洛河同乐园橡胶坝袋更新设计探析

2021-08-24陈晓峰

东北水利水电 2021年8期

关键词：坝袋洛河橡胶坝

陈晓峰

（河南省洛阳市河渠管理处，河南洛阳410303）

1 概述

橡胶坝是20世纪50年代末，随着高分子合成材料工业发展而出现的一种新型的水工建筑物。主要适用于低水头、大跨度的闸坝工程，已被广泛应用于灌溉、发电、防洪、城市环境美化。橡胶坝由于其结构简单、造价低、便于管理的优势而应用广泛。

2 工程现状

洛河发源于陕西省洛南县洛源乡木岔沟，在陕西省境内河长109.00 km，流域面积为3 037.0 km2，到河口街进入河南境，经三门峡市的卢氏县，洛阳市的洛宁、宜阳县、洛阳市，到偃师市的杨村与伊河汇流，以下统称伊洛河，经黑石关到巩义市神堤注入黄河。洛河杨村以上河长410.10 km，流域面积为12 037.0 km2。

为改变市区河道的荒凉面貌，以水面覆盖砂卵石河床，根据河道纵坡及市区河道长度，洛河市区段共规划建设了9级水面，其中同乐园水面为6级水面。9级水面的形成将昔日荒芜的洛河滩变成为水盈两岸、碧波荡漾、绿树成荫、水光相映，游船穿梭的水上乐园，不仅给居民、游客提供一个休闲和娱乐的场所，而且成为横贯洛阳市中心的风景靓丽的旅游景点。同时，城市环境的美化，有力地促进洛阳经济的进一步发展。

同乐园水面工程始建于2000年，于2001年建成运行，该工程属于Ⅳ等工程，主要建筑物为4级，次要建筑物及临时工程为5级。设计洪水标准为100年一遇，相应洪峰流量为9 720 m3/s，非汛期5年一遇导流流量为140 m3/s。橡胶坝坝址位于洛河牡丹大桥下游1.00 km处，回水长2.33 km，形成128.6 hm2水面，蓄水量达327万m3。

水面工程由橡胶坝、控制室两部分组成。橡胶坝共6跨，正常蓄水位为135.6 m，中间两跨坝高3.5 m，每跨布置长度为80.0 m；中间两跨外侧各布置1跨坝高为3.7 m橡胶坝，每跨布置长度为80.0 m；两侧各布置1跨橡胶坝，坝高2.0 m，每跨布置长度为104.5 m，每跨橡胶坝中墩厚度为1.0 m。

目前，同乐园水面工程橡胶坝坝袋已使用超过15年，同时受到洛河水质的影响，坝袋老化变形、磨损严重，表面龟裂，坝袋存在严重的漏水问题，已不能正常使用。为确保橡胶坝安全运行，需对坝袋进行更换。

3 坝袋更新设计

该工程橡胶坝采用堵头枕式单袋双锚固充水式坝袋，坝袋材料选用氯丁合成橡胶锦纶帆布。

1）第一、六跨坝高2.0 m，内压比为1∶1.3，坝袋内压力水头为2.60 m，坝袋选用二布三胶，坝袋型号为JBD 2.0-100100-2，坝袋胶布采用J100100，坝袋总厚度不小于7.0 mm。坝袋堵头选用二布三胶，型号为JBD 2.0-100100-2，厚度不小于7.0 mm，胶布型号为J100100，坝袋单宽容积为6.88 m3，两跨橡胶坝袋总容积为1 438 m3。

所选坝袋胶布强度为160 kN/m，坝袋径向计算强度为16 kN/m，安全系数为10.00，符合规范规定的充水式坝袋强度设计安全系数不小于6.00的要求。

2）第三、四跨坝高3.5 m，内压比为1∶1.25，坝袋内压力水头为4.38 m，坝袋选用二布三胶，坝袋型号为JBD 3.5-260260-2，坝袋胶布采用J260260，坝袋总厚度不小于7.9 mm。坝袋堵头选用二布三胶，型号为JBD 3.5-260260-2，厚度不小于7.9 mm，胶布型号为J260260，坝袋单宽容积为22.55 m3，两跨橡胶坝袋总容积为3 608 m3。

所选坝袋胶布强度为416 kN/m，坝袋径向计算强度为45.94 kN/m，安全系数为9.06，符合规范规定的充水式坝袋强度设计安全系数不小于6.00的要求。

3）第二、五跨坝高3.7 m，内压比为1∶1.25，坝袋内压力水头为4.63 m，坝袋选用二布三胶，坝袋型号为JBD 3.7-260260-2，坝袋胶布采用J260260，坝袋总厚度不小于7.9 mm。坝袋堵头选用二布三胶，型号为JBD 3.7-260260-2，厚度不小于7.9 mm，胶布型号为J260260，坝袋单宽容积为25.20 m3，两跨橡胶坝袋总容积为4 032 m3。

所选坝袋胶布强度为416 kN/m，坝袋径向计算强度为51.34 kN/m，安系数为8.10，符合规范规定的充水式坝袋强度设计安全系数不小于6.00的要求。

该橡胶坝6跨底垫片均采用夹布胶片，即以涤纶交织布作为底垫片骨架材料，径向拉伸强度不低于13.0 MPa，径向撕裂强度不低于60 kN/m。坝袋采用上下游双线楔块挤压锚固。上游锚固线距坝底板上游边1.50 m，下游锚固线距坝底板下游边一、六跨为4.24 m，三、四跨为4.78 m，二、五跨为4.37 m。锚固槽宽深分别为29 cm和30 cm，侧槽宽深分别为18 cm和30 cm。

坝袋的外层、内层和底垫片胶需通过臭氧老化测试，在臭氧浓度为10 000×10-8、温度为40℃的环境下，胶体拉伸20%，满足持续120 min不龟裂的需求。坝袋胶料抗老化性能要求见表1。