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橡膠水壩

一、橡膠水壩的產品特點
  橡膠水壩出現于50年代末,由高強度的織物合成纖維受力骨與合成橡膠構成,錨固在基礎底板上,形成密封袋形,充入水或氣,形成水壩。與傳統的土石、鋼、木相比,橡膠水壩具有以下特點:
  1造價低。橡膠壩的造價與同規模的常規閘相比,一般可以減少投資30~70%,造價較低,這是橡膠壩的突出優點。
  2節省三材。橡膠壩袋是以合成纖維織物和橡膠制成的薄柔性結構,代替鋼木及鋼筋磚結構,由于不需要修建中間閘墩、工作橋和安裝啟閉機具等鋼和鋼筋磚水上結構,并簡化水下結構,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場安裝,施工速度快,一般3~15天即可安裝完畢,整個工程結構簡單,三材用量少,工期一般為3~6個月,多數橡膠壩工程是當年施工當年受益。
  4抗震性能好,橡膠壩的壩體為柔性薄殼結構,富有彈抗沖擊彈性35%左右,伸長率達600%,具有以柔克剛的性能,故能抵抗強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,基本能達到不漏水。壩袋內水泄空后,緊貼在底板上,不縮小原有河床斷面,無需建中間閘墩、啟閉機架等結構,故不阻水。
  根據室內測試資料和工程實踐,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、防洪和改善環境,如:
  1用于水庫溢洪道上的閘門或活動溢流堰,以增加庫容及發電水頭,工程效益十分顯著。從水力學和運用條件分析,建在溢洪道或溢流堰上的橡膠壩,壩后緊接陡坡段,無下游回流頂托現象,袋體不易產生顫動。在洪水季節,大量推移質已在水庫沉積,過流時不致磨損壩袋,即使有漂浮物流過壩體,因為有過壩水層保護堰頂急流,也不易發生磨損。
  2用于河道上的低水頭溢流壩或活動溢流堰、平層河道的特點是:水流比較平穩,河道斷面較寬,宜建橡膠壩,它能充分發揮橡膠壩跨度大的優點。
  3用于渠系上的進水閘、分水閘、節制閘等工程建在渠系的橡膠壩,由于水流比較平穩,袋體柔性、止水性能好,能保持水位和控制壩高來調節水位和流量。
  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圍堰。橡膠活動圍堰有其特殊優越之處,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,節省勞力和縮短工期。
  7用于城區園林工程。橡膠水壩造型優美,線條流暢。尤其是彩色橡膠水壩更為園林建設增添一幅優美的風景。
  三、橡膠壩的運行和維護
  1、運行
  自動控制運行的橡膠壩通常可根據上、下游水位進行自動控制與運行。半自動化橡膠壩不能自動充氣,需要通過定期檢查來檢驗橡膠壩的運行情況,采用可攜帶式鼓風機給壩體充氣。
  橡膠壩充氣容易,不需專門技術,易于掌握。人工打開排氣閥就可實現放氣。通常,在半到一小時(甚至更短時間)內即可完成壩體的充、放氣工作。
  2、維修
  橡膠壩幾乎不需要維修。唯一的一個機械部件是球網系統,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構。
  粘土和廢渣可能會粘附在壩體上,使壩外觀難看。用清潔水洗刷表面,即可把壩體清洗干凈。當河水受到諸如生鐵廢渣的嚴重污染時,可將橡膠壩放氣,以將攔蓄的水與污染物同時排泄掉,壩上游面的清洗可由身穿防護服的人員進行。而壩體下游面的清洗可在對壩進行重新充氣的同時實施。
  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,這將對合成橡膠起到破壞作用并改變其網狀結構。隨著天然橡膠的老化,斷鏈的作用會導致橡膠軟化并粘著。大多數其他合成橡膠由于交聯作用而變脆、變硬,而且,受熱、紫外線以及諸如銅、鉆和錳這些金屬均會加速橡膠的氧化,應力也會加速橡膠壩的氧化。通過在壩體表面用**磺酰化聚乙烯合成橡膠(**錫酸鹽聚乙烯橡膠)做涂層,可增強抵抗陽光照射的能力。根據纖維試樣大量的試驗數據以及對壩的實際性能進行的監測已證實了橡膠材料的耐久性。在實驗室的條件下進行的加速橡膠纖維老化的試驗結果表明:橡膠纖維的設計使用年限至少有40年。
  實踐證明橡膠壩是可靠的。可靠的原因之一是充、放氣裝置的失靈率很低。這是由于裝置的構造簡單,壩易于養護;不需要定期噴漆與加潤滑油,因為它們不依賴于像滑動門這樣的構件。所進行的大多數的維修工作與漏氣有關,并且修理起來很簡單。通過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題。對于重大的修理問題,很容易得到制造廠家的技術支持。
  現代化的橡膠壩工程可通過安裝閉路電視系統對橡膠壩安裝地點進行監視,以保證安全運行。大功率、可遙控攝相機安裝在方便有利的地方對橡膠壩群的監控更為有效。
  五、需注意的問題
  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知或惡意破壞而造成的嚴重的重復損傷的地方不應安裝橡膠壩。
  通過筑起柵欄把靠近橡膠壩的地面隔護起來,可以減少上述情況的發生。或將橡膠壩設置在被封閉起來的區域內,進入該區域的通路只限于允許出入的工作人員。
  (2)洪水過后的殘骸造成的損壞
  由于洪水過后遺留的各種殘骸,諸如民用設施與建筑材料這類尖利的物體很可能對壩體的上游面造成損傷。微小處的漏氣易于修復,然而,如果漏氣面積很大,例如建筑物的碎石造成的漏氣,修復起來比較困難。
  (3)放氣造成的損壞
  放氣期間,橡膠壩體可能會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、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致壩的摩損。
  (5)火造成的損壞
  火也許是對橡膠壩最為不利的潛在危害因素。火可引起大范圍的壩體損壞,而修復大面積的壩體有時是不可能的。對于很重要的壩,可行的辦法是提供備用橡膠壩,以便在出現嚴重損壞時,能迅速替換。
  2、氣體漏損
  人們也許會對橡膠本身也可透氣感到驚奇。而實際上,無論壩安裝的有多么好,仍將滲漏掉一些氣體。這是因為氣體分子可通過橡膠膜而逸出。這種損失幾乎是感覺不到的。因此,橡膠壩需反復充氣以維持壩內的氣壓。
  交聯、刺傷、管道聯結缺陷以及緊固系統不嚴也可能引起氣體損失。
  施工質量和其它因素的影響導致漏氣。就平均情況而言,每個月應進行充氣以保持其內壓。
  3、易風化
  正如前面所述,合成橡膠易風化。現已使用像乙烯·丙烯·二烯這樣的單分子(EPDM)橡膠以及**磺酰化聚乙烯合成橡膠(**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氣壓的變化,引發壩體內冷凝水的積聚,會導致放氣時間延長。因此,需定期打開排放口以排放冷凝水。這種操作很簡單,只需人工打開排水閥。
  5、放氣后壩體上的碎石堆積
  在放氣期間,淤泥有時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。這個問題可通過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,將壩內氣體完全放光可能是困難的。這種情況的發生是壩體內過量的冷凝水堵塞著空氣排放系統所致。
  六、將創新技術成果應用于橡膠壩
  機械、電子、信息、材料、生物、化學以及其他行業中的創新技術可用于改進橡膠壩的性能。這些創新技術可用于橡膠壩的設計、建造、運行與維修各個環節。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。
  為進一步提高橡膠壩的耐久性,一制造商已發現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壩免受尖利和有尖角物體的扎損。碎屑要磨得很細并通過一種專門的工藝涂敷在壩體上,以使正常的充、放氣操作不會引起碎屑涂層的破損。

東川河橡膠壩
 

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