虑多重因素。此文以某拟建橡胶坝为例，阐述充坝介质选择需注意的相关问题。

1. 工程概况
某城区内河道需新建一座橡胶坝，拦蓄雨洪，形成景观水面，改善区域环境。河道为已整治河道，河宽50m，现状纵坡为1‰。根据功能要求，橡胶坝设计高度为3m，坝顶高程4.5m（1956黄海高程），坝底板高程1.5m，坝址处20年一遇设计洪峰流量为498.7m3/s。非汛期橡胶坝充坝挡水，拦蓄上游河水，正常蓄水位4.3m，蓄水库容15.8 万m3，汛期遇洪水塌坝行洪，橡胶坝基础为一般土质。

2. 充坝介质方案比选
2.1 初拟坝袋尺寸



2.2 稳定计算方案
此次设计仅对一般设计情况正常蓄水工况下的橡胶坝底板进行稳定计算荷载组合。见表1。




主要计算公式如下：地基应力及不均匀系数：

 

计算针对此坝选择充坝介质为水和空气，分别进行稳定计算，统计在满足稳定的前提下所需要底板厚度及基底应力值。见表2。



根据计算统计表可以看出，在只满足稳定要求的前提下，两种不同充坝介质所要求的底板厚度相差较大，要求稳定及不均匀系数同时满足的前提下，充水式较充气式底板厚度能节省投资约20%。因此，从稳定计算角度来看，充水式橡胶坝具有一定优势。


2.3 其他考虑因素

除了涉及到橡胶坝稳定安全的关键性因素以外，还应从以下方面统筹考虑确定最合适的充坝介质。汛期塌坝：橡胶坝建设的前提是不影响所在河段的汛期行洪，运行中要求汛期橡胶坝必须塌坝，由于充坝介质不同，对于塌坝的控制也不相同。充水式橡胶坝通常要求设备为电源，一般采用强排的形式进行塌坝，才能较好地满足行洪要求，而充气式橡胶坝则依靠行洪时的水压力排除坝内气体，一般不再考虑备用电源。相对而言，充气式橡胶坝配套的机电设备会节省投资。


水源及安全性保障：
充水式橡胶坝一般设大口井，且要求有一定的地下水位，才能保障橡胶坝正常运行。已有的充水式橡胶坝，由于水源问题甚至采用城市自来水进行充坝，运行成本增加。相比之下，充气式橡胶坝则有效避免了类似问题。需要注意的是，充气式橡胶坝对气闭性要求较高，早期兴建的一些充气式橡胶坝存在此类问题，造成安全隐患。随着科学技术的发展，以前充气式橡胶坝存在的气闭性问题已经解决，不同形式的充坝介质均能满足工程功能要求。

管理房：
充气式橡胶坝较充水式橡胶坝节省了管理房的地下结构，投资相对节省，更为重要的是，一般城区内河道橡胶坝，两岸修建管理房时一般都会遇到城区自来水、天然气管线等问题，一方面沟通协调困难，另一方面施工方案也须优化，造成投资增加、工期延误。在这方面，充气式橡胶坝就有比较优势。

综合上述因素，该橡胶坝工程充坝介质最终选定为充气，一方面节省了投资，而且后期建设运行也避免了不必要的麻烦。

3. 结论
橡胶坝充坝介质的选择，应从投资、施工、管理运行等多方面统筹考虑。因此，如何合理比选充坝介质，实现工程安全可靠、经济合理，以及后期运行方便尤为重要。