郭慶華，張吉祥

（1.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250014；2.淄博市水利局，山東淄博 255000）

氣盾閘在淄博孝婦河綜合整治中的應(yīng)用

郭慶華1，張吉祥2

（1.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250014；2.淄博市水利局，山東淄博 255000）

本文介紹了一種新型擋水結(jié)構(gòu)—?dú)舛荛l，結(jié)合在淄博孝婦河綜合治理中的應(yīng)用，說(shuō)明了它的組成及運(yùn)行方式，是生態(tài)河道河道景觀設(shè)計(jì)的一種實(shí)用、美觀的擋水結(jié)構(gòu)類型。

氣盾閘；生態(tài)河道；綜合整治

孝婦河黃土崖段河道綜合治理工程?hào)|起北京路孝婦河橋，西至濱博高速公路，長(zhǎng)度為6.65 km。工程按100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，治理段設(shè)計(jì)洪峰流量為1 518.0 m3/s。為在河道主槽內(nèi)形成連續(xù)水面，在濱博高速孝婦河大橋上游約250 m處（河道樁號(hào)5+493）新建1座氣動(dòng)盾形閘壩，閘室凈寬100 m，順?biāo)鞣较蚩傞L(zhǎng)86.5 m，閘門高5.0 m，底板高程33.5 m，設(shè)計(jì)蓄水位38.30 m。

1 氣盾閘的結(jié)構(gòu)原理

氣動(dòng)盾形閘門系統(tǒng)是利用空氣壓縮原理，通過(guò)氣囊充氣與排氣，使鋼閘門升起與倒伏，以維持特定的水位高度。允許閘頂溢流。閘門全開時(shí)，門體全部倒臥在河底，可高效泄水，不影響景觀和通航。閘門全關(guān)閉時(shí)，可以蓄水，超過(guò)設(shè)定水位時(shí)，可形成溢流景觀。

2 氣盾閘系統(tǒng)組成

氣盾閘包括閘門系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)。閘門系統(tǒng)由門體、埋件和氣囊組成；氣動(dòng)系統(tǒng)由壓縮空氣站、閥件、傳感器、管道及附件組成。

1）門體。門體為鋼構(gòu)件,閘門靠自重和上游水壓倒伏，倒伏后鋼板覆蓋氣囊，門體靠氣囊頂升，全升起時(shí)與水平面夾角65°左右。為防止下游側(cè)水位較高時(shí)閘門向上游側(cè)傾倒，門體設(shè)有強(qiáng)化型可折疊式安全抑制帶。

2）不銹鋼埋件。充氣氣囊與支撐結(jié)構(gòu)的連接是氣動(dòng)閘門的核心技術(shù)，主要是通過(guò)預(yù)埋件與基礎(chǔ)連接為一體。根部角鋼、主錨定螺栓、楔部角鋼等固定在河床基礎(chǔ)上，調(diào)整到位后澆筑混凝土。

3）氣囊。氣盾閘門的氣囊由內(nèi)、中、外三層組合而成，內(nèi)層為聚酯纖維強(qiáng)化的合成橡膠，中層橡膠為單體合成橡膠，外層為抗臭氧及紫外線的混合物橡膠。囊袋采用進(jìn)口高分子材料制成,采用整體硫化工藝，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度無(wú)縫對(duì)接。其脆性溫度：小于-65℃；防熱耐老化大于100℃。

3 工程設(shè)計(jì)

本工程設(shè)計(jì)閘門最大擋水高度為5 m，溢流高度0.3 m，雙氣袋寬4.0 m，升起角度約為52°。氣囊滿負(fù)荷擋水工作時(shí)壓力0.2 MPa。

閘門門體采用Q345B碳鋼，熱噴鋅加封漆進(jìn)行防腐處理；閘門標(biāo)準(zhǔn)單元寬度為2.5 m，將4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)閘門剛性連接為1跨，單跨寬10 m，共10跨，跨間采用聚酯纖維強(qiáng)化的合成橡膠連接。

閘門止水：強(qiáng)化鋼板兩側(cè)設(shè)有螺栓孔，兩側(cè)閘墩內(nèi)預(yù)埋有止水座板，相鄰鋼板間通過(guò)安裝橡皮板實(shí)現(xiàn)止水，兩側(cè)止水通過(guò)預(yù)壓實(shí)現(xiàn)。由于門體分節(jié)較多，因此對(duì)止水要求很高。氣動(dòng)盾形閘門分區(qū)控制，門體分區(qū)處采用P型橡皮止水，靠水壓形成密封；不分區(qū)處采用條形橡皮，依靠壓板壓緊在面板上。兩端側(cè)向止水為P型止水，與閘墩板形成密封。水封材質(zhì)選用聚酯強(qiáng)化橡膠。

閘門自控單元系統(tǒng)：是氣動(dòng)盾形閘設(shè)備配套的一套自動(dòng)化系統(tǒng)，包括氣囊充排氣控制系統(tǒng)，氣囊壓力、充氣口壓力及進(jìn)氣口壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，閘門開啟高度及角度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，該閘門自控單元系統(tǒng)要與自動(dòng)化控制中心系統(tǒng)相銜接，達(dá)到互聯(lián)互通的目的。

4 運(yùn)行方式

閘門的操作完全采用自動(dòng)化進(jìn)行控制，分為手動(dòng)模式和自動(dòng)模式兩種，可通過(guò)手動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)操作控制，也可通過(guò)PLC自動(dòng)控制閘門開啟和倒伏，提供遠(yuǎn)程控制端口，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

在自動(dòng)模式下，自觸摸屏設(shè)置水位，并設(shè)置水位感應(yīng)帶，本工程水位感應(yīng)帶設(shè)置為閘門高度加上允許最大閘頂水深0.3 m，確定為38.80 m，當(dāng)上游水位高于設(shè)置水位時(shí)閘門自動(dòng)倒伏排水。

PLC通過(guò)傾斜儀讀取閘門角度,通過(guò)水位計(jì)讀取水位,可以流量模式控制,也可控制在特定的水位高度。

閘板處于最高位時(shí)閘頂允許過(guò)水最大高度為0.3 m，此時(shí)閘頂過(guò)流量最大為22.49 m3/s，當(dāng)上游來(lái)水超過(guò)22.49 m3/s時(shí)，需要對(duì)氣動(dòng)盾形閘倒伏，當(dāng)上游來(lái)水量達(dá)到100年一遇洪水流量1 518 m3/s時(shí)，氣動(dòng)盾形閘需完全倒伏。

5 結(jié)語(yǔ)

氣盾閘利用充氣氣囊支撐盾板擋水，氣囊排氣后塌壩，氣囊臥于盾板下，可避免河道砂石、冰凌等對(duì)壩袋的破壞；氣囊內(nèi)填充介質(zhì)為氣體，塌壩迅速；各個(gè)部件均為預(yù)制部件，安裝工期短；盾板及氣囊模塊化，便與修復(fù)。

（責(zé)任編輯 遲明春）

TV85

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1009-6159（2017）-04-0043-01

2016-02-22

郭慶華（1972—），男，高級(jí)工程師