我國橡膠壩技術研究和應用概況
日期：2022-10-02 16:41:52 訪問次數：749
我國地域遼闊，氣候多變。在北方，河流多屬于季節(jié)性河流，非汛期水量小，冬季河流結冰。在南方，降水量大，即使在非汛期，河水流量也比較大。為適應在不同條件下應用橡膠壩，進行了大量的試驗研究，如壩袋膠布的膠料配方研究，帆布試制，壩袋抗波浪試驗，泥沙沖淤試驗，壩袋振動試驗，橡膠壩流量系數試驗，壩袋錨固，充氣橡膠壩技術研究等等。所有這些試驗研究為我國在南北方地區(qū)的不同條件下興建橡膠壩提供了可靠的保證，同時在為期三十多年的實踐和運用中，也積累了許多寶貴經驗。
一、壩袋結構型式的改進
堵頭式橡膠壩的發(fā)明。在橡膠壩運用中發(fā)現，當壩袋錨固在直墻上時，會出現下列不利情況：
a、當壩袋充到設計高度時，靠近直墻部位的壩袋出現很深的褶皺，這樣不僅降低了壩袋的有效高度，而且壩內殘存的氣體不易排除。
b、當壩袋坍落時，壩袋兩端仍掛在邊墻上，過流阻水，且壩袋易被飄浮物刺破。
c、在橡膠壩運行時，壩袋兩端部位應力比較復雜，出現局部應力集中，長期使用，壩袋易損壞。為了改善以上不利情況，采用了堵頭式橡膠壩。堵頭式的橡膠壩，壩袋不和直墻錨固，只利用堵頭與直墻的擠壓，達到止水的目的。充水后，壩袋全斷面形狀柏同，不起褶皺，壩袋應力分布比較均勻。
雙向擋水橡膠壩。在有些情況下，橡膠壩需要雙向擋水。雙向擋水橡膠壩在錨固線布置、水工結構布置等方面都與單向擋水壩有所不同。通過對各種型式的錨固線試驗分析，選定一種錨固線布置，使壩袋工作時，褶皺最少。
雙層組合式壩袋結構。這種橡膠壩是由兩個壩袋囊疊加而成，下壩袋錨固在基礎底板上，上壩袋錨固在下壩袋上?？赏瑫r充脹各層壩袋，也可以充脹其中一層或兩層壩袋擋水。這種壩袋型式一般可用于較高的橡膠壩，與單袋式橡膠壩比較，具有節(jié)省壩袋材料，減少底板長度等優(yōu)點；其缺點是錨固工作量大，控制系統(tǒng)相對復雜。這種壩型是當時為適應我國還不能生產高強度的膠布而研制的，現建成的幾座雙層橡膠壩要么被拆除，要么被單層壩袋所更換。
二、錨固構件的改進
錨固是橡膠壩工程的關鍵部分之一，對橡膠壩的錨固既要牢固，又要保證密封性，使壩袋不透水（氣）。
錨固構件型式。橡膠壩錨固以螺栓錨固型式為主，在實踐中，又發(fā)明了楔塊式錨固。楔塊錨固，是用鋼筋混凝土或木塊做材料，將壩袋錨固在底板上預制好的錨固槽中。楔塊錨固具有節(jié)省鋼材，防止螺栓生銹等優(yōu)點。此外，還研制了膠囊充水錨固方式并應用于試驗工程中。密封材料。壩袋在錨固時，為了保證壩袋不透水（氣），以前用純膠片作墊片，密封性不理想，現在采用具有高壓縮量的海綿止水膠，密封性較好。
將壩袋用錨固構件固定于基礎底板與閘墩或端墻上，要求牢固可靠地承受壩袋拉力，又要密封不透水。目前我國橡膠壩的錨固型式大都采用螺栓壓板錨固。為節(jié)省鋼材，避免螺栓銹蝕，近年來出現了用鋼筋混凝土預制塊、鋼纖維混凝土預制塊或木塊做材料，將壩袋錨固于底板上預先澆注好的錨固槽中的所謂“楔塊錨固”結構型式，這是一項創(chuàng)新。此外，還有膠囊充水式錨固。它具有安裝簡便，拆卸靈活，止水性能好等優(yōu)點，適用于拆卸式活動橡膠壩。壩袋錨固后，為了保證壩袋不透水（氣），過去常用純膠片作密封墊片，因其壓縮量有限，密封效果不夠理想。現在多采用具有高壓縮量的海綿止水膠作墊平片，密封效果較佳。
三、壩袋制造
以前使用的壩袋膠布強度低，單層帆布強度通常小于300 KN/m。現在，壩袋帆布強度有了較大的提高，據稱單層帆布強度可達500 KN/m，這為興建較高的橡膠壩創(chuàng)造了基本條件。
過去壩袋采用冷粘人工成型，在膠布的搭接縫處易出現問題?，F在普遍采用熱壓合機械成型工藝，壩袋的質量有了進一步的提高，有的廠家還開發(fā)出了無搭接縫的壩袋。
彩色壩袋可美化環(huán)境，近年已興建了不少彩色橡膠壩工程，深受人們喜愛。但由于將膠布表層黑色橡膠改為彩色，表層彩色橡膠耐老化性能還有待工程實踐作出回答，另外，據稱壩袋彩色色澤的保持也僅有為期幾年的時間。故彩色壩袋表層橡膠的耐老化性和色澤的保持還有待進一步研究開發(fā)。
四、防老化措施
制成壩袋的高強纖維織物及合成氯丁橡膠等，都是高分子合成材料，易受太陽暴曬、臭氧、化學腐蝕等因素的影響而使其壽命縮短。我國于1966年制成并投入運用的第一批壩袋，在北方的北京右安門橡膠壩運用21年，而南方的廣東省洪秀全水庫橡膠壩則使用16年，為了延長壩袋的使用壽命，廣東院會同化工部廣州合成材料老化研究所和廣州第六橡膠廠從治本和治標兩個方面進行研究解決。治本方面是用防老化性能極好的氯璜化聚乙烯(6~ 1007c)代替防老化性能差的天然橡膠，用氧化鉛（排水性能好）代替吸水性大的氧化鎂做硫化體系所制成的混煉膠配在壩袋的外膠；現在制成的第二代壩袋，經室內測試推算，壽命都在20年以上。治標方面是采用老化所研制的防老化涂料涂復在新建或已使用的舊壩袋表面，經室內和現場原體測試結果表明，每涂復一次防老化材料，可以保護、即防止壩袋表面出現老化龜裂的時間為5~8年。深圳市東湖公園工、Ⅱ級橡膠壩，深圳市羅芳橋等橡膠壩工程都采用治本和治標相結合的措施，其使用壽命將會更長，效果會更好。
五、機壓熱粘合成型
為了改進人工操作冷粘合成型中搭縫質量不均等薄弱環(huán)節(jié)，沈陽第四橡膠廠、廣州第六橡膠廠、煙臺利迅達橡膠制品有限公司等生產廠家都采用了“熱壓粘合機”。其有效工作長度為12 m、15 m，搭接硫化工作面寬為30 cm，加熱溫度150cC，工作壓力為120 k~c㎡，當壓延和經大平板硫化機疏化出來的膠布，按壩袋設計周長裁剪成壩袋布，最后經“熱壓粘合機”成型：其搭接處不但質量均勻，而且搭接強度一般大于原布的強度，經過10多年運用檢驗，還沒有發(fā)生機壓熱粘合搭接縫開脫事故。這是壩袋制造工藝又一新突破。
六、控振防磨防漂浮措施
如前面控振防磨中所述，比較有效控制橡膠壩的運用高度來適應過壩流量大小，從而控制了橡膠壩的振動，這是問題重要的一面。另一面是充水壩袋一般不易坍平，就是在下游錨固線以后的水量排不干而形成一個狀似“煙斗”的小壩，就是這個小壩成了振動和起破壞作用酌新的根源，必須設法消滅它。根據室內模型反復觀察和研究，廣東利用壩內導水膠管的虹吸作用，從而消除了這個小壩，壩高消失了，水流與壩高沒有矛盾了，振動也就消除了，因而磨損也得到控制或改善。
七、安全裝置
根據各地多座工程違反操作規(guī)程出現超高超壓運用破壩的責任事故說明，設計和充分利用橡膠壩的安全裝置不容忽視。充氣橡膠壩宜設計性能良好的安全閥、水封管或U型管等安全裝置。而充水壩袋應設計安全可靠而又經濟簡便的安全溢流管、安全溢流孔。其超壓排水能力應大于進壩的供水能力，以確保壩袋安全，而出口高程應與壩內實測的設計壓力水頭齊平。所有安全裝置要經常保持其靈敏性能。嚴禁人為堵塞超壓裝置或有意超高超壓運用。有條件的工程單位，可考慮采用微機監(jiān)控，或實行自動控制，以確保橡膠壩的安全運用。