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1、新洲举水橡胶坝工程设计及运行管理陈晓群林琳高新疆(武汉大学水利水电学院,湖北武汉430072)摘要新洲举水枢纽工程因地制宜,采取了不同坝高和闸坝结合的布置形式,在泄水闸上应用了升卧式平面钢闸门,在橡胶坝上合理安排了充排水系统,并提出了有效的减振和防磨损措施,制订了相应的运行管理方案,取得了良好的经济效益和社会效益。关键词闸坝结合升卧式平面闸门橡胶坝减振和防磨损运行管理且较宽,主河槽位于左侧,宽约300m,河床高程20～21m之间;右侧为宽约130m的浅河槽,河床高程为23m左右;两河槽间有宽约100m的河心滩,高程在26.2～26.9m之间。设
2、计时根据主次河槽不同高程的特点,橡胶坝采用了不同的坝高,在主河槽内布置了5m高的橡胶坝,在浅河槽内布置了3m高的橡胶坝。高低橡胶坝坝顶高程都为26.00m。1前言橡胶坝是20世纪50年代末随着高分子合成材料工业的发展而出现的一种新型水工建筑物,具有投资低、节省三材、结构简单、工期短、运行管理方便、阻水小、抗震性能好等优点,一般适用于低水头大跨度的闸坝工程。但在2000年以前,湖北和湖南地区橡胶坝并不多见。自2000年5月武汉市新洲区举水橡胶坝建成后,由于独创的设计特点,赢得了普遍好评,并被当地推广应用。2工程概况举水地处长江中游下段北岸,是鄂东
3、北地区跨行政区域的一条较大水系。它发源于大别山中段南麓鄂豫交界处的风包泐山,自北向南流经麻城、新洲、团风等市、区、县,在距武汉市下游66.1km处新洲大埠街境内注入长江。举水干流长170.4km,平均坡度0.63‰,流域面积4054.6km2。新洲举水橡胶坝工程位于武汉市新洲区城关举水河新大桥上游900m处,距举水在长江出口27.5km。它是举水灌区补源主体工程。枢纽建筑物自左向右分别为带有升卧式平面钢闸门的泄水闸、2跨5m高橡胶坝、河心滩、2跨3m高橡胶坝。它的建成可满足1.37万hm2农田灌溉和向城镇供水7万t/d,以及旅游开发等多功能用途
4、要求。图1新洲举水水工建筑物布置图1—泄水闸;2—5m高橡胶坝;3—3m高橡胶坝;4—边墩;5—中墩橡胶坝根据不同坝高采取了不同的锚固方式。坝袋与底板的锚固都采用了螺栓压板穿孔双线锚固方式,而坝袋与边、中墩的锚固则采用了不同的方式:浅河槽内3m高橡胶坝采用了堵头式锚固,堵头式锚固的特点是可改善由于墩墙锚固对坝袋的约束作用而出现坝袋折皱、局部溢水现象;根据已有工程经验,5m坝高的橡胶坝还没有采用过堵头式的锚固形式,为安全起见,主河槽内的5m高橡胶坝仍采用了常见的斜坡锚固形式。3.1.2突出了闸坝结合的优点新洲举水橡胶坝工程在设计时比较了闸坝结合和
5、无闸两种方案。经综合分析其地形、地质、施工条件,同时考虑投资及管理运用等因素,设计采用了闸坝结合的方案。具体布置为:在主河槽左端布置1孔带有升卧式平面钢闸门的泄水闸,孔口净宽9m,闸门高3工程设计特点3.1工程总体布置(图1)3.1.1突出了因地制宜的特点充分考虑了坝址处的地形特点。坝址处河道顺直6.3m,闸底板高程20.0m;在泄水闸右端布置2跨跨度为104.3m的5m高橡胶坝,采用斜坡锚固,底板高程为21.0m;在浅河槽内则布置了2跨跨度为65.0m的3m高橡胶坝,采用堵头式锚固,底板高程为23.0m。闸坝结合有着以下优点:(1)在橡胶坝正
6、常挡水位26m时,水闸可以泄水108m3/s;当河道来水流量小于108m3/s时,可以仅靠水闸泄水而不经橡胶坝溢流。(2)在冬季枯水时段,举水河来流量小,所有来流量可全部通过泄水闸排走,而此时橡胶坝处的上游水位仅为20.8m,低于橡胶坝底板高程21.0m,因此整个橡胶坝袋及底板裸露于水面上,无需采取另外的措施即可进行橡胶坝的检修。(3)充排水管系统的进水口布置在泄水闸的铺盖处,由于铺盖高程与闸底板齐平,在枯水时期亦可保证管道进口淹没水深不小于1.0m,便于引水;当泄水闸定期开启冲砂时,又可保证泥沙在进水口前不产生淤积,以达到取水防沙的目的。(4
7、)大部分时间可用泄水闸调节上游水位,将坝顶溢流水深控制在0.5m以下,减少了橡胶坝的溢流次数。避免了橡胶坝在中水期频繁充排和干湿交替现象的出现,减轻或防止了橡胶坝袋的振动磨损,延长了橡胶坝袋的使用年限。(5)水闸启闭时间短,运用灵活,同时减少橡胶坝的充排水次数,从而使整个工程的运行费用降低。3.2中、边墩设计新洲举水橡胶坝的中、边墩设计突出了结构新颖美观、工程量小及造价低的特点。工程实践表明,橡胶坝基础土建部分的造价在工程总投资中所占的比例很大,可达50%以上。多跨橡胶坝工程的中墩常用两侧直立或倾斜的混凝土实体结构,而中墩主要起锚固坝袋的作用,
8、其受力条件优于水闸中墩,稳定和强度要求极易满足,因此通过改变中墩结构形式以达到降低工程量及造价的方法是完全可行的。新洲橡胶坝工程规模大,造价高。为降低
