王震宇

（長(zhǎng)春市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130062）

0 引言

合頁(yè)活動(dòng)壩是目前世界領(lǐng)先的活動(dòng)壩技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉、漁業(yè)、船閘、海水擋潮、城市河道景觀工程和小水電站等建設(shè)。合頁(yè)活動(dòng)壩力學(xué)結(jié)構(gòu)科學(xué)、不阻水、不怕泥沙淤積；不受漂浮物影響；在損失極小水量的情況下，就能容易地沖掉上游的漂浮物，使河水清澈；放壩快速，不影響防洪安全；結(jié)構(gòu)堅(jiān)固可靠，抗洪水沖擊的能力強(qiáng)。它攻克了傳統(tǒng)活動(dòng)壩型的所有缺點(diǎn)，同時(shí)它又具備傳統(tǒng)壩型的所有優(yōu)點(diǎn)；它像橡膠壩一樣緊貼河床不阻水；像翻板壩一樣自動(dòng)放壩行洪，任意保持水位高度；像水閘一樣堅(jiān)固耐用。下面就合頁(yè)活動(dòng)壩在城市景觀建設(shè)中的應(yīng)用舉一實(shí)例，供大家研究學(xué)習(xí)。

1 工程概況

長(zhǎng)春市城市防洪工程——雙陽(yáng)河段，位于長(zhǎng)春市雙陽(yáng)區(qū)境內(nèi)。雙陽(yáng)河是飲馬河上游左側(cè)一級(jí)支流，流經(jīng)長(zhǎng)春市雙陽(yáng)區(qū)。石溪河防洪工程屬于雙陽(yáng)城區(qū)防洪工程的一部分。石溪河是雙陽(yáng)河的一級(jí)支流，其下游河段位于雙陽(yáng)城區(qū)的西部，基本完成了對(duì)該河道的治理，在滿足城區(qū)防洪安全的前提下，攔蓄石溪河水，形成岸青水藍(lán)的藍(lán)帶綠帶，增強(qiáng)了河道景觀、游覽、休閑功能，能改善新城區(qū)環(huán)境，提高新城區(qū)的建設(shè)品位，使之成為新城區(qū)的亮點(diǎn)，使新城區(qū)達(dá)到設(shè)施完善、環(huán)境優(yōu)美、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的山水型城區(qū)的建設(shè)目標(biāo)。

根據(jù)城市發(fā)展要求，結(jié)合現(xiàn)狀實(shí)際，擬建一座壅水建筑物，工程位置位于雙陽(yáng)區(qū)石溪河小河沿子橋下游410 m處。擋水高度2.3 m，寬度48 m。

2 自然概況

2.1 水文、氣象

雙陽(yáng)地處寒溫帶大陸性半濕潤(rùn)季風(fēng)區(qū)，春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季涼爽溫差大，冬季寒冷漫長(zhǎng)。多年平均氣溫5.1℃，極端最低氣溫-38.4℃，極端最高氣溫36.1℃。多年平均降水量為632.2 mm，降水主要集中在6—9月，為478.7 mm，占全年降水量的75.7%。降水量年際間變化較大，其中1991年降水量（有記錄以來(lái)）居于首位，為871.9 mm，1944年最少，僅257.4 mm。暴雨多發(fā)生在7月中旬至8月中旬，發(fā)生機(jī)率達(dá)68%。雙陽(yáng)站1991年7月22日雨量為162.9 mm，是有記錄以來(lái)最大值。多年平均（20 cm蒸發(fā)器）蒸發(fā)量為1 387.3 mm，4—6月份蒸發(fā)量大，為663.6 mm，占全年蒸發(fā)量48%。多年平均日照為2 529 h。初霜日期一般在9月下旬（23日），終霜期為5月2日，平均無(wú)霜期為143 d，封凍期一般在11月中旬到翌年3月下旬，140 d左右。

2.2 地基特性及設(shè)計(jì)參數(shù)

1）地形地貌及地層巖性。區(qū)域資料及野外地質(zhì)調(diào)查分析，雙陽(yáng)河支流石溪河地貌形態(tài)單元屬于河谷平原漫灘階地，其巖性河道兩岸漫灘階地主要為第四系粘性土、淤泥質(zhì)土及砂土組成，具有二元結(jié)構(gòu)特征。

2）地質(zhì)構(gòu)造及地震烈度。從區(qū)域地質(zhì)資料分析，該河谷地形具有西部上升，東部相對(duì)下降的地殼變化特征，由于所處大地構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域，因此，區(qū)內(nèi)構(gòu)造極不發(fā)育，從工作區(qū)的上游到下游的基巖地質(zhì)圖上未見有構(gòu)造帶通過，且新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)也沒出現(xiàn)過。據(jù)GB18306-2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（1∶400萬(wàn)）確定，工作區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度區(qū)，地震動(dòng)峰值加速度為0.10 g。

3）水文地質(zhì)條件?？辈靺^(qū)地下水為粘性土上層滯水以及砂層中孔隙潛水，局部粘性土較厚有微承壓水存在。水質(zhì)多屬重碳酸鈣鎂型水，一般對(duì)混凝土基礎(chǔ)及鋼筋無(wú)腐蝕性。水位隨季節(jié)受石溪河水位制約，潛水與河水具有水力聯(lián)系，成互補(bǔ)關(guān)系。

3 主要建筑物

此次設(shè)計(jì)內(nèi)容為擬在主河道樁號(hào)1+126位置設(shè)置一處攔河閘，設(shè)計(jì)河底高程為206.69 m，河道上口寬59.0 m，一級(jí)岸頂高程209.55 m，日常蓄水位為209.00 m，主河道護(hù)岸邊坡比 1∶2，堤防內(nèi)邊坡比 1∶2.5，設(shè)計(jì)水位（P=2%）為209.80 m，設(shè)計(jì)流量（P=2%）為 246 m3/s（主河道部分）、3 m3/s（灘地部分），現(xiàn)狀堤防高程左側(cè)為212.04 m、右側(cè)為212.01 m。

根據(jù)SL252-2000《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》和SL265—2001《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》及有關(guān)規(guī)范確定建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)如下：此次攔河閘工程等級(jí)為Ⅲ等，建筑物級(jí)別為3級(jí)，洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇；臨時(shí)建筑物為5級(jí)，施工期洪水為5年一遇。

此次工程主要建筑物為攔河閘，結(jié)合兩岸及周邊現(xiàn)狀，現(xiàn)擬定鋼壩閘和合頁(yè)活動(dòng)壩閘兩種設(shè)計(jì)方案。

3.1 鋼壩方案

攔河鋼壩閘閘室凈寬41 m，共2孔，每孔凈寬20.5 m，閘中墩寬度7 m（內(nèi)置啟閉裝置），邊墩寬度3.8 m（內(nèi)置啟閉裝置），墩頂高程212.00 m。采用2扇鋼閘門，4臺(tái)集成式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)控制閘門開度，啟閉機(jī)安放在中墩及邊墩內(nèi)，中墩內(nèi)設(shè)2臺(tái)，邊墩內(nèi)設(shè)1臺(tái)。閘門擋水高度2.3 m，為直立型式，閘門全開時(shí)水平，以底軸為支撐，每孔布置7只支鉸。驅(qū)動(dòng)裝置每孔裝置容量2×1 250 kN，配套功率2×30 kW。

攔河鋼壩閘底板高程206.70 m，縱向長(zhǎng)度62.78 m，由8 m長(zhǎng)鋪蓋段、14.6 m長(zhǎng)閘室段、12.68 m消力池段、27.5 m長(zhǎng)海漫段組成。

3.2 合頁(yè)活動(dòng)壩方案

攔河合頁(yè)活動(dòng)壩閘孔凈寬48 m，共8扇閘門，單扇閘門尺寸6.0 m×2.0 m，墩頂高程209.55 m。通過液壓泵站采用自動(dòng)控制，可人為調(diào)節(jié)閘門開度。

閘門擋水高度2.3 m，為弧型式，壩體結(jié)構(gòu)采用弧形預(yù)制混凝土壩面，閘門全開時(shí)水平，用液壓缸直頂以底部為軸的活動(dòng)攔水壩面的背部，實(shí)現(xiàn)升壩攔水、降壩行洪的目的，每孔壩面背部設(shè)4只支鉸。

閘底板高程206.70 m，縱向長(zhǎng)度56.28 m，由8 m長(zhǎng)鋪蓋段、7.0 m長(zhǎng)閘室段、13.78 m消力池段、27.5 m長(zhǎng)海漫段組成。

3.3 方案選定

壩型選擇方案比較見表1。

表1 壩型方案比較表

通過上述兩個(gè)方案的比較，從景觀效果和對(duì)地基要求以及施工等方面考慮，兩者沒有太大區(qū)別，但從投資方面考慮，合頁(yè)活動(dòng)壩閘方案投資最省，故此次設(shè)計(jì)擋水建筑物采用合頁(yè)活動(dòng)壩閘方案。

4 擋水建筑物

合頁(yè)活動(dòng)壩由進(jìn)口鋪蓋段，閘室段，消力池段及海漫段等組成。

1）進(jìn)口鋪蓋段，采用鋼筋混凝土U型槽結(jié)構(gòu)。底板高程為206.69 m。鋪蓋段長(zhǎng)8.0 m，凈寬46.73～48.30 m，兩側(cè)懸臂擋墻頂寬0.3 m，根部寬0.6 m，墻高2.86 m，墻頂高程為209.55 m，底板總寬48.93～50.50 m，底板厚0.6 m。上下游設(shè)齒槽，上游齒槽深1.3m，寬0.5 m，下游齒槽深1.6 m，寬0.5 m。底板下部設(shè)10 cm厚C15素混凝土墊層。

2）閘室段，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。上游底板高程為206.70 m，下游底板高程為206.32 m。順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)為7.0 m，總寬49.20 m，凈寬48.3 m。單扇閘門寬6.0 m，共計(jì)8扇，閘門與兩側(cè)擋墻各留有0.15 m做為閘門與邊墻止水用，兩側(cè)擋墻頂寬0.45 m，墻高2.55 m，墻頂高程為209.55 m。閘頂高程與日常蓄水位齊平，為209.00 m。閘室橫向共分為4段，兩邊每段長(zhǎng)12.60 m，中間兩段每段長(zhǎng)12.0 m。

3）消力池段，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。消能方式選用底流式消能，消力池進(jìn)口高程底為206.32 m，通過1∶4邊坡與消力池底板相連，消力池順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)為13.78 m，消力池深1.0 m，消力池末端底高程為206.63 m。消力池兩側(cè)懸臂擋墻頂寬0.3 m，根部寬0.7 m，總寬為50.70 m，底板厚0.7 m，底板下設(shè)10 cm厚C15素混凝土墊層。消力池出口末端兩側(cè)設(shè)鋼筋混凝土懸臂擋土墻3、擋土墻4。

4）海漫段，采用單式梯形斷面形式。兩側(cè)邊坡為1∶2.0，長(zhǎng)20.0 m，底寬51.25～55.27 m，護(hù)坡及底腳護(hù)砌形式均為原有護(hù)砌結(jié)構(gòu)形式，河底護(hù)砌采用25 cm干砌塊石護(hù)砌，其下設(shè)20 cm厚碎石墊層及無(wú)紡布（300 g/m2）。海漫后設(shè)7.5 m長(zhǎng)防沖槽，防沖槽采用拋石結(jié)構(gòu)，拋石高2.0 m。

混凝土標(biāo)號(hào)為C25，墊層為C15，二期混凝土采用C30；混凝土防凍等級(jí)為F250，混凝土防滲等級(jí)為W6。止水采用651型橡皮止水帶，結(jié)構(gòu)縫內(nèi)填充2 cm厚瀝青木板。填筑土壓實(shí)度不得小于0.96，砂礫料填筑相對(duì)密度不小于0.7。

合頁(yè)活動(dòng)壩閘基礎(chǔ)座落在淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土層上，承載力滿足要求，但由于該土層屬于高壓縮性低強(qiáng)度易變形軟土，易產(chǎn)生不均勻沉降，故此次設(shè)計(jì)對(duì)該段基礎(chǔ)進(jìn)行換填處理，換填材料采用礫質(zhì)粗砂，換填底高程為204.20 m，換填厚度為1.0 m。

合頁(yè)活動(dòng)壩每扇閘設(shè)固定支撐桿裝置2套，液壓支撐桿裝置2套。合頁(yè)活動(dòng)壩主體結(jié)構(gòu)采用弧式預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，通過液壓缸直頂以底部為軸的活動(dòng)攔水壩面的背部來(lái)調(diào)控合頁(yè)活動(dòng)壩升壩攔水、降壩行洪的目的。采用互動(dòng)支撐桿支撐活動(dòng)壩面的背面，構(gòu)成穩(wěn)定的支撐墩壩。采用小液壓缸及限位卡，形成支撐墩壩固定和活動(dòng)的相互交換，達(dá)到固定攔水、活動(dòng)降壩的目的。壩體控制采用人工手動(dòng)控制，根據(jù)實(shí)際需要，人為調(diào)節(jié)壩體開度。啟閉時(shí)間約4 min，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)型號(hào)HYB-F200，外徑140 mm，行程1.4 m。

5 施工組織設(shè)計(jì)

5.1 施工導(dǎo)流

5.1.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)SL303-2004《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，主要建筑物施工導(dǎo)流臨時(shí)建筑物應(yīng)為5級(jí)，相應(yīng)導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水頻率P=10%～20%。根據(jù)工程的具體情況，合頁(yè)活動(dòng)壩建筑物施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用P=20%。該工程春汛期（4—6月）流量為2.63 m3/s，秋汛期（9—10月）流量為2.46 m3/s。

5.1.2 導(dǎo)流方式及導(dǎo)流建筑物布置

根據(jù)雙陽(yáng)河流域的地形、水文、地質(zhì)條件及水工建筑物布置，修建合頁(yè)活動(dòng)壩工程部分，施工導(dǎo)流采用涵管導(dǎo)流方式?；优潘捎脧?qiáng)排至下游河道內(nèi)方式。

根據(jù)工程施工總體布置，施工圍堰采用全段圍堰形式。施工安排在第一年秋汛期開始，施工洪水流量為2.46 m3/s。施工采用涵管導(dǎo)流方式，布置在修建壩的右側(cè)，通過計(jì)算，選用管徑為D1200 mm鋼筋混凝土Ⅰ級(jí)管，涵管長(zhǎng)128 m，涵管進(jìn)口底高程為206.70 m，出口底高程為26.63 m，涵前水深為1.8 m。施工圍堰堤頂高程采用P=20%設(shè)計(jì)水位加0.5 m超高確定，故上游圍堰頂高程采用209.00 m。圍堰具體施工方法為：利用挖掘機(jī)在雙陽(yáng)河河灘地上取土用8 t運(yùn)輸車運(yùn)輸至合頁(yè)活動(dòng)壩上下游側(cè)，進(jìn)行施工圍堰土方填筑，其次用挖掘機(jī)對(duì)開挖邊坡開挖，開挖平臺(tái)后將涵管安放對(duì)接好后，利用其進(jìn)行導(dǎo)流挖。

5.2 主體工程施工

1）土方開挖。主要是河道開挖，采用機(jī)械化施工，在壩址范圍內(nèi)把覆蓋層清除掉，開挖時(shí)預(yù)留20～30 cm保護(hù)層采用人工開挖，以免擾動(dòng)壩基礎(chǔ)。施工方法是采用反鏟挖掘機(jī)挖土，開挖料滿足回填要求的，堆放在指定位置待回填時(shí)使用，不符合回填要求的開挖料，可用于加固施工圍堰或自卸汽車裝土運(yùn)輸至指定的地點(diǎn)。采用5 m3液壓挖掘機(jī)挖裝，59 kW推土機(jī)集料，15 t自卸汽車運(yùn)輸。

2）施工工序。先進(jìn)行基坑開挖，基坑排出積水后即可進(jìn)行混凝土澆筑施工，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可進(jìn)行下一道工序施工。閘底板、邊墩、消力池等均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，全部采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑。施工順序由下而上依次為閘底板、邊墩（墻）、消力池。

3）混凝土澆筑。嚴(yán)格遵守DL/T5144-2001《水工混凝土施工規(guī)范》有關(guān)要求。采購(gòu)符合設(shè)計(jì)要求的混凝土通過混凝土泵車直接運(yùn)輸至指定位置，局部位置人工挑運(yùn)，1.1 kW插入式振搗器振搗。

4）土方回填。待建筑物混凝土養(yǎng)護(hù)期過后，采用推土機(jī)推土至建筑物周邊，不能采用推土機(jī)的工作面考慮人工手推車倒運(yùn)土方至建筑物周邊，再利用人工分層回填并且用蛙式夯夯實(shí)，保證土的壓實(shí)度和壓實(shí)質(zhì)量。采用74 kW推土機(jī)集料，74 kW拖拉機(jī)履帶碾壓，2.8 kW蛙式夯實(shí)機(jī)補(bǔ)夯。

5）閘門安裝?？捎?0 t起重機(jī)吊裝，人工配合安裝。

6）液壓設(shè)施的安裝。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)是保證升降壩安全運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范中的有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行安裝。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的油缸總成、液壓站及液控系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、管道和基礎(chǔ)埋件等的安裝工藝程序、安裝的尺寸偏差、安裝質(zhì)量檢查、試運(yùn)轉(zhuǎn)和負(fù)荷試驗(yàn)等，必須有關(guān)規(guī)定和要求執(zhí)行。

①液壓泵站的安裝。

液壓泵站、插裝閥組、油箱等，安裝時(shí)應(yīng)進(jìn)行清洗，安裝調(diào)試后應(yīng)將地腳螺栓擰緊。并應(yīng)注意保持設(shè)備的清潔。

壓系統(tǒng)用油牌號(hào)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。油液在注入系統(tǒng)以前必須經(jīng)過濾后使其清潔度達(dá)到管路系統(tǒng)及油液的清潔度表所列標(biāo)準(zhǔn)之一。其成分經(jīng)化驗(yàn)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。液壓站油箱在安裝前必須檢查其清潔度，并符合技術(shù)說(shuō)明書的要求，所有的壓力表、壓力控制器，壓力變送器等均必須校驗(yàn)準(zhǔn)確。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)電氣控制及檢測(cè)設(shè)備的安裝應(yīng)符合規(guī)定。電纜安裝應(yīng)排列整齊。電氣控制柜、操作臺(tái)等電纜接線均從埋入混凝土內(nèi)的鋼管中通過。全部電氣設(shè)備應(yīng)可靠接地。

②液壓缸總成的安裝。

安裝前應(yīng)對(duì)油缸總成進(jìn)行外觀檢查，并對(duì)照技術(shù)說(shuō)明書的規(guī)定時(shí)限，確定是否應(yīng)進(jìn)行解體清洗?，F(xiàn)場(chǎng)解體清洗必須在技術(shù)服務(wù)人員的全面指導(dǎo)下進(jìn)行。液壓缸安裝前應(yīng)進(jìn)行清掃擦去灰塵和油污。檢查活塞桿有無(wú)變形，在活塞桿豎直狀態(tài)下，其垂直度不大于0.5/1 000，且全長(zhǎng)不超過桿長(zhǎng)的1/4 000；如能檢查缸內(nèi)壁，則檢查其有無(wú)碰傷和拉毛現(xiàn)象。液壓缸吊裝時(shí)，應(yīng)根據(jù)液壓缸的直徑、長(zhǎng)度和重量決定支點(diǎn)或吊點(diǎn)的個(gè)數(shù)，以防止變形。安裝時(shí)應(yīng)把軸承上的潤(rùn)滑脂清洗干凈，然后上足新的潤(rùn)滑脂。初調(diào)高度指示器和主令開關(guān)的上下斷開接點(diǎn)。

③管路的配置和安裝。

配管前，油缸總成、液壓站及液控系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)已正確就位，所有的管夾基礎(chǔ)埋件完好。按設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行配管和彎管，管路湊合段長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。管路布置應(yīng)盡量減少阻力，布局應(yīng)清晰合理，排列整齊。

預(yù)安裝合適后，拆下管路，正式焊接好管接頭或法蘭，清除管路的氧化皮和焊渣，并對(duì)管路進(jìn)行酸洗、中和、干燥及鈍化處理。液壓管路系統(tǒng)安裝完畢后，應(yīng)使用沖洗泵進(jìn)行油液循環(huán)沖洗。循環(huán)沖洗時(shí)將管路系統(tǒng)與液壓缸、閥組、泵組隔離（或短接），循環(huán)沖洗流速應(yīng)大于5 m/s，循環(huán)沖洗后，最終應(yīng)使管路系統(tǒng)的清潔度達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。管材下料應(yīng)采用鋸割方法，不銹鋼管的焊接應(yīng)采用氬弧焊、彎管應(yīng)使用專用彎管機(jī)，采用冷彎加工。高壓軟管的安裝應(yīng)符合規(guī)定的要求，其長(zhǎng)度、彎曲半徑、接頭方向和位置均應(yīng)正確。高壓、低壓、并聯(lián)備用管路應(yīng)按規(guī)范要求用不同油漆顏色進(jìn)行區(qū)別。管路布局應(yīng)清晰合理，并用支架或管卡固定牢固。