遼河曙光橋橡膠壩壩袋更換施工技術(shù)探析

杜 濤

(盤錦市水利服務(wù)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(tài)旅游船閘組成，其中攔河橡膠壩位于曙光橋下游405m處(沿現(xiàn)狀河槽)，橡膠壩長(zhǎng)度為200m，壩高為5.0m，共分3跨，每跨凈跨長(zhǎng)為66m。設(shè)有兩個(gè)中墩，中墩頂端厚度為1.0m。橡膠壩均為充水式，設(shè)計(jì)內(nèi)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(zhǎng)度18.7km，水面面積3.37km2。

生態(tài)旅游船閘位于橡膠壩右岸邊外30m，船閘采用單級(jí)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(zhǎng)91m，其中船閘上游護(hù)坦長(zhǎng)15.7m，上閘首長(zhǎng)14.7m，閘室段長(zhǎng)20m，下閘首長(zhǎng)14.7m，下游海漫長(zhǎng)15m，船閘上、下閘首設(shè)工作門及檢修門各一道，工作門為人字閘門，規(guī)格為5.96m×6.0m(寬×高)，用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)啟閉，船閘頂設(shè)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(xiàn)狀

橡膠壩壩袋為彩色橡膠制作，采用螺栓錨固?？紤]壩袋和底墊片加工時(shí)所需的錨固長(zhǎng)度，壩袋長(zhǎng)度為21.2m，底墊片長(zhǎng)度為13.5m。主橡膠壩選用三布四膠，壩袋型號(hào)為JBD5.0-300-3，骨架材料型號(hào)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(hù)坡的護(hù)面厚度t=0.15m。

為防止洪水期對(duì)橡膠壩基礎(chǔ)的沖刷，橡膠壩護(hù)坦上游河底順?biāo)鞣较蚍雷o(hù)長(zhǎng)30m、左右岸方向延伸過(guò)護(hù)岸肩各30m。橡膠壩和船閘翼墻后垂直水流方向各防護(hù)46.50m。防護(hù)結(jié)構(gòu)為鉛絲石籠厚0.5m，岸邊部分的鉛絲石籠防護(hù)結(jié)構(gòu)上覆0.5m厚種植土，種植各種生態(tài)景觀植物。

從遼河曙光橋橡膠壩工程建成以來(lái)，攔河橡膠壩段河床底高程逐年下降，加之下游邊界條件發(fā)生明顯改變，長(zhǎng)期受水浸、風(fēng)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(wèn)題突出，對(duì)橡膠壩的安全運(yùn)行造成直接影響，甚至?xí)饾问录?，危機(jī)下游安全。為保證攔河橡膠壩安全，有關(guān)部門擬批準(zhǔn)立項(xiàng)壩袋更換工程，現(xiàn)針對(duì)壩袋更換過(guò)程中存在的問(wèn)題提出有針對(duì)性的解決方案。

2 施工難點(diǎn)

2.1 圍堰及導(dǎo)流設(shè)置

壩袋更換過(guò)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(wú)水，即將攔河圍堰設(shè)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(shè)置導(dǎo)流設(shè)施。因此，更換壩袋時(shí)就面臨著施工期選擇、導(dǎo)流設(shè)施設(shè)置、圍堰尺寸選擇、材料類型選用等問(wèn)題[1]。

2.2 橡膠壩材質(zhì)選擇

橡膠壩工程能否長(zhǎng)久安全的運(yùn)行在很大程度上取決于壩袋材質(zhì)的堅(jiān)韌性和耐久性，所以在選擇壩袋時(shí)必須詳細(xì)調(diào)查和全面比較，經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研合理確定。

2.3 壩基防滲處理

基礎(chǔ)在很大程度上決定了橡膠壩的安全運(yùn)行，壩基滲水會(huì)嚴(yán)重影響到大壩的整體穩(wěn)定，所以必須科學(xué)處理壩基[2-3]。壩基滲水時(shí)其內(nèi)部的充填料和涂層會(huì)受到上浮力、沖擊力、水壓力等作用，長(zhǎng)期以往將對(duì)壩基骨架材料造成損壞，壩基出現(xiàn)變形甚至發(fā)生潰壩現(xiàn)象。

2.4 壩墩及壩袋防凍

曙光橋橡膠壩建于北方嚴(yán)寒地區(qū)，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(jié)冰。橡膠壩上游面的壩墩屬混凝土材料，在長(zhǎng)期凍融循環(huán)和流冰撞擊作用產(chǎn)生裂縫、脫皮等問(wèn)題。

2.5 壩袋底板維護(hù)

通過(guò)設(shè)置壩袋底板伸縮縫能夠有效控制凍融循環(huán)對(duì)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(hù)層發(fā)生脫落，內(nèi)部填充材料暴露在外并隨泄水急流而沖落，逐漸失去保護(hù)壩基和壩體安全的作用。

2.6 壩袋的拆裝

新、舊壩袋的精準(zhǔn)安裝與安全拆除是壩袋更換施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這直接關(guān)系著橡膠壩的安全運(yùn)行。一般地，舊壩袋與原壩基等支柱骨架的連接牢固，拆除過(guò)程中很容易給原構(gòu)筑物帶來(lái)破壞，，因此確保原支柱骨架與新壩袋的文圖緊密聯(lián)結(jié)是關(guān)鍵。

3 壩袋更換施工技術(shù)

3.1 施工前的防洪計(jì)算

為了保證施工期修建的導(dǎo)流設(shè)施和圍堰不會(huì)對(duì)防洪安全和洪水下泄造成影響，施工前要全面調(diào)查水文資料，精準(zhǔn)計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，確保導(dǎo)流設(shè)施及圍堰的施工方案、尺寸大小等科學(xué)合理[4]。此外，必須科學(xué)評(píng)價(jià)防洪安全及洪水下泄受圍堰施工的影響，并給出相應(yīng)的結(jié)論。

3.2 圍堰材料及壩袋材質(zhì)選擇

實(shí)踐工程中，常見(jiàn)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(qū)拉運(yùn)，而采用砂堰時(shí)成本較低且取料方便，工程中大多利用采運(yùn)卸一體的采砂船。

橡膠壩是一種耐高濕、耐高溫等惡劣環(huán)境且有較強(qiáng)韌性的高強(qiáng)度高分子材料，在壩袋購(gòu)置時(shí)要充分考慮環(huán)境條件深入考察，科學(xué)論證，確保壩體材質(zhì)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(jìn)行橡膠壩壩體截流。為了保證孔壁穩(wěn)定、成孔順利以及不出現(xiàn)塌孔情況，工程中主要以黏土填固孔壁，灌漿過(guò)程中要時(shí)刻關(guān)注冒漿狀況。冒漿量≤20%時(shí)人為正常，<20%時(shí)要適當(dāng)減少灌漿量或快速提升，通過(guò)增加回旋速度恰當(dāng)?shù)奶幚砻皾{問(wèn)題[5]。若灌漿速度較快并且不出現(xiàn)冒漿，此時(shí)要考慮是否存在漏漿、較大裂隙或空隙等現(xiàn)象，為保證漏漿或空隙較多標(biāo)段正常冒漿，結(jié)合實(shí)際情況和適當(dāng)加大灌漿量。

3.4 防凍融處理

壩墩修復(fù)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(lián)結(jié)錨固。先采用電錘開(kāi)剝出新鮮表面，再用高壓氣流或水流沖洗表面雜質(zhì)，修復(fù)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(jià)低、施工操作簡(jiǎn)單、抗拉伸強(qiáng)度高、黏結(jié)力強(qiáng)、耐老化、抗裂等優(yōu)點(diǎn)，有效發(fā)揮減緩腐蝕速度、防老化等作用[6-7]。

3.5 底板伸縮縫維護(hù)

若選用瀝青、木板等材料難以達(dá)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(qiáng)劑為輔，以液體聚硫酸橡膠為主的新型高級(jí)密封材質(zhì)?；炷僚c聚硫密封膠的黏結(jié)性較好，既能有效防止因水力作用和熱脹冷縮導(dǎo)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(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固和安全運(yùn)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(nèi)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(zhì)利用電錘等工具清理干凈。

安裝新壩袋前，必須對(duì)壩袋質(zhì)量進(jìn)行認(rèn)真全面的檢查，確保壩袋質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。然后，在預(yù)定位置安裝底部墊片，在底部墊片上照準(zhǔn)螺栓鉆孔，按設(shè)計(jì)圖紙放樣，并保證壩袋中心與底板中線的照準(zhǔn)，經(jīng)校核檢驗(yàn)，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(yàn)與檢查維修

4.1 充水蓄水試驗(yàn)

壩袋更換完成后還要進(jìn)行充水蓄水試驗(yàn)，對(duì)壩袋、錨固、壩袋等部件的強(qiáng)度、安裝質(zhì)量和密實(shí)性進(jìn)行檢查，以確保滿足工程設(shè)計(jì)和安全使用要求。充水過(guò)程中嚴(yán)禁一次充水脹滿，要分階段實(shí)施，每次充水后要觀測(cè)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(duì)各部位、設(shè)施運(yùn)行情況進(jìn)行全面檢查，對(duì)橡膠壩的破損程度、變形情況等進(jìn)行重點(diǎn)檢查，尤其是冬天要對(duì)壩袋內(nèi)是否有凍結(jié)進(jìn)行檢查，以防壩袋受凍發(fā)生破壞。

2)經(jīng)常檢查。對(duì)管理范圍內(nèi)的水流情況、河道堤防、河床流布以及橡膠壩的機(jī)電設(shè)備、充填設(shè)備、水壩袋等管理單位要經(jīng)常檢查，保證每月至少檢查1次。不利因素對(duì)橡膠壩產(chǎn)生影響時(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)易產(chǎn)生問(wèn)題設(shè)備、部位的觀測(cè)，合理利用多種手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，快速有效的進(jìn)行處理。

3)特殊檢查。遇到重大工程事故、強(qiáng)震、暴風(fēng)、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(jìn)行特殊檢查。

4.3 日常維護(hù)

對(duì)于日常運(yùn)行過(guò)程中較為常見(jiàn)的問(wèn)題，每年至少開(kāi)展至少一次的維護(hù)，主要內(nèi)容有：采用柴油清洗和黃油保護(hù)排水門閥、充電晶閘閥及其他電氣設(shè)備，抽出排水門閥內(nèi)的水。充填試驗(yàn)有利于開(kāi)通排水管、供水管和泵供應(yīng)等，安排專人負(fù)責(zé)供水深井泵的清晰，確保增水期深井泵的正常供水[11]。

對(duì)于尖銳物等可能引起壩袋損傷的情況，應(yīng)防止惡意破壞或無(wú)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(huì)對(duì)水庫(kù)上下測(cè)造成損傷，必須將垃圾雜物快速清理干凈；對(duì)壩體危害最大且長(zhǎng)期存在的潛在因素就是火災(zāi)，火所造成的大范圍損傷修復(fù)難度大，對(duì)此要根除火源。

5 結(jié) 論

實(shí)踐表明，橡膠壩壩袋的安全性直接決定著整個(gè)工程的長(zhǎng)效安全運(yùn)行，壩袋達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限或出現(xiàn)嚴(yán)重破損時(shí)必須及時(shí)更換。壩袋更換時(shí)，必須深入研究和全面調(diào)查，通過(guò)全面分析更換過(guò)程中存在的問(wèn)題及其影響因素，提出有針對(duì)性的解決方案，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)切實(shí)提升解決問(wèn)題的能力，并確保攔河橡膠壩工程的安全運(yùn)行。