橡膠壩作為一種新型的攔蓄水建筑物，自20 世紀90 年代以來在我國廣為應用。橡膠壩壩頂可以溢流，并可根據需要調節壩高，控制上游水位，發揮灌溉、防洪、擋潮作用。橡膠壩壩袋膠布主要以高強度合成纖維為受力骨架，內外涂橡膠作為保護層，壩袋的充壩介質主要為水和氣體。如何選擇充壩介質實現安全可靠、經濟合理的目的，需考慮多重因素。此文以某擬建橡膠壩為例，闡述充壩介質選擇需注意的相關問題。

1. 工程概況
某城區內河道需新建一座橡膠壩，攔蓄雨洪，形成景觀水面，改善區域環境。河道為已整治河道，河寬50m，現狀縱坡為1‰。根據功能要求，橡膠壩設計高度為3m，壩頂高程4.5m（1956黃海高程），壩底板高程1.5m，壩址處20年一遇設計洪峰流量為498.7m3/s。非汛期橡膠壩充壩擋水，攔蓄上游河水，正常蓄水位4.3m，蓄水庫容15.8 萬m3，汛期遇洪水塌壩行洪，橡膠壩基礎為一般土質。

2. 充壩介質方案比選
2.1 初擬壩袋尺寸



2.2 穩定計算方案
此次設計僅對一般設計情況正常蓄水工況下的橡膠壩底板進行穩定計算荷載組合。見表1。




主要計算公式如下：地基應力及不均勻系數：

 

計算針對此壩選擇充壩介質為水和空氣，分別進行穩定計算，統計在滿足穩定的前提下所需要底板厚度及基底應力值。見表2。



根據計算統計表可以看出，在只滿足穩定要求的前提下，兩種不同充壩介質所要求的底板厚度相差較大，要求穩定及不均勻系數同時滿足的前提下，充水式較充氣式底板厚度能節省投資約20%。因此，從穩定計算角度來看，充水式橡膠壩具有一定優勢。


2.3 其他考慮因素

除了涉及到橡膠壩穩定安全的關鍵性因素以外，還應從以下方面統籌考慮確定最合適的充壩介質。汛期塌壩：橡膠壩建設的前提是不影響所在河段的汛期行洪，運行中要求汛期橡膠壩必須塌壩，由于充壩介質不同，對于塌壩的控制也不相同。充水式橡膠壩通常要求設備為電源，一般采用強排的形式進行塌壩，才能較好地滿足行洪要求，而充氣式橡膠壩則依靠行洪時的水壓力排除壩內氣體，一般不再考慮備用電源。相對而言，充氣式橡膠壩配套的機電設備會節省投資。


水源及安全性保障：
充水式橡膠壩一般設大口井，且要求有一定的地下水位，才能保障橡膠壩正常運行。已有的充水式橡膠壩，由于水源問題甚至采用城市自來水進行充壩，運行成本增加。相比之下，充氣式橡膠壩則有效避免了類似問題。需要注意的是，充氣式橡膠壩對氣閉性要求較高，早期興建的一些充氣式橡膠壩存在此類問題，造成安全隱患。隨著科學技術的發展，以前充氣式橡膠壩存在的氣閉性問題已經解決，不同形式的充壩介質均能滿足工程功能要求。

管理房：
充氣式橡膠壩較充水式橡膠壩節省了管理房的地下結構，投資相對節省，更為重要的是，一般城區內河道橡膠壩，兩岸修建管理房時一般都會遇到城區自來水、天然氣管線等問題，一方面溝通協調困難，另一方面施工方案也須優化，造成投資增加、工期延誤。在這方面，充氣式橡膠壩就有比較優勢。

綜合上述因素，該橡膠壩工程充壩介質最終選定為充氣，一方面節省了投資，而且后期建設運行也避免了不必要的麻煩。

3. 結論
橡膠壩充壩介質的選擇，應從投資、施工、管理運行等多方面統籌考慮。因此，如何合理比選充壩介質，實現工程安全可靠、經濟合理，以及后期運行方便尤為重要。