浅谈湿地公园橡胶坝工程设计

［摘要］ 介绍了孝义市胜溪湖湿地公园橡胶坝工程概况，提出橡胶坝布置原则。论述了工程主要建筑物的设计，包括橡胶坝设计、橡胶坝水工设计、橡胶坝充排水泵房设计、橡胶坝锚固设计及控制与观测系统设计等，并对该项目实施后的社会效益与生态效益进行了分析。

［关键词］ 橡胶坝；工程布置；主要建筑物设计；实施效果；湿地公园

1工程概况

近年来，孝义市委市政府提出“开启‘孝河—汾河’时代”的城市发展定位，依托孝河布局滨河城市景观，以环胜溪湖带为核心，构建孝河流域生态走廊，规划建设孝义市胜溪湖湿地公园。胜溪湖湿地公园依托张家庄水库而建，在确保防洪安全的条件下，为提升湿地品位、提高水库防洪减灾能力、改善生态环境，拟在下堡河和兑镇河入库河段合理利用现有地形开挖沉沙池，以阻止泥沙直接进入水库库区，减缓库区泥沙淤积。沉沙池与水库之间通过湿地水系和新挖泄洪渠连接。为保证非汛期泄洪渠蓄水，增加湿地公园水面面积，在泄洪渠上建设3座橡胶坝分段蓄水。根据工程现状，确定橡胶坝蓄水工程主要任务为两岸湿地绿化补水。

2工程布置

2.1基本原则
根据工程实际情况，橡胶坝布置应满足以下原则：橡胶坝布设在泄洪渠上，不能影响泄洪渠的行洪能力；非汛期蓄水，增加水面面积，美化环境；汛期采用全部或部分塌坝运行方案。
2.2橡胶坝布置
橡胶坝坝轴线垂直于泄洪渠布置。根据泄洪渠设计纵坡、水面与亲水平台距离以及坝后最小水深确定橡胶坝高度及回水长度。为使泄洪渠在枯水季节减少河床地面露底几率，满足蓄水景观要求，坝后最低水深不小于0.8m，橡胶坝布置确定为：在泄洪渠桩号0+000处布置1号橡胶坝；在泄洪渠桩号1+000处布置2号橡胶坝；在泄洪渠桩号1+500处布置3号橡胶坝。

3主要建筑物设计

3.1橡胶坝设计
此次设计拟布设沉沙池1座，池底高程768.50m，非汛期正常蓄水位774.50m，设计洪水位774.50m，堤顶高程776.00m。
3.1.1橡胶坝坝袋设计
根据国内橡胶坝技术水平，采用充水式；橡胶坝坝袋骨架材料采用锦纶帆布，防水材料采用合成氯丁胶，以氯丁胶为主料的橡胶坝袋抗老化、抗脆化、变形、强度等各项指标均能达到国家规范要求。考虑到工程特点及美观要求，采用氯磺化聚乙烯为主料的彩色橡胶坝袋。根据《橡胶坝技术规范》，结合工程情况，1号橡胶坝采用矩形；2号和3号橡胶坝采用梯形，两岸边坡1∶3。坝袋内外压比1.35，安全系数8.0。
3.1.2坝高确定
橡胶坝坝轴线均垂直于泄洪渠。坝高依据泄洪渠纵坡、坝间距离及坝后最小水深等确定。根据上游沉沙池非汛期蓄水水位和汛期设计洪水位，确定1号橡胶坝坝底高程为771.00m，坝顶高程为774.50m。1号，2号橡胶坝距离1000m；2号，3号橡胶坝距离500m。泄洪渠设计纵坡均为1/500。为满足泄洪渠蓄水要求，确定3座橡胶坝坝高均为3.5m。
3.1.3坝长确定
1号橡胶坝纵剖为矩形，坝长90m，2号，3号橡胶坝纵剖为梯形，坝底长与泄洪渠的渠底宽度一致，两岸边坡1∶3。2号橡胶坝坝底长50m，3号橡胶坝坝底长41.3m。
3.1.4橡胶坝抗滑稳定计算
荷载组合：根据《水闸设计规范》，基本荷载组合包括自重、水重、静水压力、扬压力、风压力、波浪压力；特殊荷载组合包括自重、水重、静水压力、扬压力、风压力、波浪压力、地震作用力。抗滑稳定系数采用一般公式计算，计算得：基本组合下，安全系数为1.57，允许安全系数为1.3；特殊组合下，安全系数为1.25，允许安全系数为1.05，均满足稳定要求。
3.2橡胶坝水工设计
3.2.1橡胶坝基础设计
橡胶坝采用钢筋混凝土筏板基础，为减小坝袋磨损，基础顶面与泄洪渠渠底平，根据结构稳定及基础内管道埋设要求，厚度1.2m，上下游设置齿墙，齿墙深度均为1.7m。根据坝袋坍落宽度和上下游施工检修要求，在顺水流方向确定底板长度为11.5m。
3.2.2边墙设计
1号橡胶坝采用矩形型式，边墙采用钢筋混凝土重力式挡土墙结构，顶宽1.0m，面坡为直立，背坡为1∶0.5；2号，3号橡胶坝采用梯形型式，边墙采用钢筋混凝土重力式挡土墙结构，顶宽1.0m，面坡与泄洪渠边坡一致，均为1∶3，背坡为直立。
3.2.3上游截渗墙设计
为防止橡胶坝底板地基的砂卵石发生渗透破坏，在橡胶坝底板上游侧设一道截渗墙，以加长渗径，降低渗透压力。在橡胶坝底板上游侧设一道800mm厚的截渗墙，采用高压旋喷灌浆施工。
3.3橡胶坝充排水泵房设计
橡胶坝的充排水泵房均布置在泄洪渠右岸。泵站主厂房地下部分为整体式钢筋混凝土结构，地上采用砖混结构。检修间布置在主厂房地上部分的一端，平面尺寸6.9m×5.0m（长×宽）。根据泵站内设备件重，选择一台电动单梁起重机，起吊重量1t。主厂房上部采用框架结构，单层布置。主厂房长14m，宽8.4m。厂房内单排布置2台机组，单机流量600～860m3/h，机组间距3.6m。安装间布置在厂房一端，长6.9m，宽5.0m，走道板宽0.7m，厚0.10～0.15m。厂房门宽2.7m，高3.6m。主厂房框架梁柱间距3.25m，墙体厚370mm。厂房屋顶设坡屋面，为现浇钢筋混凝土结构。坡屋面上部设防水层、保温层、结构层及装饰层。主厂房下部结构为现浇钢筋混凝土泵坑，平面轮廓尺寸13.0m×6.9m，底板厚0.6m，边墙厚0.5m。机墩周边及底板设排水沟接入安装间下部的集水井中，排水沟断面尺寸0.1m×0.1m；集水井平面尺寸2.0m×1.5m，深2.0m。主厂房上下部结构交通通过宽0.7m的钢梯连系。副厂房位于主厂房另一端，为单层砖混结构，由设备室、值班室等组成，值班室与主厂房连通。屋面板采用现浇钢筋混凝土板，厚度180mm。厂房墙体基础采用M7.5浆砌石扩展基础。
3.4橡胶坝锚固设计
本工程为多泥沙河流，为减小对坝袋的磨损和震动影响，设计采用双线锚固，考虑施工方便、结构安全，采用螺栓压板锚固。锚固压板整体圆滑流线型设计，可充分保护坝袋不受磨损，而且更换方便。
3.5控制与观测系统设计
3.5.1充排系统设计
3座橡胶坝的充水方式均采用市政管网供水充坝，根据防洪要求，需在较短时间内排水坍坝，故坍坝采用动力式排水方式，排至下游泄洪渠内。
3.5.2坝袋安全与观测装置
为避免超压造成坝袋破裂，在坝袋上设超压溢流管，溢流管出口设在坝体右侧，靠近右岸，以利于运行观察，超压溢流管管径400mm。在坝袋端部设排气孔，用于排除坝袋内残存气体。橡胶坝观测设备主要有坝袋内水压观测、坝袋上下游水位及基础底板沉降观测等项目。

4结语

孝义市胜溪湖湿地公园橡胶坝工程是一项提高防洪减灾能力和改善生态环境的工程。工程建成后，可改变孝河河道“脏、乱、差”的现状，有利于改善周边区域生态环境，使区域景观的整体性、协调性、美观度得到提升，有利于带动和促进区域旅游产业的发展，提高区域周边居民生活水平。