张庄橡胶坝在滏阳河武强县城段整治工程的应用

摘 要：针对滏阳河武强县城段污染严重、环境恶劣的问题，武强县实施了滏阳河武强县城段整治工程，其中张庄橡胶坝是关键性的建筑物，其发挥着挡挡污和景观调蓄水位的重要作用。在张庄橡坝设计中，我们借鉴国内处橡胶坝的相关新技术、新材料和新工艺，克服了普通橡胶坝的坚固性较差、易老化的弱点。

关键词：滏阳河 橡胶坝 新工艺

中图分类号：TV85 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（a）-0058-01

滏阳河为子牙河流域两大支流之一，发源于河北省磁县西北釜山，滏阳河在宁晋县艾辛庄以上有20多条支流汇入。滏阳河从南向北穿越武强县县城，其主要作用是排沥为主兼顾行洪。由于上游的污水排放，加上武强县城内大量污水排入河道，使该段滏阳河污染严重，给县城人民的生活带来不良影响，该工程的实施，有利于改变周围环境，改善居民生活质量，提高县城环境质量和城市景观。

1 主要设计内容

1.1 河道整治工程

河道整治工程为滏阳河光明桥至张庄橡胶坝，全长500 m。清淤至设计河底高程9.50 m处，河道设计底宽为40 m，断面为复式断面型式，边坡1∶2.5。河道总宽度70～90 m，高程13.50 m以下为浆砌石护坡，厚400 mm，下设100 mm厚碎石垫层；高程13.50 m处设景观亲水平台，景观亲水平台以上根据地形设浆砌石护坡与景观休闲平台相接，在休闲平台上设地砖甬道，甬道平均宽度2.0 m，甬道两侧进行绿化。为了安全，两岸休闲平台的外侧设钢管栏杆扶手。休闲平台以上为混凝土预制块轻型护坡与堤顶相连，边坡1∶2.5。混凝土预制块采用“Y”型骨架，厚度100 mm，骨架连接处设10 mm宽M10水泥砂浆勾缝，中间部分植草。

1.2 张庄橡胶坝工程

张庄橡胶坝工程作为挡污蓄清工程具有挡污和景观调蓄水位的重要作用。

张庄橡胶坝工程为充水式单跨橡胶坝，坝室结构为河床式，边坡1∶2.5，底板与河底齐平，底板高程9.50 m，净宽40 m，长14 m，厚0.8 m。底板上面安装锚固件及坝袋，坝高4.0 m，控制室设在左岸。闸室上游护砌长度25.0 m，闸室下游护砌长度37.0 m，其中消力池与闸室设水平连接段1.0 m，斜坡段4.0 m，水平段5.0 m，消力池总长10.0 m。浆砌石海漫长15.0 m，海漫出口与防冲槽连接，防冲槽与渠道连接段总长12.0 m。两岸护砌至亲水平台高程为14.70 m。

张庄橡胶坝工程采用单层斜坡式坝袋，设计坝高4.0 m，内压比1.25。选用坝袋型号为JBD-4.00-320-280-2，锦纶帆布型号为JBD4.0-3028-2，帆布型号为J640/560 kN/m，坝袋胶布除面层厚2 mm外，其它各层布及胶均厚1 mm，底垫胶片主要作为防渗，采用一布两胶，热压连接。本工程坝袋材料采用二布三胶锦纶帆布，径向强度640 kN/m，纬向强度560 kN/m。

橡胶坝的锚固坝袋采用螺栓压板式锚固，锚固系统由粗制螺栓、钢压板、垫片、补强胶布、坝袋、止水胶条、底垫片和垫板等组成。该工程坝袋采用双锚固线，坝底板上、下游各布置一条锚固线。泵房布置于左岸，为半地下框架钢筋混凝土结构。泵房长8.75 m，宽7.0 m，底板厚0.30 m。泵房内布置有水泵及给排水管路，清水池有效容积500 m3，1座。

2 新工艺在张庄橡坝的应用

橡胶坝是薄体胶质柔性结构物，存在坚固性较差、易老化的弱点。在设计张庄橡胶坝中，我们如何突破上述弱点成为设计的一个难点。因此，我们参观、学习并反复查阅国内外相关新技术、新材料和新工艺，确定采用如下几种新工艺：

（1）橡胶坝骨架材料的创新：坝袋能在标准压力系数下安全运行，取决于坝袋的骨架材料，这是坝袋受力的基础，坝袋研制初期选用过棉、维纶、涤纶、和锦纶，但在工程运用中证实以锦纶材料最好，在编织上通常采用平纹结构和平方结构，采用这种材料与制作，胶布在浸胶和硫化中的性能得到进一步改善；抗撕裂的程度进一步提高，高强度的锦纶材料经浸胶后可提高坝袋胶布的附着力，可使坝袋受力均匀，变形一致。

（2）橡胶坝制作工艺的创新：初期的坝袋制作主要采取冷粘合成，由于是手工操作，坝袋搭接处极易产生粘料不均，强度不够及封口条脱落等现象，为改变这一落后的工艺，制作人员研制出热压合硫化工艺，利用硫化设备，按照标准的技术参数，对坝袋单元搭接缝处进行一定技术标准下的热压合硫化粘结，在机械成型，标准温度的压力下，搭接缝处表面光滑，搭接处温度高于坝袋强度，从根本上消除了封口条的脱落，大大提高了坝袋的质量。随着橡胶坝拦水高度增加，坝袋的厚度也在加大，生产厂家又在无搭接工艺上迈出了创新的一步，坝袋无搭接缝采用一次粘结成型的新工艺，它可使骨架材料直接搭接，改善了坝袋的受力条件，纬向的抗拉强度有所提高，提高了坝袋的安全系数，由于表面无搭接，坝体表面更为平滑，受力均匀，抗震性能好，安装时不需垫平片，减少了施工工序，这项新技术的研制成功证明橡胶坝袋生产技术已经达到国际水平。

（3）彩色橡胶坝袋的创新：随着人们对环境意识的改变和提高，人们对建筑在城区和旅游景点的橡胶坝有了进一步的认识与要求，原本一色黑的橡胶坝由于与环境不协调，与自然不相配，对已有的自然景观与和谐造成了反差，最终采用纳米材料解决了这一难题，根据在水中的感官视觉，生产出以蓝色和绿色为主基调的彩色橡胶坝，使这一新型水工产品除具有未来的拦水蓄水功能外，还成为了城市建设、百姓居住、改善环境，回归自然并集观赏性与功能行为一体的水工产品。

（4）橡胶坝密封材料的技术创新：密封材料是橡胶坝顺利安装，正常运行不可缺少的配件产品，坝袋在锚固安装时，为了保证坝袋的锚固部位不漏水或不漏气，需在锚固部位加装垫平板（片）以保证各部位的平整及受力均匀，从而达到对坝袋充介物的密封，原使用的垫平面（片）由于是纯胶板（片）制作，受力伸缩较小，从而使密封程度不理想，为解决这一实际问题，生产制造者经过不断摸索与实验，研制出具有较高弹性和压缩率的海绵止水胶片和止水密封胶条与胶浆，使水坝在锚固施工中的密封性能大大提高，密封材料的创新彻底解决橡胶坝的漏水、漏气现象。

（5）锚固件及配件工艺的创新：橡胶坝的锚固件及结构是坝袋能否正常运行的关键部分之一，其形式多种多样，现橡胶坝工程普遍使用的螺栓式压板是目前最为简便而有效的锚固形式，生产厂家采用由原来的普通的螺栓式压板创新为Q235优质钢板一次冷压成型新工艺制作的螺栓锚固技术，已取得国家专利，并广泛地运用于全国各地的橡胶坝工程，其特点是设计数据准确，流水线制作，误差极小，可任意切割与对接，施工操作简单，施工效率高，且坝体受力均匀，维修方便，规格齐全，适应于2～6 m拦水高度的橡胶坝，易安装，造价低，这种锚固件零件通用，随意切割对接安装，同等规模水坝可节省资金20%。

上述新工艺和新技术的采用，是衡水市水工建筑物的一次新创新和新发展，这种创新技术的应用达到了国内橡胶行业的先进水平。因此，张庄橡胶坝在滏阳河武强县城段整治工程的应用，势必会对橡胶坝的发展起到重要的推动作用。