橡膠水壩應(yīng)用簡(jiǎn)述

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一、橡膠水壩的產(chǎn)品特點(diǎn)
   橡膠水壩出現(xiàn)于50年代末，由高強(qiáng)度的織物合成纖維受力骨與合成橡膠構(gòu)成，錨固在基礎(chǔ)底板上，形成密封袋形，充入水或氣，形成水壩。與傳統(tǒng)的土石、鋼、木相比，橡膠水壩具有以下特點(diǎn)：
   1 造價(jià)低。橡膠壩的造價(jià)與同規(guī)模的常規(guī)閘相比，一般可以減少投資30～70％，造價(jià)較低，這是橡膠壩的突出優(yōu)點(diǎn)。
   2 節(jié)省三材。橡膠壩袋是以合成纖維織物和橡膠制成的薄柔性結(jié)構(gòu)，代替鋼木及鋼筋磚結(jié)構(gòu)，由于不需要修建中間閘墩、工作橋和安裝啟閉機(jī)具等鋼和鋼筋磚水上結(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)化水下結(jié)構(gòu)，因此三材用量顯著減少，一般可省鋼材30～50％，水泥50％左右，木材60％以上。
   3 施工期短。橡膠壩袋是先在工廠投靠然后到現(xiàn)場(chǎng)安裝，施工速度快，一般3～15天即可安裝完畢，整個(gè)工程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，三材用量少，工期一般為3～6個(gè)月，多數(shù)橡膠壩工程是當(dāng)年施工當(dāng)年受益。
   4 抗震性能好，橡膠壩的壩體為柔性薄殼結(jié)構(gòu)，富有彈抗沖擊彈性35％左右，伸長(zhǎng)率達(dá)600％，具有以柔克剛的性能，故能抵抗強(qiáng)大地震波和特大洪水的波浪沖擊。
   5 不阻水，止水效果好。壩袋錨固于底板和岸墻上，基本能達(dá)到不漏水。壩袋內(nèi)水泄空后，緊貼在底板上，不縮小原有河床斷面，無(wú)需建中間閘墩、啟閉機(jī)架等結(jié)構(gòu)，故不阻水。
   根據(jù)室內(nèi)測(cè)試資料和工程實(shí)踐，可初步判定橡膠壩的使用壽命為15～25年。
   二、橡膠壩的適用范圍
　橡膠壩適用于低水頭、大跨度的閘壩工程。主要用于：灌溉、防洪和改善環(huán)境，如：
   1 用于水庫(kù)溢洪道上的閘門或活動(dòng)溢流堰，以增加庫(kù)容及發(fā)電水頭，工程效益十分顯著。從水力學(xué)和運(yùn)用條件分析，建在溢洪道或溢流堰上的橡膠壩，壩后緊接陡坡段，無(wú)下游回流頂托現(xiàn)象，袋體不易產(chǎn)生顫動(dòng)。在洪水季節(jié)，大量推移質(zhì)已在水庫(kù)沉積，過(guò)流時(shí)不致磨損壩袋，即使有漂浮物流過(guò)壩體，因?yàn)橛羞^(guò)壩水層保護(hù)堰頂急流，也不易發(fā)生磨損。
   2 用于河道上的低水頭溢流壩或活動(dòng)溢流堰、平層河道的特點(diǎn)是：水流比較平穩(wěn)，河道斷面較寬，宜建橡膠壩，它能充分發(fā)揮橡膠壩跨度大的優(yōu)點(diǎn)。
   3 用于渠系上的進(jìn)水閘、分水閘、節(jié)制閘等工程建在渠系的橡膠壩，由于水流比較平穩(wěn)，袋體柔性、止水性能好，能保持水位和控制壩高來(lái)調(diào)節(jié)水位和流量。
   4 用于沿海岸作防浪堤或擋潮閘。由于橡膠制品有抗海水浸蝕和海生生物影響的性能，不會(huì)像鋼、鐵那樣因生銹引起性能降低。
   5 用于船閘的上、下游閘門。實(shí)踐表明：閘門適用于跨度較小的孔口，而壩袋則適用跨度較大的孔口。
   6 用于施工圍堰或活動(dòng)圍堰。橡膠活動(dòng)圍堰有其特殊優(yōu)越之處，如高度可升可降，并且可從堰頂溢流，解決在城市取土的困難，不需取土筑堰可保持河道清潔，節(jié)省勞力和縮短工期。
   7 用于城區(qū)園林工程。橡膠水壩造型優(yōu)美，線條流暢。尤其是彩色橡膠水壩更為園林建設(shè)增添一幅優(yōu)美的風(fēng)景。
   三、橡膠壩的運(yùn)行和維護(hù)
　　1、運(yùn)行
　　自動(dòng)控制運(yùn)行的橡膠壩通?？筛鶕?jù)上、下游水位進(jìn)行自動(dòng)控制與運(yùn)行。半自動(dòng)化橡膠壩不能自動(dòng)充氣，需要通過(guò)定期檢查來(lái)檢驗(yàn)橡膠壩的運(yùn)行情況，采用可攜帶式鼓風(fēng)機(jī)給壩體充氣。
　　橡膠壩充氣容易，不需專門技術(shù)，易于掌握。人工打開(kāi)排氣閥就可實(shí)現(xiàn)放氣。通常，在半到一小時(shí)（甚至更短時(shí)間）內(nèi)即可完成壩體的充、放氣工作。
　　2、維修
　　橡膠壩幾乎不需要維修。唯一的一個(gè)機(jī)械部件是球網(wǎng)系統(tǒng)，它被用于控制壩的放氣，不怎么需要維修，因此，橡膠壩幾乎是免維修結(jié)構(gòu)。
　　粘土和廢渣可能會(huì)粘附在壩體上，使壩外觀難看。用清潔水洗刷表面，即可把壩體清洗干凈。當(dāng)河水受到諸如生鐵廢渣的嚴(yán)重污染時(shí)，可將橡膠壩放氣，以將攔蓄的水與污染物同時(shí)排泄掉，壩上游面的清洗可由身穿防護(hù)服的人員進(jìn)行。而壩體下游面的清洗可在對(duì)壩進(jìn)行重新充氣的同時(shí)實(shí)施。

   四、橡膠壩的耐久性和可靠性
　　由于氧和臭氧引起斷鏈和(或)聚合物的交聯(lián)，這將對(duì)合成橡膠起到破壞作用并改變其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。隨著天然橡膠的老化，斷鏈的作用會(huì)導(dǎo)致橡膠軟化并粘著。大多數(shù)其他合成橡膠由于交聯(lián)作用而變脆、變硬，而且，受熱、紫外線以及諸如銅、鉆和錳這些金屬均會(huì)加速橡膠的氧化，應(yīng)力也會(huì)加速橡膠壩的氧化。通過(guò)在壩體表面用氯磺酰化聚乙烯合成橡膠(氯錫酸鹽聚乙烯橡膠)做涂層，可增強(qiáng)抵抗陽(yáng)光照射的能力。根據(jù)纖維試樣大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及對(duì)壩的實(shí)際性能進(jìn)行的監(jiān)測(cè)已證實(shí)了橡膠材料的耐久性。在實(shí)驗(yàn)室的條件下進(jìn)行的加速橡膠纖維老化的試驗(yàn)結(jié)果表明：橡膠纖維的設(shè)計(jì)使用年限至少有40年。
　　實(shí)踐證明橡膠壩是可靠的?？煽康脑蛑皇浅洹⒎艢庋b置的失靈率很低。這是由于裝置的構(gòu)造簡(jiǎn)單，壩易于養(yǎng)護(hù)；不需要定期噴漆與加潤(rùn)滑油，因?yàn)樗鼈儾灰蕾囉谙窕瑒?dòng)門這樣的構(gòu)件。所進(jìn)行的大多數(shù)的維修工作與漏氣有關(guān)，并且修理起來(lái)很簡(jiǎn)單。通過(guò)廠家提供配備的修理工具及備料，即可處理大部分的漏氣問(wèn)題。對(duì)于重大的修理問(wèn)題，很容易得到制造廠家的技術(shù)支持。
　　現(xiàn)代化的橡膠壩工程可通過(guò)安裝閉路電視系統(tǒng)對(duì)橡膠壩安裝地點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，以保證安全運(yùn)行。大功率、可遙控?cái)z相機(jī)安裝在方便有利的地方對(duì)橡膠壩群的監(jiān)控更為有效。
   五、需注意的問(wèn)題
　　1、壩的損壞
　　(1)人為破壞造成的損壞
　　橡膠壩容易受到尖利和有尖角物體的損壞，在容易遭受到由于無(wú)知或惡意破壞而造成的嚴(yán)重的重復(fù)損傷的地方不應(yīng)安裝橡膠壩。
　　通過(guò)筑起柵欄把靠近橡膠壩的地面隔護(hù)起來(lái)，可以減少上述情況的發(fā)生?；?qū)⑾鹉z壩設(shè)置在被封閉起來(lái)的區(qū)域內(nèi)，進(jìn)入該區(qū)域的通路只限于允許出入的工作人員。
　　(2)洪水過(guò)后的殘骸造成的損壞
　　由于洪水過(guò)后遺留的各種殘骸，諸如民用設(shè)施與建筑材料這類尖利的物體很可能對(duì)壩體的上游面造成損傷。微小處的漏氣易于修復(fù)，然而，如果漏氣面積很大，例如建筑物的碎石造成的漏氣，修復(fù)起來(lái)比較困難。
　　(3)放氣造成的損壞
　　放氣期間，橡膠壩體可能會(huì)由于緊靠壩下游面的尖利物體所刺破。
　　(4)磨損造成的損傷
　　壩體的振動(dòng)、壩與河床以及與兩岸的摩擦，以及漂浮的各種垃圾都可能導(dǎo)致壩的摩損。
　　(5)火造成的損壞
　　火也許是對(duì)橡膠壩最為不利的潛在危害因素?；鹂梢鸫蠓秶膲误w損壞，而修復(fù)大面積的壩體有時(shí)是不可能的。對(duì)于很重要的壩，可行的辦法是提供備用橡膠壩，以便在出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)，能迅速替換。
　　2、氣體漏損
　　人們也許會(huì)對(duì)橡膠本身也可透氣感到驚奇。而實(shí)際上，無(wú)論壩安裝的有多么好，仍將滲漏掉一些氣體。這是因?yàn)闅怏w分子可通過(guò)橡膠膜而逸出。這種損失幾乎是感覺(jué)不到的。因此，橡膠壩需反復(fù)充氣以維持壩內(nèi)的氣壓。
　　交聯(lián)、刺傷、管道聯(lián)結(jié)缺陷以及緊固系統(tǒng)不嚴(yán)也可能引起氣體損失。
　　施工質(zhì)量和其它因素的影響導(dǎo)致漏氣。就平均情況而言，每個(gè)月應(yīng)進(jìn)行充氣以保持其內(nèi)壓。
　　3、易風(fēng)化
　　正如前面所述，合成橡膠易風(fēng)化?，F(xiàn)已使用像乙烯·丙烯·二烯這樣的單分子(EPDM)橡膠以及氯磺?；垡蚁┖铣上鹉z(氯錫酸鹽丙烯橡膠)以提高橡膠壩的耐久性。
　　4、冷凝水的聚集
　　頻繁地充氣和放氣引起壩內(nèi)氣壓的變化，引發(fā)壩體內(nèi)冷凝水的積聚，會(huì)導(dǎo)致放氣時(shí)間延長(zhǎng)。因此，需定期打開(kāi)排放口以排放冷凝水。這種操作很簡(jiǎn)單，只需人工打開(kāi)排水閥。
　　5、放氣后壩體上的碎石堆積
　　在放氣期間，淤泥有時(shí)是漂礫堆積在放氣后的壩體上，再次充氣前，必須將它們清除掉。這個(gè)問(wèn)題可通過(guò)分階段給壩充氣加以克服。
　　6、放氣失敗
　　偶爾，由于排水管堵塞，將壩內(nèi)氣體完全放光可能是困難的。這種情況的發(fā)生是壩體內(nèi)過(guò)量的冷凝水堵塞著空氣排放系統(tǒng)所致。

   六、將創(chuàng)新技術(shù)成果應(yīng)用于橡膠壩
　　機(jī)械、電子、信息、材料、生物、化學(xué)以及其他行業(yè)中的創(chuàng)新技術(shù)可用于改進(jìn)橡膠壩的性能。這些創(chuàng)新技術(shù)可用于橡膠壩的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行與維修各個(gè)環(huán)節(jié)。例如：EPDM橡膠壩比那些用普通橡膠或合成橡膠制成的壩更耐久。EPDM橡膠能抵抗臭氧與紫外線光。
　　為進(jìn)一步提高橡膠壩的耐久性，一制造商已發(fā)現(xiàn)把陶瓷碎屑作為涂層涂于壩體上是可行的，這種涂層材料很硬，能抵抗高壓荷載，因而可增加壩的抗磨損性并保護(hù)壩免受尖利和有尖角物體的扎損。碎屑要磨得很細(xì)并通過(guò)一種專門的工藝涂敷在壩體上，以使正常的充、放氣操作不會(huì)引起碎屑涂層的破損。