1、規劃方面
1.1壩型比較方面。
壩型比較時(shí)應考慮壩址距上游水庫距離。因為充水橡膠壩的坍壩時(shí)間較長(cháng),如果上游水庫蹈橡膠壩過(guò)近,在上游水庫泄洪時(shí),有可能因橡膠壩坍塌壩不及時(shí)而洪水就過(guò)壩,造成壩袋振動(dòng)、磨損和超壓破裂。如果橡膠壩過(guò)早坍壩,則水庫放李影響工程效益。
1.2沖砂閘的設置橡膠壩壩址如果有條件建沖砂閘的話(huà),應考慮建設沖砂閘。
因為我省地處山區,洪水期間泥砂含量大、漂浮物多,如果在小洪水時(shí)能先打開(kāi)沖砂閘泄洪的話(huà),泥砂和漂浮物就可以先通過(guò)底板較低的沖砂閘流走大部分,而減輕橡膠壩上流過(guò)的泥砂量和漂浮物,減少橡膠壩的磨損,橡膠壩的清除泥砂和漂浮物的工作量也會(huì )減輕一些。
1.3單跨壩袋長(cháng)度《規范》規定
考慮壩袋運輸安裝、檢修方便以及運行管理要求,單跨最大長(cháng)度在100m以?xún)葹橐?。筆者認為除了考慮以上因素外,還應考慮風(fēng)浪對壩袋振動(dòng)和失事后減少損失的因素。因為我省地處沿海山區,風(fēng)速較內陸省份大,風(fēng)浪對壩袋振動(dòng)磨損的影響較內陸省份大,單跨壩袋不宜過(guò)長(cháng)。橡膠壩壩袋破裂引起的失事一般都是某一跨破裂后造成的。如單跨壩袋過(guò)長(cháng),造成的損失將比單跨短的大,也不能過(guò)短,影響美觀(guān)。
2、壩袋設計方面
由于充水式橡膠壩具有壩頂溢流時(shí)袋形比較穩定,過(guò)水均勻,對下游沖刷較小,且我省又不處在冰凍地區,所以我省大部分橡膠壩采用充水式。其設計內壓比根據《規范》宜選用1.25—1.60。從運用角度分析,在沒(méi)有特別要求時(shí),內外壓比無(wú)須選擇太大。從強度方面分析,壩高較小時(shí),強度的選擇基本不受材料限制,內外壓比選擇幅度很大,為節省壩袋材料,可選大值。而高壩的強度選擇受材料限制很大,宜選取較小值。在內外壓比選擇幅度較大時(shí),內外壓比的選擇應經(jīng)濟技術(shù)比較后確定。筆者認為,橡膠壩高度一般在5m以下,各地建成的類(lèi)似工程比較多,小規模工程可參照選用或參照選取兩三個(gè)值再進(jìn)行比較,減少盲目性。
3、土建工程設計方面
3.1壩底板高程的確定
橡膠壩基礎底板高程的選定不僅與壩高、壩袋周長(cháng)及工程造價(jià)有直接關(guān)系,還與運用要求及壩袋檢修關(guān)系密切。壩底板高程定的低一些,可以加大泄流量,但壩袋高度增加,相應壩袋周長(cháng)加長(cháng),壩袋檢修條件差。因此,在不影響泄流情況下,特別是在我省山區推移質(zhì)比較嚴重的河道上,底板比河床略高較為有利。壩底板高程比上游河床地形平均高程適當抬高0.2m~0 4m,這不但可使整個(gè)工程造價(jià)降低,檢修條件改善和便于觀(guān)測,而且可防止過(guò)壩推移質(zhì)泥沙隨水流卷入壩袋底部,從而減輕壩袋的磨損。
3.2消力池結構
為防止在水舌下形成局部真空產(chǎn)生負壓,使過(guò)壩砂石能順利排到下游,消力池與底板間常用斜坡段連接。斜坡段坡度在《規范》中沒(méi)有明確定規定,但在《規范條文說(shuō)明》中提及為1:2~1:4,而在《橡膠壩工程技術(shù)指南》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《指南》)中明確為不應陡于1:3,一般采用1:4或更大些,應根據水流流態(tài)確定。筆者認為采用緩釁為好,因為陡坡段是緊接在底板末端,如果該水流流態(tài)不好,將影響到坍壩后壩袋的末端,造成其振動(dòng)磨損,縮短壩袋壽命。
3.3中墩和底板的長(cháng)度
《規范》中未明確中墩的具體長(cháng)度,但《指南》說(shuō)明“中墩長(cháng)度應大于壩袋工作狀態(tài)時(shí)的長(cháng)度,但宜小于底板長(cháng)度0.5m~1.Om。”筆者認為中墩長(cháng)度宜不小于底板長(cháng)度的0.5m~1.0m,主要是考慮到底板下游側的檢修通道要求。f_日出于安全考慮,筆者認為中墩下游側應大于壩袋坍壩后末端距離0.5m左右,因為若中墩過(guò)短,壩袋長(cháng)出中墩下游側,則在大壩過(guò)大洪水時(shí),水流會(huì )在中墩下游側形成回流和旋渦,使壩袋產(chǎn)生嚴重的振動(dòng)和拍打現象,造成壩袋嚴重磨損。曾經(jīng)就有橡膠壩發(fā)生過(guò)類(lèi)似事件,造成壩袋磨破。
4、錨固結構設計方面
4.1錨固犁式的選擇
錨固結構型式可分為螺豐拿壓板錨固、楔塊擠壓錨固以及膠囊充水錨固三種。目前橡膠壩錨固以螺栓錨固型式為主。螺栓錨固的主要優(yōu)點(diǎn)是設計施工經(jīng)驗豐富,質(zhì)量易于控制,缺點(diǎn)是耗費鋼材量較大,螺栓在水下易于生銹,耐久性差些。而楔塊錨固的主耍優(yōu)點(diǎn)是節省鋼材,構件形狀規則,現場(chǎng)澆筑和安裝方便,缺點(diǎn)是錨固槽內受力復雜,錨固計算比較復雜,錨固槽槽面不平整度要求高,后楔塊的夯擊力不易精確控制?!兑幏丁芬幎?,重要工程應由錨固結構試驗確定。
4.2楔塊錨固設計
楔塊擠壓式錨固是采用靴形和梯形的錨固槽,用壩袋膠布、底墊片和止水海綿卷好壓軸置入側槽內,然后依次將前后楔塊裝入槽內并夯緊,錨固壩袋。詳見(jiàn)下圖。
(1)錨固槽。
錨固槽一般采用如上圖所示的靴形槽,是槽內壁設凹槽的矩形槽。設計和施工中容易忽略的是槽面要求順直、平整光滑,精度要求較高,誤差一般在±2mm以?xún)?;楔塊表面制作誤差也不應超過(guò)±2mm。某橡膠壩失事后發(fā)現錨固槽槽面大超過(guò)±2mm,這將嚴重影響到楔塊夯擊效果,以致錨固力不夠而使壩袋被拔出。
(2)楔塊選擇