基本介紹
簡介,特點,構造,套用,種類,盾式,書籍式,擾流壩,橡膠充氣芯模,橡膠壩材質,優勢,安裝,發展概況,第一階段,第二階段,第三階段,第四階段,
簡介
橡膠壩屬薄壁柔性結構，是隨著高分子合成材料的發展而出現的一種新型水工建築物。1957年世界上首座橡膠壩誕生於美國洛杉磯，壩高1.52m，長6.1m，壩袋膠布厚為3mm，強度為90kN /m。此後世界各國相繼開始興建橡膠壩。我國於1965年下半年開始進行橡膠壩的研製建設工作，於1966年6月建成我國第一座橡膠壩——北京右安門橡膠壩，壩高3.4m，壩頂長37.6m，該橡膠壩曾兩次更換壩袋，至今運行正常。
橡膠壩
橡膠壩橡膠壩自20世紀90年代以來在我國發展迅速。從1966年到1993年近三十年中全國僅建成橡膠壩366座，而據不完全統計，截至2006年10月，我國的橡膠壩已建成約2000 座，近年來更是以每年新建300座左右的速度發展 。國內橡膠壩目前最高6m，單跨最長176m ，多跨最長1135m，建於1980年的西藏羊八井橡膠壩海拔4300多米，為我國海拔最高的橡膠壩。橡膠壩在我國分布廣泛，西到新疆維吾爾自治區石河子市（44°17′N，86°02′E ） ，東到黑龍江省雞西市梨樹區（45°05′N，130°41′E） ，北到黑龍江省大興安嶺林區加格達奇（50°24′N，124°07′E），南到海南省五指山市（18°46′N，109°30′E ），遍布我國大陸所有的省、自治區和直轄市。此外，香港特別行政區截止1999年已建成橡膠壩20座，台灣省也建有橡膠壩鋼閘門。
山東臨沂小埠東攔河橡膠壩是目前世界上最長的橡膠壩，位於山東臨沂市沂河城區段，由臨沂市水利局組織施工建設和管理，工程於1996年1月動工，1997年1月竣工。橡膠壩全長1135米，由16段組成，每段70米。
峰峰礦區滏東橡膠壩
峰峰礦區滏東橡膠壩2012年十一前夕，投資2688萬元的峰峰礦區滏東橡膠壩正式啟用，該壩壩長108.4米、壩高6.5米，採用國內最新工藝，壩袋製作採用鋼絲骨架、無搭接縫一次成型，壩袋安裝採用斜坡式，螺栓錨固。該壩建成後回水長度達到1600米，蓄水量約60萬立方米這也是目前我國最大的橡膠大壩，滏陽河防洪標準將由20年一遇提高到50年一遇。
特點
橡膠壩分為充水式和充氣式兩種。充水壩的充排時間要長於充氣壩。在造價方面，兩種壩型相差不多。橡膠壩運用條件與水閘相似，與常規閘壩相比又有以下特點：
橡膠壩
橡膠壩一是造價低。可減少投資 30%～70%，可節省鋼材30%～50%，水泥50%左右，木材60%以上。
二是施工期短。壩袋只需3天～15天即可安裝完畢，多數橡膠壩工程當年施工當年受益。
三是壩體為柔性軟殼結構，能抵抗地震、波浪等衝擊，且止水效果好，跨度大，汛期不阻水，可用於城區園林美化。
四是維修少，管理方便。橡膠壩袋的使用壽命一般為15～25年。
構造
橡膠壩主要由土建部分、壩袋及錨固件、充排水（氣）設施及控制系統等部分組成。橡膠壩運行時要嚴格按照規定的方案和操作規程進行，要注意壩袋內的充水（氣） 壓力不能超過設計壓力，以免壩袋爆破。橡膠壩雖然很少維修，不像常規鋼閘門那樣需要定期塗刷油漆防鏽，但也要定期檢查，尤其是在洪水過後，要檢查是否有漂浮物對壩袋造成刺傷，以及壩體振動、壩袋與底板磨損、河卵石摩擦撞擊壩袋等造成的損害。橡膠壩袋容易受到尖利和有頭角物體的損壞，故應劃出橡膠壩工程的管理範圍和安全區域。
橡膠壩
橡膠壩套用
橡膠壩主要適用於低水頭、大跨度的閘壩工程，如用於水庫溢洪道上作為閘門或活動溢流堰，以增加水庫庫容及發電水頭；用於河道上作為低水頭、大跨度的滾水壩或溢流堰，可以不用常規閘的啟閉機、工作橋等；用於渠繫上作為進水閘、分水閘、節制閘，能夠方便地 蓄水和調節水位和流量；用於沿海岸作防浪堤或擋潮閘，由於不受海水浸蝕和海生生物的影 響，比金屬閘門效果好；用於跨度較大的孔口船閘的上、下游閘門；用於施工圍堰或活動圍 堰，橡膠活動圍堰高度可升可降，並且可從堰頂溢流，不需取土築堰可保持河道清潔，節省 勞力並縮短工期；用於城區園林工程，採用彩色壩袋，造型優美，線條流暢，可為城市建設 增添一道優美的風景。
種類
盾式
1、 靈活可變的水位控制，可調可變的多層次運用。
盾式橡膠壩
盾式橡膠壩2、 模組化設計，簡化了安裝與維修，省時省力。
3、 高能效的擋水結構，動力系統簡單，低投資高套用。
4、 最優的河道還原效果。氣盾壩的塌落效果能最大程度的過流泄洪。
5、 “軟硬結合”壽命更長。相對獨立化的分工，互為憑依，經久耐用。
6、 套用跨度無限制。不論河道是寬還是窄，氣盾壩都可以使用。
7、 高性價比。以最少的錢做最小的基礎，實現最好的效果。
書籍式
這種橡膠壩的特點是：斷面形狀如同書本結構，壩體外觀整體憑證光滑，在工廠一次成型，硫化，提高了壩袋橫向張力，減輕壩袋的振動和溢水撞擊。
壩袋溢流景象美觀，具有觀賞效果，壩袋錶面平整，書脊式橡膠壩塌壩時可完全塌平壩袋.
採用自動充排系統，先進的自動化調節系統，通過液位感測器和壓力感測器傳出的信號，自動調節壩體高度和內部壓力，完全實現自動化管理，利於後期管理。
另一個特點是，當水流溢過沖脹狀態的橡膠壩時，書脊結構能夠減少50%的水流振動。在書脊處等距離開槽，過水狀態形成小型瀑布景觀。
擾流壩
擾流橡膠壩有許多新的特點，使我們今天橡膠壩技術的市場領先之一。功能包括：有效阻止橡膠壩振盪和蠕動而引起下游摩擦保護層。
擾流壩有以下幾部分構成:
1-橡膠氣囊
擾流橡膠壩是由90%的三元乙丙橡膠製造。具有耐風化，臭氧，耐紫外光下不受影響，在極端溫度下有顯著特性的特種橡膠。擾流橡膠壩採用高強度的滌綸織物，使其壩帶拉伸強度高，具有顯著的還原形狀優勢，在長期的使用中不變形。
2-錨固夾緊系統
錨固夾緊系統比較簡單，易於安裝，是一個密閉/防水密封。根據上游水位等因素的不同，可採用單錨固或雙錨線來固定的橡膠壩基礎。嵌入板和地腳螺栓通常澆築的混凝土地基上，然而，他們也可以有效地固定在現有孔距的基礎再澆築樹脂。
3-空氣疏散系統
在橡膠壩充氣的情況下，重要的是，橡膠壩完全癟時，橡膠壩平躺不阻水。一個獨立空氣疏散系統通道將空氣疏散到空氣排氣口，確保無殘留氣形成，從而保證了橡膠壩平面完全塌陷。
4-抗振動及防振擾流器
由於河流、流量及流速多變狀態，壩上溢出流量和壩下游尾水等原因，使橡膠壩可能整體震盪或部分位置震動，這需要用擾流板解決，擾流板在水漫過壩的水幕後面通過氣壓可以使壓力均衡，是橡膠壩囊體抗震盪功能的主要控制系統。
5-抗磨損保護層
提供橡膠壩完整的保護，既保護下游抗磨損的影響，並通過水流的負載和防止雜物在壩帶下游駐留，一個特別設計的防磨損保護層附著在混凝土基礎上在橡膠壩下游。
橡膠充氣芯模
橡膠充氣芯模是一種可膨脹、收縮的圓柱袋子，用來形成混凝土構件的空腔，在製造空心構件時，將它放入中間，並充入壓縮空氣，使膠囊即可膨脹，如混凝土構件凝固即可將氣囊中氣體排空，從空腔中抽出膠囊。它使用簡便，經濟耐用，未充氣能柔軟收縮，任意摺疊、捲曲，充氣膨脹後具有足夠的強度來承受混凝土的壓力，這是任何傳統剛性模板所無可比擬的。適用於鋼筋混凝土構件抽孔，包括樁、屋架、屋面板柱、梁、建築工程，水利工程（船塢、船台、碼頭）。
施工實踐證明，膠囊抽孔工藝設備簡單，不僅節約材料，並且有形狀多變等特點，可成圓形、橢圓形、矩形、拱形、八邊形、梯形等管道。也可以成直孔、變截面孔等，可使建築結構變輕型、薄壁空心、改變混凝土性能一直沿用剛性模板的狀況。
性能特點：
1、設計科學合理套用橡膠充氣芯模，預製或現場澆築出來的成品構件，都能滿足設計要求，且操作簡單、省工、省時、省材。
2、有良好的耐老化性能，使用壽命長。本產品用合成橡膠、天然橡膠與加強層硫化後製成。既有很好的抗脹強度，又有彈性和柔韌性，所以能滿足在各種工作條件下的使用。
3、適用溫度廣泛：在-10℃～+90℃的範圍內，材質沒有變化。
4、為建築現場施工輕型化提供了有利條件預應力空心混凝土構件，由於採用橡膠芯模，其重量比非預應力實心構件輕20%，因此減輕建築物上部結構的重量，可以使樁基縮短，跨徑增大，現場施工簡便安全。
5、施工工藝簡便、安全、衛生。使用橡膠芯模，只用少量簡單工具，無需特殊工藝。只要將芯模入負筋籠內，充氣壓力達到工作壓力時，即澆築混凝土，待混凝土初凝時，將芯模放氣抽出，即可完成成品構件的成型，不污染環境。
橡膠壩材質
橡膠壩材質壩袋膠布由承受壩袋張力的補強帆布和保護帆布並確保氣密性的橡膠層構成。
橡膠層通常分布在壩袋的外層、中層、內層、發揮各層橡膠的功效。
外層橡膠：
- 由於河流中漂浮物較多，採用具有耐磨損、耐日照、耐熱、耐臭氧等性能的特種橡膠。
中層橡膠：
- 直接保護帆布的橡膠層，對兩層或多多層帆布起連線作用，給予橡膠和帆布之間較好的粘和性。
內層橡膠：
- 除了保護帆布的功能外，還具有較高的水密性和氣密性。
橡膠層通常分布在壩袋的外層、中層、內層、發揮各層橡膠的功效。
外層橡膠：
- 由於河流中漂浮物較多，採用具有耐磨損、耐日照、耐熱、耐臭氧等性能的特種橡膠。
中層橡膠：
- 直接保護帆布的橡膠層，對兩層或多多層帆布起連線作用，給予橡膠和帆布之間較好的粘和性。
內層橡膠：
- 除了保護帆布的功能外，還具有較高的水密性和氣密性。
優勢
橡膠壩主要適用於低水頭、大跨度的閘壩工程，如用於水庫溢洪道上作為閘門或活動溢流堰，以增加水庫庫容及發電水頭；用於河道上作為低水頭、大跨度的滾水壩或溢流堰，可以不用常規閘的啟閉機、工作橋等；用於渠繫上作為進水閘、分水閘、節制閘，能夠方便地 蓄水和調節水位和流量；用於沿海岸作防浪堤或擋潮閘，由於不受海水浸蝕和海生生物的影響，比金屬閘門效果好；用於跨度較大的孔口船閘的上、下游閘門；用於施工圍堰或活動圍堰，橡膠活動圍堰高度可升可降，並且可從堰頂溢流，不需取土築堰可保持河道清潔，節省勞力並縮短工期；用於城區園林工程，採用彩色壩袋，造型優美，線條流暢，可為城市建設增添一道優美的風景。
安裝
①當壩袋錶面膠層輕度磨損，未傷及纖維織物時，可採用粘補膠片的方法修理。
②局部磨損較嚴重時，可在磨損部位粘補壩袋膠布，補強膠布的經緯向要與原壩袋相同。
③壩袋磨穿或局部撕裂，可在壩袋內外表面分別粘補與原壩袋布置經緯向相同的補強膠布，並貼封口膠條；撕裂面積較大的壩袋視工程需要採用雙面粘補法或重新更換整幅膠布。
④壩袋在運行中遭到破壞時，應採取搶救措施：小孔可用木塞、橡膠塞臨時修理；如貫穿孔較大或局部撕裂面積不大時，可暫時用鋼板與螺栓組合的夾補法加固處理。
現場粘補，宜在溫度18～25℃時進行。壩袋破損處和補強膠布（或膠片）都要清洗、曬乾、均勻打麻；按順序塗刷膠液，力求均勻；把補強膠布（或膠片）與壩袋膠布粘接，並用手輥縱橫反覆壓實，不留空隙和氣泡，再用砂袋或重物平壓24h以上；在自然硫化期間,壩袋修理部位不要摺疊，嚴防受水浸泡。有條件時，可在一定壓力和溫度下進行粘接修理。
發展概況
自1965年以來,橡膠壩在我國推廣套用的曲折經歷，是一個不斷解決工程中一系列技術問題的逐步發展過程。我國橡膠壩的發展史，按年代大體可分為如下4個階段。
第一階段
（1965~1970）研究試驗階段
我國於1965年下半年白手起家開始進行了橡膠壩研製建設工作，1966年在北京、河北、廣東等省市建成了第一批工程，1967年在北京召開了橡膠壩初步技術鑑定及交流會，1968年在原水利電利部和化工部領導下，組織了有水電、化工、紡織系統的科研、設計、施工、管理及生產製造等單位參加的“橡膠壩會戰小組”，有計畫地開展了科研工作，促進了橡膠壩的發展。到1968年底，全國已建成橡膠壩15座。河北省還建成了橡膠渡槽和橡膠片閘，航運部門還將橡膠壩及片閘套用在船閘工程中。1969年中國水利水電科學研究院橡膠壩會戰小組對我國橡膠壩的試建進行了初步總結。在此階段具代表性的橡膠壩是北京橡膠十廠製造的北京右安門橡膠壩，此壩可稱為我國第一座橡膠壩，它建於1966年6月，位於北京南護城河上，是城市工業用水和分洪的節制閘。設計壩高3.4m，壩頂長37米，壩底長24米，河道邊坡為1∶2，錨固型式為螺栓錨固。充水水源有兩種，一為河水，二為井水。採用水泵充排壩袋。原壩袋運用21年後更換，同時將原來的單錨固改為雙錨固。橡膠壩在運用中，壩高變化頻繁，用於調節流量。
第二階段
（1970-1979年）總結改進階段
由於眾所周知的文革原因，1968年以後因機構、人員變動，“橡膠壩會戰小組”中止聯繫，組織工作停頓，橡膠壩的發展一度趨向自流狀態。特別是一些地區一度存在無政府主義，工程管理不當，有的壩袋破裂，有的壩袋帶病運行。在壩袋的生產、設計和運行管理方面都存在著不少亟待解決的問題。為此，原水利電力部組織了有關單位於1972年11月完成了對安徽、河南、河北、北京等北方4省市已建的橡膠閘壩及壩袋生產部門進行了調查，1973年6月完成了對廣東、四川、湖南、湖北、廣西、浙江、福建等南方7省橡膠壩工程調查，1978年6月完成了東北地區的橡膠壩考察。
所有上述調查工作均提交了調查報告，報告中肯定了橡膠壩的優點，指出了存在的問題，提出了解決問題的意見和有待進行的橡膠壩科研項目。針對我國橡膠壩發展中存在的問題，為了更好地學習國內外先進經驗，水利部委託遼寧省水利局於1979年6月在遼寧省本溪市主持召開了全國橡膠壩壩袋定型及經驗交流會，會議交流了我國自1965年以來，各地在橡膠壩的科研、設計、施工和管理，以及壩袋研製方面的豐富經驗，並對壩高5米以下的充水式橡膠壩做了初步定型。會後，於1980年6月出版了《橡膠壩技術資料選編》。總之，這次會議影響深遠，可稱之為我國橡膠壩事業上的一個里程碑。
第三階段
（1979-1992年）穩步發展階段
此階段主要為橡膠壩交流經驗，總結推廣，穩步發展。1984年3月在廣州召開橡膠壩技術經驗交流會；1985年在廣州開辦了橡膠壩技術培訓班，並在培訓班教材的基礎上於1989年出版了《橡膠壩》一書；推動建立橡膠壩技術開發協作組，組織編制了部標準《橡膠壩技術指南》，並由水利部於1989年頒布，1991年在天津市召開了全國橡膠壩技術經驗交流會。1992年中國水利學會農田水利專業委員會橡膠壩學組在河北省承德市成立。所有上述工作為後來我國廣泛推廣套用橡膠壩奠定了堅實的基礎。
第四階段
（1992年至今）快速發展階段
我國橡膠壩發展至此，可以認為在橡膠壩的科研、設計、施工和運用管理以及壩袋製造和防護等方面的技術已較成熟，具備了廣泛推廣套用的條件。故橡膠壩這一新技術被國家科委批准列入1992年的《國家級科技成果重點推廣計畫》項目，這為橡膠壩技術的發展和套用注入了新的生命，並為迅速將這一新技術轉化為生產力，有力地走入國內外市場創造了良好的條件和提供了有力的保證。
