楊明成

中國(guó)水利水電第三工程局有限公司

淺談直板式混凝土液壓升降壩在河道綜合整治工程中的應(yīng)用

楊明成

中國(guó)水利水電第三工程局有限公司

城市河道綜合整治已成為打造城市品牌，提升城市形象的重要舉措，攔河建筑物存蓄水，對(duì)改善河道水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、美化沿岸景觀等起到顯著作用。通過(guò)呼和浩特市大黑河直板式混凝土液壓升降壩設(shè)計(jì)施工實(shí)例，簡(jiǎn)述直板式液壓升降壩的施工技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合直板式液壓升降壩設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題，為在北方城市河道綜合整治工程中修建攔河建筑物提供設(shè)計(jì)施工參考。

直板式；液壓升降壩；城市河道；攔河建筑物

1 直板式混凝土液壓升降壩設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原理

以呼和浩特市大黑河直板式混凝土液壓升降壩為實(shí)例。大黑河直板式混凝土液壓升降壩位于呼和浩特市蒙牛大橋下游200m處，攔河擋水閘建筑物級(jí)別為2級(jí)。壩高3.5m，壩長(zhǎng)288m，壩面尺寸：6m×3.5m，壩面：48扇，油缸：96只，液壓泵站：2臺(tái)，工程于2016年9月完工，經(jīng)蓄水調(diào)試運(yùn)行，效果良好，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目的，為呼和浩特市大黑河城區(qū)段綜合整治工程增色添彩。

1.2 直板式混凝土液壓升降壩構(gòu)造

直板式混凝土液壓升降壩構(gòu)造由直板式混凝土壩面、液壓桿、支撐桿、液壓缸、液壓泵站、預(yù)埋件組成。直板式混凝土液壓升降壩斷面結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1：

圖1 直板式混凝土液壓升降壩斷面結(jié)構(gòu)示意圖

(1)混凝土壩面迎水面采用6mm厚的Q235B低碳合金鋼板，整體卷制成形，背水面采用HRB400Ф20的螺紋鋼筋作主筋、Ф14、Ф10、Ф6作盤筋軋制成鋼筋網(wǎng)，澆筑C30F200W4混凝土；底橫軸采用Q345B無(wú)縫鋼管，通長(zhǎng)布置；支鉸采用Q235鋼管加工，自潤(rùn)滑軸承。

(2)液壓泵站控制方式為液壓站現(xiàn)地控制+手動(dòng)控制，48扇壩面由2臺(tái)液壓泵站控制，每臺(tái)控制24扇。每臺(tái)泵站設(shè)2臺(tái)電機(jī)(一用一備)，單臺(tái)電機(jī)功率15KW，系統(tǒng)工作壓力18MPa，設(shè)有同步控制和壓力鎖定裝置；系統(tǒng)加設(shè)手動(dòng)泵，具有無(wú)電放壩功能；泵站系統(tǒng)設(shè)吸油過(guò)濾和回油過(guò)濾，保證系統(tǒng)用油的清潔度；閥塊采用45#鍛件加工、表面鍍鎳；油箱防水防塵設(shè)計(jì)；可聯(lián)體控制，也可單體操作。

(3)液壓油缸采用單作用多級(jí)液壓缸，缸體鉸接安裝于預(yù)留槽中，有利于閘門打開(kāi)時(shí)壩體完全倒伏。缸筒采用耐高壓厚壁優(yōu)質(zhì)合金無(wú)縫管焊接去應(yīng)力處理，精密研磨；活塞桿采用45#鋼調(diào)質(zhì)處理，表面鍍硬鉻50um以上，用以保證支撐強(qiáng)度和耐腐蝕性能；活塞及導(dǎo)向套采用QT500制作，其高強(qiáng)度、高氣密性和優(yōu)良的耐磨性能，保證活塞桿在任何情況下不被拉傷。

(4)折疊式支撐桿分上、下二段，中間以活動(dòng)關(guān)節(jié)連接，活動(dòng)關(guān)節(jié)設(shè)有限位機(jī)構(gòu)。桿體采用熱軋無(wú)縫鋼管制作，活動(dòng)關(guān)節(jié)采用35#鑄鋼加工而成。支撐桿底端靠近下鉸支座附近安裝有控制支撐桿打開(kāi)折疊或頂起支撐的活塞缸，當(dāng)升起時(shí)，支撐桿隨壩體的升起而自動(dòng)打開(kāi)；當(dāng)壩體升至最高點(diǎn)時(shí)，支撐桿呈直線狀態(tài)，啟動(dòng)活塞缸將支撐桿向上頂起，使得支撐桿面對(duì)壩基的夾角呈177°左右。當(dāng)下降時(shí)，啟動(dòng)活塞缸，向下拉動(dòng)支撐桿，使得支撐桿呈向下彎曲狀，在水壓和自重力的作用下自動(dòng)下降，支撐桿自動(dòng)折疊置于壩面下。

(5)液壓管路采用精密冷拔無(wú)縫鋼管制作，保證管路內(nèi)壁無(wú)氧化皮；管路彎曲采用冷彎制作工藝。管道布置于油管槽中，保護(hù)管路不會(huì)受到外部損壞和氧化銹蝕。管路接頭采用不銹鋼材料，高壓軟管采用雙層鋼絲。

(6)閘門密封采用底坎密封+側(cè)封形式，密封材料采用P型止水橡膠，新膠含量不低于60%。橡膠水封的螺栓孔，采用專用鉆頭旋轉(zhuǎn)法加工，其孔徑比螺栓直徑小1mm，用以保證密封性。

(7)閘門金屬結(jié)構(gòu)防腐，采用拋丸+油漆的防腐方案，外露金屬表面整體拋丸預(yù)處理，采用干式噴射法，噴射后人工表面清潔處理，自然干燥后進(jìn)行油漆噴涂施工，油漆分底漆、中漆和面漆，三道噴涂。

1.3 液壓升降壩結(jié)構(gòu)受力分析

圖2 液壓升降壩壩面受力分析

T隨β的變化而變化，為使T最小，對(duì)T求極值。

2 直板式混凝土液壓升降壩施工技術(shù)特點(diǎn)

(1)工程成本：壩面采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)上部的寬度只與壩面高度相等，液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)便，工程成本低。

(2)結(jié)構(gòu)性能：壩面升起后，形成穩(wěn)定的支撐壩結(jié)構(gòu)，力學(xué)結(jié)構(gòu)科學(xué)，抗水流沖擊能力強(qiáng)。

(3)泄洪能力：壩面放倒后只高出基礎(chǔ)面20cm，行洪、排漂效果良好，對(duì)結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生破壞，放壩快速，不影響防洪安全。

(4)適用范圍：壩面高度可以設(shè)計(jì)不同規(guī)格，任何地質(zhì)條件的河床都可以安裝，不怕泥砂淤積，不受漂浮物影響，適用范圍廣。

(5)施工期短：金屬結(jié)構(gòu)埋件和閘門啟閉設(shè)備少，壩面結(jié)構(gòu)件邊制作邊澆筑混凝土，混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，即可起吊安裝，施工工期短。

(6)維護(hù)管理：部件經(jīng)久耐用，止水密封性能強(qiáng)，不易損壞，維護(hù)費(fèi)用低，無(wú)需派人常駐值守，管理方便。

(7)景觀效果：壩面前后可以噴涂文字、圖案，蓄水高度可以通過(guò)升降壩面隨意控制，形成水面后，可供游人觀賞，景觀效果良好。

3 北方地區(qū)直板式混凝土液壓升降壩設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意的問(wèn)題

北方地區(qū)由于受到季節(jié)氣溫因素影響，在進(jìn)行直板式混凝土液壓升降壩設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：

(1)防冰凍設(shè)計(jì)：由于城市河道綜合整治工程擋水建筑物形成景觀水面后，攔河建筑物一般不放水，進(jìn)入冬季后極易結(jié)冰，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮防冰凍設(shè)計(jì)，防止冰塊對(duì)壩面的擠壓、沖擊破壞。一般采用人工鑿冰、氣泡法、水流法、保溫板法，發(fā)熱電纜法等防冰凍措施。

(2)啟閉機(jī)室設(shè)計(jì)：直板式混凝土液壓升降壩控制系統(tǒng)為一臺(tái)(或多臺(tái))液壓控制系統(tǒng)，啟閉機(jī)室操作空間較一般管理房空間大，在進(jìn)行啟閉機(jī)室設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮油管路和操作手柄布設(shè)位置和窗戶的尺寸大小，滿足操作者在啟閉機(jī)室內(nèi)看到所控制的壩面，便于操作，又滿足油管路最短，操作手柄方便開(kāi)啟。

(3)擋坎設(shè)置：在迎水側(cè)壩面底與基礎(chǔ)之間增設(shè)擋坎，特別是在混凝土結(jié)構(gòu)縫擋坎處設(shè)置豎向橡膠止水，增強(qiáng)封水效果。

(4)壩面增加鋼板：壩的迎水面采用6mm厚的Q235B低碳合金鋼板，整體卷制成形，無(wú)拼接焊縫，增強(qiáng)壩面密封效果。

(5)閘墩預(yù)埋鋼板：壩面與閘墩兩側(cè)邊墻施工時(shí)預(yù)埋不銹鋼板，提高封水性能和延長(zhǎng)封水橡膠壽命。

4 結(jié)束語(yǔ)

呼和浩特市大黑河城區(qū)段綜合整治工程直板式混凝土液壓升降壩于2016年9月完工，調(diào)試運(yùn)行后效果良好，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目的，直板式混凝土液壓升降壩力學(xué)結(jié)構(gòu)科學(xué)，建設(shè)成本較低，使用壽命較長(zhǎng)，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便、止水密封效果好，景觀水面效果顯著等諸多優(yōu)點(diǎn)，且已有廠家生產(chǎn)不同型號(hào)的壩面，壩面質(zhì)量可靠，安裝方便，施工期短，在城市河道綜合整治工程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，工程實(shí)踐表明，直板式混凝土液壓升降壩在設(shè)計(jì)施工和運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)直板式混凝土液壓升降壩結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，從而設(shè)計(jì)出使用范圍更廣的新型直板式混凝土液壓升降壩，使直板式混凝土液壓升降壩在城市河道綜合整治工程中發(fā)揮更大的作用。