螺栓压板式锚固堵头橡胶坝的设计与施工

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关键词： 橡胶坝 橡胶坝设计 坝袋锚固 橡胶坝施工  徐州

    1、概况
    橡胶坝是一种随着高分子合成纤维和橡胶工业的发展而出现的新型低水头建筑物。它以高强力合成纤维为骨架，内外涂敷橡胶为保护层，制成坝袋。袋内注水或充气充胀后控制上游水位用以发挥灌溉、发电、航运、防洪、挡潮等效益。目前，橡胶坝技术的推广与应用，无论在国际上还是在国内都受到极大的重视。
徐州地区已建的橡胶坝，坝袋锚固有两种型式，一种为混凝土楔块锚固，另一种为螺栓压板锚固。前者在更换坝袋时楔块及锚固槽都易被破坏，给以后施工带来困难。后者安全性能高、坝袋更换时快捷，因而近几年所建的橡胶坝锚固多采用螺栓压板型式。
    2、螺栓压板锚固的设计 
    螺栓压板锚固的设计主要通过计算确定螺栓的直径、间距、长度以及压板的断面。为了安装的方便，每块压板不宜太长太重，特别是两岸边墙的压板。每块压板对应的螺栓个数一般以4个为宜，太少会因个别螺栓的拉断，造成同一压板上的其它螺栓应力过载，而酿成事故；太多时，螺栓埋设精度要求较高，容易造成安装上的困难。
    2.1 螺栓的计算
    螺栓的作用是将坝袋连接于基础上，它承受通过联接板传来的坝袋拉力。在坝体内水重产生的摩擦力作用下，底袋片的力不再传给螺栓，上袋片的拉力欲将坝体袋由锚固压板下抽出而破坏。因此，要求螺栓在拧紧后应有足够的压紧力，不使坝袋有抽出的可能性。但由于锁紧力难以控制，使螺栓受力计算很难准确得出，一般采用材料力学公式计算。郑集地涵橡胶坝通过计算采用直径为33mm的螺栓进行锚固。
    螺栓长度按地脚螺栓考虑，取30倍螺栓直径作为螺栓锚固预埋长度，用双螺母固定，以防松动，还要做防锈处理。螺纹规格采用粗牙螺纹以保证螺栓强力和螺纹的剪切强度的要求。 
    螺栓材料：螺栓钢号不宜过低，一般采用中高碳钢制作。本工程采用中碳钢钢筋自制螺栓。
    2.2 压板的设计
    为使压板在应用中有足够的强度，压板应采用１６槽钢（160mm×64mm×5mm）的型式。螺栓压板锚固的施工长度应为1m，且在槽钢内每隔两个螺栓孔焊一块加强肋板，厚度为10mm，顶部与槽钢顶平齐以增强压板的整体刚性。
    3、坝袋锚固槽的施工
    锚固槽施工的主要要求是锚固槽内螺栓预埋尺寸准确、表面平整。为满足上述要求，郑集地涵橡胶坝采用了预留二期混凝土做浇筑锚固槽的方法。二期混凝土预留范围内既要考虑到结构的整体性，又要考虑到施工的方便。为确保预埋螺栓的尺寸，我们采用8mm厚、20cm宽的钢板焊接成每5m一块。在此钢板上放好尺寸钻孔，将预埋螺栓根据设计的外露尺寸垂直焊接在钢板上，然后用钢筋支架将钢板固结在二期混凝土槽内。二期混凝土浇筑时应采用小型振动棒且不能碰到预埋物。待混凝土浇完尚未初凝之前应再一次核准预埋螺栓的尺寸，如发现有问题应及时纠正。
    4、橡胶坝袋的锚固安装
    1）把坝底的杂物及施工时遗落的砂浆结成的硬块全部清除并冲洗干净。检查管道内杂物是否清除，特别象小元钉和小碎石等有害物体。此项工作主要是预防底垫片受损而使坝袋内水漏出。
    2）将底垫片铺在底板上，铺好后，上下游暂用混凝土压轴临时固定。两端则按设计用锚栓固定，并同时开孔安设进出水口的水帽。
    3）铺坝袋胶布。底垫胶片安装好之后，即将坝袋胶布平铺在底垫胶片及下游底板上，以坝袋中线与底板中线（指顺水流方向）相重合为控制标准。
    4）划锚固线。坝袋锚好后，按设计的坝袋周长，划出锚固线。先划上下游，后划两端边墙的锚固线（如在工厂加工时，有条件可先在工厂划好。这样可以缩短现场安装的时间）。
    5）坝袋的锚固。以上几项工作完成之后即可以进行坝袋的锚固工作。锚固时，应按先上游，后下游，最后边墙的顺序进行。锚固底板时，应从坝轴中线开始向左右两边展开工作。锚固槽内最底一层先铺橡胶找平片，然后将坝袋底垫片铺上，在坝袋与底垫片之间为防漏水应放置止水海绵胶片且其上、下面均用氯丁胶与坝袋及底垫片粘上。
    上述工作完成之后，将坝袋端头从上方反折过来，在其上方再放置一层补强胶片。补强胶片、坝袋、止水海绵胶片、底垫片及找平垫片均需按螺栓位置进行钻孔。在补强胶片上部，为使锚固时受力均匀，需设置两道Φ8mm通长钢筋，钢筋布好后上面放置16槽钢压板。
    6）待上述工作完成之后，螺栓有丝部分应用黄油涂抹满再放上垫片上第一个螺母。螺母拧紧的顺序执行。 螺母拧紧程度根据厂家介绍及以往施工经验，我们自制套筒以100kg的力作用在1m力臂处拧不动为准。
    5、坝袋充水试验
    所有第一个螺栓经检验拧紧后，坝袋可以做充水试验。待坝袋内充满水，检查坝袋四周漏水情况，如发现漏水应做好标记，等坝袋放完水后再处理。本次施工的郑集地涵橡胶坝由于前期工作谨慎认真，按规范施工，故在充水试验时未发现有漏水现象。
    坝袋充满水放置1d后将其内水放净，逐个螺母进行检查按以上程序再一次拧紧后，上第2个螺母。
    这些工作全部完成后，在槽钢内用沥青将螺栓及螺母浇上，再用厚一点的塑料布将其盖上以便下一次更换坝袋时螺栓能正常使用。最后用1:2水泥砂浆将锚固槽其余部位封死抹平。
    为防止橡胶坝袋在两端头出现塌肩现象，本次施工采用在底板两端头各4m范围内做成1:10的斜坡。
    6、几点体会
    1、橡胶坝是一种节约三材，造价较低，施工简易，运行方便的新型水工结构。对于汛期泄洪时要求不壅高上游水位避免造成淹没的河道上，修建橡胶坝具有显著的优点。
    2、通过对螺栓压板堵头式方案进行一系列的观察证明：由于该方案采用了平底板和堵头坝袋，充水后坝袋全长断面相同，不起皱折，没有溢流损失，坝袋拉力分布比较均匀，经、纬向拉力基本上就是主拉力，更适合按薄膜理论计算，材料强度也能充分发挥，实为一种较合理的方案，值得在生产实践中广泛采用。