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水工建筑物基础(第2版)
1.13.2.4 四、坝基锚固类型与布置
四、坝基锚固类型与布置

橡胶坝袋必须锚固在坝基上,坝袋才能发挥作用。坝基除了有锚固坝袋的作用外,同水闸底板一样,还要承担橡胶坝自重和挡水后的水平水压力,同时还具有防渗、抗冲、拦沙等作用。

1.锚固构造

橡胶坝锚固的作用是用锚固构件将坝袋胶布固定在承载底板和端墙(或边坡)上,形成一个封闭袋囊。因此,锚固是橡胶坝能否起挡水作用的关键部位,其构件必须满足设计的强度和耐久性,达到牢固可靠和严密不透水的要求。

锚固按锚固线布置分单锚固线和双锚固线两种。

锚固按结构形式可分为螺栓压板锚固、楔块挤压锚固以及胶囊充水锚固3种。

(1)单线锚固和双线锚固。单线锚固只有上游一条锚固线,锚线短,锚固件少,但坝袋胶布多,低坝和充气坝多采用单线锚固,如图10-4(a)所示。由于单线锚固仅在上游侧锚固,坝袋可动范围大,对坝袋防振防磨损不利,尤其在坝顶溢流时,有可能在下游坝脚处产生负压,将泥沙(或漂浮物)吸进坝袋底部,造成坝袋磨损。双线锚固是将胶布分别锚固于四周,锚线长,锚固件多,安装工作量大,密封质量要求高。相应地处理密封的工作量也大,但因为坝袋四周锚固,坝袋可动范围小,所以对坝袋防振防磨损有利,如图10-4(b)所示。另外,在上下游锚固线间可用纯胶片代替坝袋胶布防渗,从而节省胶布约1/3。

图10-4 单线锚固和双线锚固布置示意图

(a)单线锚固;(b)双线锚固

在感潮河段,由于河水位和海水位经常变动,可采用对称双线布置。对有双向挡水任务的橡胶坝,也宜双线锚固布置。双线布置时,两条锚固线在底板上的距离为设计条件下计算的上下游坝袋贴地长度,最好锚固在底板的同一高程上。

(2)螺栓压板式锚固。锚固构件由螺栓和压板组成。螺栓压板式锚固按锚紧坝袋的方式可分为穿孔锚固和不穿孔锚固。穿孔锚固是在锚固部位将坝袋穿孔套进预埋的地脚螺栓,用压板锚紧,如图10-5(a)所示。穿孔锚固的优点是胶布和锚件所需长度较短,约为不穿孔锚固长度的一半;施工安装和拆卸检修方便。缺点是锚固部位要穿孔,在孔的周边要补强,以防应力集中将坝袋撕裂。另外,穿孔锚固是靠螺栓和钢压板锚紧,其构件在污水河道中使用,容易锈蚀而失效。不穿孔锚固是将锚固部位的胶布用一根压轴卷起或塞入锚固槽内,用压板压紧,如图10-5(b)所示。锚固部位的压轴材料可用圆木或钢管。其优点是不需在坝袋上打孔和补强,但锚固长度相对较长,施工安装费工。

按使用的压板材料分为不锈钢、普通钢、铸铁和钢筋混凝土压板等。为防止锈蚀,螺栓应用不锈钢材料,若用普通钢应经过防锈蚀处理,如镀锌等。因精制螺栓在运用中易于滑扣,应采用粗制螺栓较好。

(3)楔块挤压式锚固。楔块挤压式锚固系由前楔块、后楔块和压轴组成,如图10-6所示。锚固槽有靴形和梯形两种,施工时用压轴将坝袋胶布卷塞入槽中,用楔块挤紧。坝袋充胀后,锚固槽受到坝袋拉力作用带动前楔块上升,槽前壁受到摩擦力,同时带动压轴挤压前楔块,其作用结果是挤压后楔块向上位移。因此楔块挤压式锚固受力比较复杂,重要工程应由锚固结构试验确定。

图10-5 螺栓压板式锚固布置示意图(单位:mm)

(a)穿孔锚固;(b)不穿孔锚固

图10-6 楔块挤压式锚固示意图

图10-7 胶囊充水锚固

(4)胶囊充水锚固。胶囊充水锚固是用胶布做成胶囊,胶囊内充水或充气将坝袋挤紧,充水胶囊制造全部由厂家完成,拆装方便,止水性好。锚固槽尺寸可参照图10-7设计,槽形宜为椭圆,长半轴b和短半轴a的比值宜为b/a=1.22,并且槽口下沿宽度不小于7cm,上沿宽度不小于9cm,胶囊黏接缝宽度为10cm。

施工时,将底垫片、海绵止水胶条和橡胶坝袋放入锚固槽后,随之将胶囊置于坝袋胶布之间,整理平顺后即向胶囊内充水,边充水边用钝头棍振捣胶囊,使橡胶坝袋胶布与锚固槽壁紧贴密实,待胶囊水压达到设计压力时,即可向坝袋内充水,进行试验。

2.锚固线布置

直墙式和斜坡式的锚固线布置是不同的,采用堵头式橡胶坝袋的直墙式橡胶坝的所有锚固线均布置在底板上;而斜坡式橡胶坝的底板和侧墙均布置有锚固线。

(1)直墙式橡胶坝的锚固线布置。锚固线可以分为3类,即上游锚固线、下游锚固线和侧锚固线。

上、下游锚固线的距离为橡胶坝的贴地长度,上、下游锚固中心线间的距离一般均大于或等于橡胶坝的贴地长度,如图10-8所示。侧锚固线尽可能地靠近侧墙,有的干脆做到侧墙内。

图10-8 直墙式橡胶坝的锚固线布置(单位:mm)

(2)斜坡式橡胶坝的锚固线布置。斜坡式橡胶坝在底板的锚固线同直墙式橡胶坝,但斜坡部分有特殊要求。斜坡部分的锚固,其锚线最好按坝袋设计充涨断面在斜坡上的空间投影形成的空间曲线形状布置,但这样坝袋须加工成曲线形,锚固件也应做成曲线形,加工安装困难,故上游侧多采用相切于坝袋设计外形的折线布置,下游侧呈直线布置。上游锚线在边坡上要延长一段,以便在坝袋充涨时减少纬向应力,经过试验并根据工程实践经验,坝端坝高一般可取1.1~1.2倍设计坝高,如图10-9所示。

图10-9 斜坡部分的锚固线布置