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挑坎橡膠壩及氣動盾式橡膠壩,兩種橡膠壩的比較

發布日期:2018-09-22   13:56:21  信息來源:青島8008app幸福宝草莓视频下载工業  瀏覽數:545 次

挑坎橡膠壩在普通壩袋生產工藝的基礎上進行了改進,當壩袋充分鼓起時,下遊中間高度形成一道背脊(挑坎),水流過壩後被挑起,形成挑流。由於背脊是工藝上壩袋塌落回折的地方,所以塌壩時很容易與壩底板砼完全平順貼合。由於挑流作用,壩下不會形成真空,從而減少了壩袋的振動和磨損,增強了橡膠壩的景觀效果。

     

 

氣動盾式橡膠壩是綜合了傳統鋼閘門及橡膠壩優點的一種新型閘門,一般由擋水板(強化鋼板)、埋件、壩袋(充脹氣囊)、抑製帶和自動控製係統組成。壩袋支撐在擋水板下遊側,整個係統通過壩袋的充氣或排氣控製擋水板起伏。在壩袋放空的情況下,擋水板完全倒臥於河底。

     

 

1 共性及優點
(1)造價低。與同規模常規閘門相比,整體投資可減少30%~70%。
(2)節省三材。與傳統閘門相比,通過采用橡膠壩袋和鋼板擋水板等薄壁性結構,代替鋼結構及鋼筋砼結構,而且一般不需要中間閘墩、工作橋和安裝啟閉機具等結構,水下結構簡單,因此三材用量顯著減少。
(3)施工期短。橡膠壩袋及擋水板等均為工廠製作、現場安裝,工程結構簡單,三材用量少,故而施工速度較快,工期一般為3~6個月。
(4)抗震性能好。橡膠壩袋為柔性薄殼結構,富有彈抗衝擊彈性35%左右,伸長率達600%,故能抵抗較強地震波的衝擊。氣動盾形橡膠壩分區安裝,各單元分區之間相互獨立,也有較強的抗震特性。
(5)不阻水。塌壩後緊貼在底板上,不縮小原有河床斷麵,無需建中間閘墩、啟閉機架等結構,不影響河道來流下泄。

 

2 單寬流量對比與瀑布效果

氣動盾式橡膠壩較易形成薄壁堰流(δ/H<0.67,為堰頂厚度,H 為堰上水頭),堰頂的水舌形狀不受堰頂厚度的影響,流量係數大於0.403,單寬泄量較大,水舌離開堰頂後,在重力作用下自然下落。由於擋水板顯現出負角度的傾斜度,瀑布效果較好。
挑坎橡膠壩近似於實用斷麵堰(0.67<δ/H<2.5,為堰頂厚度,H 為堰上水頭)堰頂對水流的頂托作用明顯,流量係數在0.385 以
下,堰頂厚度對水舌形狀的影響,堰上的水流形成一連續的降落狀。雖然挑坎增強了水流的挑射效果,但是同樣情況下,瀑布效果還是不如氣動盾形橡膠壩。

 

3 安裝、運行與管理對比

3.1 完成啟閉時間
在北方行洪河道上,絕大多數河道源短流急,洪水暴漲暴落,氣動盾形橡膠壩啟閉時間短,一般10min~20min 完成啟閉,運用靈活,對行洪和截流有時間保證。挑坎橡膠壩充排氣時間比氣動盾形橡膠壩長得多,根據國內橡膠壩工程統計,其充坍壩時間在1h~2h。對建在行洪河道或溢流壩上的橡膠壩,遇突發洪水若排水時間過長,可能造成漫灘或漫壩等嚴重後果。
3.2 水位控製
氣動盾式橡膠壩的結構形式如同杠杆,充脹氣囊提供擋板啟閉的力矩,擋板抬升形成擋水高度,這期間可以通過改變氣囊氣壓調節擋水高度,穩定而無危險。挑坎橡膠壩可以通過改變壩袋內填充介質的多少來調節壩高,不過此高度可調但不可控。因為橡膠壩隻有在一定的高寬比和一定的內壓比前提下,壩袋形態才是可控的。因此在壩高調整過程中壩麵過水呈現不穩定性和
波動性。
3.3 安裝與維護檢修
氣動盾式橡膠壩具有模塊化的特質,每一塊擋水板和對應的充脹氣囊為一個單元,安裝時模塊化安裝,統籌好各單元位置後就可以獨立施工。使用過程中不用擔心由於某一單元出現問題而對整體使用造成影響,一旦某一單元出現問題,由於各單元擋板之間的連接拉力,依然能夠維持運行,可以選擇合適的時間段進行針對性的維修。挑坎橡膠壩為一體結構,安裝時必須考慮整體位置和左右岸餘量的多種因素,而且壩袋自重較大,安裝時施工強度較大。在使用過程中,當壩袋出現較為輕微的破損,還可以通過定時補氣的方式維持運行,但擋水高度將不可控;一旦出現較為嚴重的破損,則無法擋水,必須塌壩維修,在豐水期或汛期將影響使用。
3.4 適宜工況
氣動盾式橡膠壩鋼製擋板的作用:標定擋水高度,保護充脹氣囊,塌落時覆蓋保護下部結構。充脹氣囊隻有一個作用就是為擋板起落提供力矩,並不與來流中的砂石,漂浮物,冰淩等直接接觸,也就使氣動盾形橡膠壩有了更長的使用壽命。
挑坎橡膠壩壩袋堅固性則相對較差,易受沙石磨損,漂浮物、冰淩刺傷,在運輸、安裝和運行管理等方麵必須倍加小心。尤其對於北方低溫工況,橡膠物理性能下降,對銳物的抵抗性能降低,對挑坎橡膠壩壩袋的使用安全就提出了嚴峻的考驗。而氣動盾形橡膠壩充脹氣囊隻起到支撐和力矩提供的作用,並不直接觸及銳物,則表現出了更好的適用性。

 

4 投資對比

一般地質條件下,以當前物價水平,壩高在2m~3m 的挑坎橡膠壩,每延米投資在5 萬元左右,壩袋購買及安裝費用一般不超過總投資的15%。氣動盾式橡膠壩與挑坎橡膠壩土建部分類似,壩底板厚度相當,廠家報價略高於挑坎橡膠壩10%~15%,總體投資與挑坎橡膠壩相當。

 

5 基礎要求對比

氣動盾式橡膠壩挑坎橡膠壩對地基基礎均有較強的適應性,橡膠壩對基礎承載力的要求不高,一般能滿足地質條件穩定和地基應力、抗滑穩定要求,當出現淤泥質土基時,采用換土墊層法進行基礎處理即可。通常沿垂直水流向對底板進行分塊,即設置若幹道垂直水流向的永久縫,鋼筋混凝土底板垂直水流方向永久縫縫距不宜大於岩基20m 或土基35m。

 

6 壩長對比

考慮橡膠壩袋製造工藝及能力、材料性能、運輸難易程度及費用、安裝重量、施工強度、檢修方便、過流要求以及運行管理要求等多方麵因素,橡膠壩袋單跨長度以在100m 以內為宜。對存在漂浮物較多、冬季冰淩嚴重等問題的河段, 單跨以在20m~30m 為宜。我國已建橡膠壩工程中單跨最長的橡膠壩,陝西省石門水庫下遊反調節池壅水橡膠壩,壩高2.5m ,壩長132.5m。被收入1999 年基尼斯世界紀錄,並獲得大世界基尼斯最佳項目獎的山東省臨沂市橡膠壩,總長達到1135m,但單跨也隻有70m。由此可知,挑坎橡膠壩的建造必然受到一定的壩長限製。
氣動盾式橡膠壩的整座閘門采用模塊化單元式連接而成,每個單元都由擋水板和與擋水板一樣長度的充脹氣囊支撐組成,而且不需中間墩座,所以基本不受長度限製。

 

7 結論

挑坎橡膠壩雖然可以在壩袋材質上進行改進,比如無搭接縫橡膠壩袋、鋼絲網橡膠壩袋等的引入,但是在河道比降較大,水位變動頻繁,砂石含量及漂浮物較多,尤其容易出現低溫和冰淩的北方河道,其適用性仍不及氣動盾式橡膠壩。由於氣動盾形橡膠壩采用模塊化單元式連接,在其建造長度和運行管理方麵相對於挑坎橡膠壩表現出了明顯的優勢。且後期運行、維護費用較為低廉,可靠性更高。基於對綜合條件及性能的考量,氣動盾式橡膠壩相比於挑坎橡膠壩有更大範圍的應用前景,比如美國弗裏安特大壩溢流口加高就是用了氣動盾形橡膠壩,效果較佳。