橡胶坝

一种新型水工建筑物

橡胶坝，又称橡胶水闸，是用高强度合成纤维织物做受力骨架，内外涂敷橡胶作保护层，加工成胶布，再将其锚固于底板上成封闭状的坝袋，通过充排管路用水（气）将其充胀形成的袋式挡水坝。坝顶可以溢流，并可根据需要调节坝高，控制上游水位，以发挥灌溉、发电、航运、防洪、挡潮等效益。

简介

橡胶坝属薄壁柔性结构，是随着高分子合成材料的发展而出现的一种新型水工建筑物。1957年世界上首座橡胶坝诞生于美国洛杉矶，坝高1.52m，长6.1m，坝袋胶布厚为3mm，强度为90kN /m。此后世界各国相继开始兴建橡胶坝。我国于1965年下半年开始进行橡胶坝的研制建设工作，于1966年6月建成我国第一座橡胶坝——北京右安门橡胶坝，坝高3.4m，坝顶长37.6m，该橡胶坝曾两次更换坝袋，至今运行正常。

橡胶坝自20世纪90年代以来在我国发展迅速。从1966年到1993年近三十年中全国仅建成橡胶坝366座，而据不完全统计，截至2006年10月，我国的橡胶坝已建成约2000 座，近年来更是以每年新建300座左右的速度发展。国内橡胶坝目前最高6m，单跨最长176m ，多跨最长1135m，建于1980年的西藏羊八井橡胶坝海拔4300多米，为我国海拔最高的橡胶坝。橡胶坝在我国分布广泛，西到新疆维吾尔自治区石河子市（44°17′N，86°02′E ），东到黑龙江省鸡西市梨树区（45°05′N，130°41′E），北到黑龙江省大兴安岭林区加格达奇（50°24′N，124°07′E），南到海南省五指山市（18°46′N，109°30′E ），遍布我国大陆所有的省、自治区和直辖市。此外，香港特别行政区截止1999年已建成橡胶坝20座，台湾省也建有橡胶坝钢闸门。

山东临沂小埠东拦河橡胶坝是目前世界上最长的橡胶坝，位于山东临沂市沂河城区段，由临沂市水利局组织施工建设和管理，工程于1996年1月动工，1997年1月竣工。橡胶坝全长1135米，由16段组成，每段70米。

2012年十一前夕，投资2688万元的峰峰矿区滏东橡胶坝正式启用，该坝坝长108.4米、坝高6.5米，采用国内最新工艺，坝袋制作采用钢丝骨架、无搭接缝一次成型，坝袋安装采用斜坡式，螺栓锚固。该坝建成后回水长度达到1600米，蓄水量约60万立方米这也是目前我国最大的橡胶大坝，滏阳河防洪标准将由20年一遇提高到50年一遇。

特点

橡胶坝分为充水式和充气式两种。充水坝的充排时间要长于充气坝。在造价方面，两种坝型相差不多。橡胶坝运用条件与水闸相似，与常规闸坝相比又有以下特点：

一是造价低。可减少投资 30%～70%，可节省钢材30%～50%，水泥50%左右，木材60%以上。

二是施工期短。坝袋只需3天～15天即可安装完毕，多数橡胶坝工程当年施工当年受益。

三是坝体为柔性软壳结构，能抵抗地震、波浪等冲击，且止水效果好，跨度大，汛期不阻水，可用于城区园林美化。

四是维修少，管理方便。橡胶坝袋的使用寿命一般为15～25年。

构造

橡胶坝主要由土建部分、坝袋及锚固件、充排水（气）设施及控制系统等部分组成。橡胶坝运行时要严格按照规定的方案和操作规程进行，要注意坝袋内的充水（气）压力不能超过设计压力，以免坝袋爆破。橡胶坝虽然很少维修，不像常规钢闸门那样需要定期涂刷油漆防锈，但也要定期检查，尤其是在洪水过后，要检查是否有漂浮物对坝袋造成刺伤，以及坝体振动、坝袋与底板磨损、河卵石摩擦撞击坝袋等造成的损害。橡胶坝袋容易受到尖利和有头角物体的损坏，故应划出橡胶坝工程的管理范围和安全区域。

应用

橡胶坝主要适用于低水头、大跨度的闸坝工程，如用于水库溢洪道上作为闸门或活动溢流堰，以增加水库库容及发电水头；用于河道上作为低水头、大跨度的滚水坝或溢流堰，可以不用常规闸的启闭机、工作桥等；用于渠系上作为进水闸、分水闸、节制闸，能够方便地蓄水和调节水位和流量；用于沿海岸作防浪堤或挡潮闸，由于不受海水浸蚀和海生生物的影响，比金属闸门效果好；用于跨度较大的孔口船闸的上、下游闸门；用于施工围堰或活动围堰，橡胶活动围堰高度可升可降，并且可从堰顶溢流，不需取土筑堰可保持河道清洁，节省劳力并缩短工期；用于城区园林工程，采用彩色坝袋，造型优美，线条流畅，可为城市建设增添一道优美的风景。

种类

盾式

1、灵活可变的水位控制，可调可变的多层次运用。

2、模块化设计，简化了安装与维修，省时省力。

3、高能效的挡水结构，动力系统简单，低投资高应用。

4、最优的河道还原效果。气盾坝的塌落效果能最大程度的过流泄洪。

5、 “软硬结合”寿命更长。相对独立化的分工，互为凭依，经久耐用。

6、应用跨度无限制。不论河道是宽还是窄，气盾坝都可以使用。

7、高性价比。以最少的钱做最小的基础，实现最好的效果。

书籍式

这种橡胶坝的特点是：断面形状如同书本结构，坝体外观整体凭证光滑，在工厂一次成型，硫化，提高了坝袋横向张力，减轻坝袋的振动和溢水撞击。

坝袋溢流景象美观，具有观赏效果，坝袋表面平整，书脊式橡胶坝塌坝时可完全塌平坝袋.

采用自动充排系统，先进的自动化调节系统，通过液位传感器和压力传感器传出的信号，自动调节坝体高度和内部压力，完全实现自动化管理，利于后期管理。

另一个特点是，当水流溢过冲胀状态的橡胶坝时，书脊结构能够减少50%的水流振动。在书脊处等距离开槽，过水状态形成小型瀑布景观。

扰流坝

扰流橡胶坝有许多新的特点，使我们今天橡胶坝技术的市场领先之一。功能包括：有效阻止橡胶坝振荡和蠕动而引起下游摩擦保护层。

扰流坝有以下几部分构成:

1-橡胶气囊

扰流橡胶坝是由90%的三元乙丙橡胶制造。具有耐风化，臭氧，耐紫外光下不受影响，在极端温度下有显著特性的特种橡胶。扰流橡胶坝采用高强度的涤纶织物，使其坝带拉伸强度高，具有显著的还原形状优势，在长期的使用中不变形。

2-锚固夹紧系统

锚固夹紧系统比较简单，易于安装，是一个密闭/防水密封。根据上游水位等因素的不同，可采用单锚固或双锚线来固定的橡胶坝基础。嵌入板和地脚螺栓通常浇筑的混凝土地基上，然而，他们也可以有效地固定在现有孔距的基础再浇筑树脂。

3-空气疏散系统

在橡胶坝充气的情况下，重要的是，橡胶坝完全瘪时，橡胶坝平躺不阻水。一个独立空气疏散系统通道将空气疏散到空气排气口，确保无残留气形成，从而保证了橡胶坝平面完全塌陷。

4-抗振动及防振扰流器

由于河流、流量及流速多变状态，坝上溢出流量和坝下游尾水等原因，使橡胶坝可能整体震荡或部分位置震动，这需要用扰流板解决，扰流板在水漫过坝的水幕后面通过气压可以使压力均衡，是橡胶坝囊体抗震荡功能的主要控制系统。

5-抗磨损保护层

提供橡胶坝完整的保护，既保护下游抗磨损的影响，并通过水流的负载和防止杂物在坝带下游驻留，一个特别设计的防磨损保护层附着在混凝土基础上在橡胶坝下游。

橡胶充气芯模

橡胶充气芯模是一种可膨胀、收缩的圆柱袋子，用来形成混凝土构件的空腔，在制造空心构件时，将它放入中间，并充入压缩空气，使胶囊即可膨胀，如混凝土构件凝固即可将气囊中气体排空，从空腔中抽出胶囊。它使用简便，经济耐用，未充气能柔软收缩，任意折叠、卷曲，充气膨胀后具有足够的强度来承受混凝土的压力，这是任何传统刚性模板所无可比拟的。适用于钢筋混凝土构件抽孔，包括桩、屋架、屋面板柱、梁、建筑工程，水利工程（船坞、船台、码头）。

施工实践证明，胶囊抽孔工艺设备简单，不仅节约材料，并且有形状多变等特点，可成圆形、椭圆形、矩形、拱形、八边形、梯形等管道。也可以成直孔、变截面孔等，可使建筑结构变轻型、薄壁空心、改变混凝土性能一直沿用刚性模板的状况。

性能特点：

1、设计科学合理应用橡胶充气芯模，预制或现场浇筑出来的成品构件，都能满足设计要求，且操作简单、省工、省时、省材。

2、有良好的耐老化性能，使用寿命长。本产品用合成橡胶、天然橡胶与加强层硫化后制成。既有很好的抗胀强度，又有弹性和柔韧性，所以能满足在各种工作条件下的使用。

3、适用温度广泛：在-10℃～+90℃的范围内，材质没有变化。

4、为建筑现场施工轻型化提供了有利条件预应力空心混凝土构件，由于采用橡胶芯模，其重量比非预应力实心构件轻20%，因此减轻建筑物上部结构的重量，可以使桩基缩短，跨径增大，现场施工简便安全。

5、施工工艺简便、安全、卫生。使用橡胶芯模，只用少量简单工具，无需特殊工艺。只要将芯模入负筋笼内，充气压力达到工作压力时，即浇筑混凝土，待混凝土初凝时，将芯模放气抽出，即可完成成品构件的成型，不污染环境。

橡胶坝材质

橡胶坝材质坝袋胶布由承受坝袋张力的补强帆布和保护帆布并确保气密性的橡胶层构成。

橡胶层通常分布在坝袋的外层、中层、内层、发挥各层橡胶的功效。

外层橡胶：

- 由于河流中漂浮物较多，采用具有耐磨损、耐日照、耐热、耐臭氧等性能的特种橡胶。

中层橡胶：

- 直接保护帆布的橡胶层，对两层或多多层帆布起连接作用，给予橡胶和帆布之间较好的粘和性。

内层橡胶：

- 除了保护帆布的功能外，还具有较高的水密性和气密性。

优势

安装

①当坝袋表面胶层轻度磨损，未伤及纤维织物时，可采用粘补胶片的方法修理。

②局部磨损较严重时，可在磨损部位粘补坝袋胶布，补强胶布的经纬向要与原坝袋相同。

③坝袋磨穿或局部撕裂，可在坝袋内外表面分别粘补与原坝袋布置经纬向相同的补强胶布，并贴封口胶条；撕裂面积较大的坝袋视工程需要采用双面粘补法或重新更换整幅胶布。

④坝袋在运行中遭到破坏时，应采取抢救措施：小孔可用木塞、橡胶塞临时修理；如贯穿孔较大或局部撕裂面积不大时，可暂时用钢板与螺栓组合的夹补法加固处理。

现场粘补，宜在温度18～25℃时进行。坝袋破损处和补强胶布（或胶片）都要清洗、晒干、均匀打麻；按顺序涂刷胶液，力求均匀；把补强胶布（或胶片）与坝袋胶布粘接，并用手辊纵横反复压实，不留空隙和气泡，再用砂袋或重物平压24h以上；在自然硫化期间,坝袋修理部位不要折叠，严防受水浸泡。有条件时，可在一定压力和温度下进行粘接修理。

发展概况

自1965年以来,橡胶坝在我国推广应用的曲折经历，是一个不断解决工程中一系列技术问题的逐步发展过程。我国橡胶坝的发展史，按年代大体可分为如下4个阶段。

第一阶段

（1965~1970）研究试验阶段

我国于1965年下半年白手起家开始进行了橡胶坝研制建设工作，1966年在北京、河北、广东等省市建成了第一批工程，1967年在北京召开了橡胶坝初步技术鉴定及交流会，1968年在原水利电利部和化工部领导下，组织了有水电、化工、纺织系统的科研、设计、施工、管理及生产制造等单位参加的“橡胶坝会战小组”，有计划地开展了科研工作，促进了橡胶坝的发展。到1968年底，全国已建成橡胶坝15座。河北省还建成了橡胶渡槽和橡胶片闸，航运部门还将橡胶坝及片闸应用在船闸工程中。1969年中国水利水电科学研究院橡胶坝会战小组对我国橡胶坝的试建进行了初步总结。在此阶段具代表性的橡胶坝是北京橡胶十厂制造的北京右安门橡胶坝，此坝可称为我国第一座橡胶坝，它建于1966年6月，位于北京南护城河上，是城市工业用水和分洪的节制闸。设计坝高3.4m，坝顶长37米，坝底长24米，河道边坡为1∶2，锚固型式为螺栓锚固。充水水源有两种，一为河水，二为井水。采用水泵充排坝袋。原坝袋运用21年后更换，同时将原来的单锚固改为双锚固。橡胶坝在运用中，坝高变化频繁，用于调节流量。

第二阶段

（1970-1979年）总结改进阶段

由于众所周知的文革原因，1968年以后因机构、人员变动，“橡胶坝会战小组”中止联系，组织工作停顿，橡胶坝的发展一度趋向自流状态。特别是一些地区一度存在无政府主义，工程管理不当，有的坝袋破裂，有的坝袋带病运行。在坝袋的生产、设计和运行管理方面都存在着不少亟待解决的问题。为此，原水利电力部组织了有关单位于1972年11月完成了对安徽、河南、河北、北京等北方4省市已建的橡胶闸坝及坝袋生产部门进行了调查，1973年6月完成了对广东、四川、湖南、湖北、广西、浙江、福建等南方7省橡胶坝工程调查，1978年6月完成了东北地区的橡胶坝考察。

所有上述调查工作均提交了调查报告，报告中肯定了橡胶坝的优点，指出了存在的问题，提出了解决问题的意见和有待进行的橡胶坝科研项目。针对我国橡胶坝发展中存在的问题，为了更好地学习国内外先进经验，水利部委托辽宁省水利局于1979年6月在辽宁省本溪市主持召开了全国橡胶坝坝袋定型及经验交流会，会议交流了我国自1965年以来，各地在橡胶坝的科研、设计、施工和管理，以及坝袋研制方面的丰富经验，并对坝高5米以下的充水式橡胶坝做了初步定型。会后，于1980年6月出版了《橡胶坝技术资料选编》。总之，这次会议影响深远，可称之为我国橡胶坝事业上的一个里程碑。

第三阶段

（1979-1992年）稳步发展阶段

此阶段主要为橡胶坝交流经验，总结推广，稳步发展。1984年3月在广州召开橡胶坝技术经验交流会；1985年在广州开办了橡胶坝技术培训班，并在培训班教材的基础上于1989年出版了《橡胶坝》一书；推动建立橡胶坝技术开发协作组，组织编制了部标准《橡胶坝技术指南》，并由水利部于1989年颁布，1991年在天津市召开了全国橡胶坝技术经验交流会。1992年中国水利学会农田水利专业委员会橡胶坝学组在河北省承德市成立。所有上述工作为后来我国广泛推广应用橡胶坝奠定了坚实的基础。

第四阶段

（1992年至今）快速发展阶段

我国橡胶坝发展至此，可以认为在橡胶坝的科研、设计、施工和运用管理以及坝袋制造和防护等方面的技术已较成熟，具备了广泛推广应用的条件。故橡胶坝这一新技术被国家科委批准列入1992年的《国家级科技成果重点推广计划》项目，这为橡胶坝技术的发展和应用注入了新的生命，并为迅速将这一新技术转化为生产力，有力地走入国内外市场创造了良好的条件和提供了有力的保证。

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