小埠東橡膠壩壩袋更換工程遇到的問題及對(duì)策

高 瑞，譚培箱，王 偉

(1.臨沂市濱河景區(qū)小埠東橡膠壩管理所，山東臨沂 276000;2.臨沂市河?xùn)|區(qū)太平街道水利站，山東臨沂 276029;3．臨沂市園林局，山東臨沂 276000)

小埠東橡膠壩坐落在沂河干流臨沂市城區(qū)段小埠東村東沂河中泓樁67+045處。壩上流域面積10287km2，一次蓄水2830萬m3。樞紐工程總長(zhǎng)度1247.4m，其中橡膠壩段長(zhǎng)1135m，有16節(jié)橡膠壩袋，每節(jié)壩袋長(zhǎng)70m，設(shè)計(jì)壩高3.5m，兩岸各建一座各5孔平面鋼閘門調(diào)節(jié)閘，工程于1997年汛前建設(shè)完成投入運(yùn)行。該工程以其世界最長(zhǎng)的橡膠壩被列為“世界吉尼斯記錄”。小埠東橡膠壩樞紐工程坐落在砂基上，工程自建成以來，橡膠壩段河床底高程由建壩時(shí)的62.0m下切到現(xiàn)在的57.0m，平均下降5m，因橡膠壩下游運(yùn)行邊界條件發(fā)生重大變化，建成后曾發(fā)生5次水毀險(xiǎn)情，危及工程安全。經(jīng)水利部南京水利科學(xué)研究院和山東省水利科學(xué)研究院分別試驗(yàn)研究論證認(rèn)為，小埠東橡膠壩樞紐工程存在壩基滲透變形、壩袋老化等安全隱患。為保證工程安全，工程管理單位組織實(shí)施了壩袋更換工程。在工程施工過程中遇到的問題及對(duì)策介紹如下:

1 壩前圍堰工程施工問題及對(duì)策

1.1 圍堰施工原因

壩袋更換主體工程施工前必須創(chuàng)造干地施工條件，但小埠東橡膠壩位于城市主城區(qū)，上游為國(guó)家級(jí)水利風(fēng)景區(qū)沂蒙湖，同時(shí)區(qū)域內(nèi)還有為電廠提供水源的取水口2處，為保證電廠生產(chǎn)用水及城區(qū)河道的景觀用水和生態(tài)景觀效果，不宜將河水全部放掉后施工，因此必須在橡膠壩上游修筑圍堰。

1.2 圍堰材料問題

工程所在地夏季多雨，汛期為6～9月，因此該工程必須在汛期到來的5月底前完工，沂河河道在臨近小埠東橡膠壩上游部分寬1250m，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，橡膠壩前河床最深已達(dá)13m，工程按10年一遇的設(shè)計(jì)最高洪峰水位的需要，堰堤頂寬6m，兩側(cè)邊坡為1∶3，經(jīng)測(cè)算圍堰總方量近10萬m3。工程工期短、方量大，必須選擇合適的圍堰填筑材料。

1.3 圍堰材料選擇

關(guān)于圍堰的填筑材料，一種是采用拋填塊石后在迎水坡填筑優(yōu)質(zhì)黏土進(jìn)行防滲;另一種是拋填中粗砂，龍口處拋填砂袋，迎水面鋪設(shè)防滲膜。采用土石圍堰方案的材料只能使用汽車從城外運(yùn)輸，受場(chǎng)地道路和資源的限制，根本無法滿足工程進(jìn)度的要求，同時(shí)造價(jià)較高。而采用砂圍堰，采用運(yùn)砂船自采自運(yùn)自卸，運(yùn)距較短，每艘船每天可運(yùn)輸拋填砂1500 m3，同時(shí)工程上游具有豐富的砂資源，可以就地取材，降低了圍堰總造價(jià)。在實(shí)際施工過程中采取多船作業(yè)方式，每天完成采砂量1.6萬m3，大大加快了工程進(jìn)度，降低了工程總造價(jià)。

2 壩前截滲處理問題及對(duì)策

2.1 截滲處理原因

受當(dāng)時(shí)資金技術(shù)等條件限制，小埠東橡膠壩工程上游基礎(chǔ)未進(jìn)行截滲處理，經(jīng)多年運(yùn)行致使橡膠壩壩基滲透破壞，壩基存在滲透變形現(xiàn)象，縮短了壩體使用壽命，存在嚴(yán)重安全隱患。該工程截滲采用高壓旋噴灌漿雙管法施工，灌注樁入巖0.5m，總灌漿長(zhǎng)度15076m。

2.2 截滲問題及處理方式

在鉆孔時(shí)，如出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，采用黏土充填固壁，以順利成孔和保證孔壁穩(wěn)定;在灌漿過程中冒漿量小于20%注漿量是正?，F(xiàn)象，但是當(dāng)冒漿量超過20%注漿量時(shí)應(yīng)當(dāng)減少注漿量或加快提升，提高回旋速度，對(duì)冒漿進(jìn)行妥善處理，將多余的漿液引入沉淀池。高噴灌漿時(shí)若無冒漿現(xiàn)象，則可能是地層有較大空隙造成漏漿，故需在空隙大的地段增大注漿量，直到填滿空隙且正常冒漿后，再按施工技術(shù)參數(shù)規(guī)定控制提升速度。

3 壩墩凍融問題及對(duì)策

3.1 凍融原因

壩墩位于橡膠壩前迎水面，壩體材料基本上都是混凝土結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是由水泥砂漿與粗骨料組成的毛細(xì)多孔體。工程所在地為典型北方氣候，冬冷夏熱，由于長(zhǎng)期受正負(fù)溫度交替影響、融冰撞擊等，造成壩墩表面出現(xiàn)剝落、裂縫等現(xiàn)象。

3.2 凍融問題處理

a.修復(fù)前必須徹底清除被凍融破壞的疏松混凝土，以保證修補(bǔ)材料能與基面完好結(jié)合，在工程實(shí)踐中用電錘鑿除新鮮基面，并用高壓氣泵或水泵吹脫表面砂礫。

b.修復(fù)材料的選擇也是決定修復(fù)效果至關(guān)重要的一環(huán)，經(jīng)多方比選決定采用丙乳砂漿對(duì)凍融破壞的壩墩進(jìn)行修復(fù)。丙乳砂漿是丙烯酸酯共聚乳液水泥砂漿的簡(jiǎn)稱，具有優(yōu)異的黏結(jié)、抗裂耐磨、耐老化等性能。丙乳砂漿與普通砂漿相比，極限拉伸率、抗拉強(qiáng)度、抗裂性顯著提高，施工方便、成本低，加之密封作用，能夠達(dá)到防止老混凝土進(jìn)一步碳化、延緩鋼筋銹蝕速度、抵抗剝蝕破壞的目的。

4 壩袋安裝問題及對(duì)策

4.1 舊壩袋拆除

舊壩袋拆除首先應(yīng)通過兩岸泵房?jī)?nèi)的機(jī)電設(shè)備將壩袋內(nèi)的水排空，然后實(shí)施壩袋拆除作業(yè)，其次通過電錘清除錨固槽表面混凝土，使橡膠壩壓板及螺栓外漏。

4.2 新壩袋安裝

壩袋安裝前首先進(jìn)行底墊片的安裝，底墊片應(yīng)對(duì)準(zhǔn)螺栓就位，在底墊片上做好標(biāo)記再打孔。新壩袋運(yùn)到工地后，應(yīng)立即全面對(duì)壩袋質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，看是否符合設(shè)計(jì)要求。檢查完成后，才可進(jìn)行孔洞放樣。根據(jù)圖紙和實(shí)地測(cè)量的尺寸，將壩袋中心線對(duì)準(zhǔn)底板中心線，校正就位后再折疊壩袋對(duì)準(zhǔn)螺栓打孔線，按壩袋錨固尺寸打孔。壩袋安裝應(yīng)按“先下游后上游、先中間后兩邊”的原則進(jìn)行錨固，壩袋打孔就位，加強(qiáng)片就位，安裝壓板，緊固螺栓，要反復(fù)緊固，緊固螺母必須采用力矩扳手，保證每個(gè)螺栓受力均勻，壓板緊密、平順，并且緊固到設(shè)計(jì)螺母壓縮要求。

5 橡膠壩底板伸縮縫維修問題及方法

5.1 伸縮縫作用及組成

橡膠壩的底板伸縮縫主要起到防止因溫度的變化等引起壩體結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮過大而造成破壞的作用，伸縮縫通常為以瀝青、木板、麻絮、橡膠等材料填塞縫隙的構(gòu)造。

5.2 維修原因

因該橡膠壩已運(yùn)行15年多，覆蓋在伸縮縫上部的保護(hù)層由于氣候變化、水流沖刷等原因大部分都已剝落，造成伸縮縫內(nèi)的填充材料在橡膠壩泄水過程中被急流沖出，也就失去了維護(hù)大壩結(jié)構(gòu)安全的作用。在歷年的汛前、汛后檢查維修過程中，也采用過瀝青瑪 脂、木板等進(jìn)行維修，但效果大都不很理想，經(jīng)一個(gè)汛期運(yùn)行后大部分又被破壞到原來的狀態(tài)。

5.3 維修材料及使用效果

在此次維修施工過程中，工程管理單位在聽取多方建議后采用新型材料聚硫密封膠來修復(fù)底板伸縮縫。聚硫密封膠是以液體聚硫橡膠為主劑，配合硫化劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、增塑劑等制成的高等級(jí)的密封材料。在施工完成并經(jīng)過一個(gè)汛期運(yùn)行后，管理單位工程技術(shù)人員對(duì)新修復(fù)的橡膠壩底板伸縮縫進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)新更換的底板伸縮縫填充材料與混凝士表面黏結(jié)性良好，未發(fā)生填充材料被水流沖出的現(xiàn)象，橡膠壩底板伸縮縫表面平整、光滑，防止了橡膠壩底板因溫度的變化或受水力擠壓等引起的塑形變形，確保了整個(gè)橡膠壩底板的穩(wěn)定與安全。

6 結(jié)語

橡膠水壩最早于1957年誕生于美國(guó)洛杉磯，近幾年來以其造價(jià)低、施工周期短 (當(dāng)年施工當(dāng)年受益)、維修少、管理方便等特點(diǎn)在國(guó)內(nèi)得到快速發(fā)展。據(jù)相關(guān)資料顯示:通過室內(nèi)試驗(yàn)和實(shí)際工程觀測(cè)及驗(yàn)證，橡膠壩袋的使用壽命為15～20年。小埠東橡膠壩作為多跨最長(zhǎng)橡膠壩并因達(dá)到使用年限而更換，它在施工過程中存在的問題及處理方法能為今后類似工程提供一定的借鑒。

［1］謝紅梅，嚴(yán)桂利，厲建陽．沂河桃園橡膠壩工程與小埠東橡膠壩工程差異性分析［J］．山東水利，2007(10):43-44．

［2］劉持鵬．雙組分聚硫密封膠在防水施工中的工藝措施［J］水利水電施工，2011(4):32-32．