1、規劃方面
1.1壩型比較方面。
壩型比較時應考慮壩址距上游水庫距離。因為充水橡膠壩的坍壩時間較長,如果上游水庫蹈橡膠壩過近,在上游水庫泄洪時,有可能因橡膠壩坍塌壩不及時而洪水就過壩,造成壩袋振動、磨損和超壓破裂。如果橡膠壩過早坍壩,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,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,如果在小洪水時能先打開沖砂閘泄洪的話,泥砂和漂浮物就可以先通過底板較低的沖砂閘流走大部分,而減輕橡膠壩上流過的泥砂量和漂浮物,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減輕一些。
1.3單跨壩袋長度《規范》規定
考慮壩袋運輸安裝、檢修方便以及運行管理要求,單跨最大長度在100m以內為宜。筆者認為除了考慮以上因素外,還應考慮風浪對壩袋振動和失事后減少損失的因素。因為我省地處沿海山區,風速較內陸省份大,風浪對壩袋振動磨損的影響較內陸省份大,單跨壩袋不宜過長。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。如單跨壩袋過長,造成的損失將比單跨短的大,也不能過短,影響美觀。
2、壩袋設計方面
由于充水式橡膠壩具有壩頂溢流時袋形比較穩定,過水均勻,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,在沒有特別要求時,內外壓比無須選擇太大。從強度方面分析,壩高較小時,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,內外壓比的選擇應經濟技術比較后確定。筆者認為,橡膠壩高度一般在5m以下,各地建成的類似工程比較多,小規模工程可參照選用或參照選取兩三個值再進行比較,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、壩袋周長及工程造價有直接關系,還與運用要求及壩袋檢修關系密切。壩底板高程定的低一些,可以加大泄流量,但壩袋高度增加,相應壩袋周長加長,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,這不但可使整個工程造價降低,檢修條件改善和便于觀測,而且可防止過壩推移質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生負壓,使過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》中沒有明確定規定,但在《規范條文說明》中提及為1:2~1:4,而在《橡膠壩工程技術指南》(以下簡稱《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,如果該水流流態不好,將影響到坍壩后壩袋的末端,造成其振動磨損,縮短壩袋壽命。
3.3中墩和底板的長度
《規范》中未明確中墩的具體長度,但《指南》說明“中墩長度應大于壩袋工作狀態時的長度,但宜小于底板長度0.5m~1.Om。”筆者認為中墩長度宜不小于底板長度的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,因為若中墩過短,壩袋長出中墩下游側,則在大壩過大洪水時,水流會在中墩下游側形成回流和旋渦,使壩袋產生嚴重的振動和拍打現象,造成壩袋嚴重磨損。曾經就有橡膠壩發生過類似事件,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。螺栓錨固的主要優點是設計施工經驗豐富,質量易于控制,缺點是耗費鋼材量較大,螺栓在水下易于生銹,耐久性差些。而楔塊錨固的主耍優點是節省鋼材,構件形狀規則,現場澆筑和安裝方便,缺點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以內;楔塊表面制作誤差也不應超過±2mm。某橡膠壩失事后發現錨固槽槽面大超過±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