淺談鋼壩在德州市景觀水閘中的應(yīng)用

于 芳，吳金磊，李海洋

（德州市水利勘察設(shè)計(jì)研究院，山東 德州 253014）

為適應(yīng)德州市陵縣開發(fā)區(qū)的總體規(guī)劃，開發(fā)陵縣旅游資源，攔蓄新隔津河水庫水，實(shí)現(xiàn)德州市陵縣開發(fā)區(qū)水系與景觀結(jié)合的目標(biāo)，修建了德州市陵縣一中景觀水閘工程。該工程位于德州市陵縣開發(fā)區(qū)新隔津河上，北臨104國道，南靠陵縣一中，距上游新隔津河水庫約500 m。

1 工程概況

德州市陵縣一中景觀水閘閘室部分總長37.81 m，寬15.2 m，閘底板高程12.60 m，閘墩頂高程18.00 m。閘室由2個(gè)底橫軸翻轉(zhuǎn)鋼壩組成，兩鋼壩之間距離22.73 m，鋼壩閘門尺寸為8m×4.7m。正常運(yùn)行時(shí)，上游設(shè)計(jì)水位約16.6 m，下游設(shè)計(jì)水位約為15.6 m；上閘首底板上接鋪蓋15m，連接翼墻為弧形翼墻，上接護(hù)坡為M10漿砌塊石護(hù)坡；下閘首底板連接排水反濾層3 m，后接消力池15 m、護(hù)坦15 m，連接翼墻為弧形翼墻，后接護(hù)坡為M10漿砌塊石護(hù)坡。距離閘室中心，上下游100m處分別設(shè)置1個(gè)信號燈和4個(gè)系船柱，便于船舶?？?。通過上下閘首的閘門底軸轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)節(jié)兩側(cè)設(shè)計(jì)水位，既解決了水位高差問題，又能滿足通水通航要求，保證了水系連通工程的順利實(shí)施。

2 方案比選

水閘型式的選擇，結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦?、地質(zhì)、河道特性、施工管理等因素因地制宜地綜合考慮。初步選定底橫軸翻轉(zhuǎn)水閘和橡膠壩兩種方案。下面從幾方面分析比較。

2.1 使用壽命

底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門是由鋼板焊接并進(jìn)行防腐處理而成，閘門底支鉸中采用了特殊的自潤滑材料，能在水下運(yùn)行若干年無需加注潤滑油，且不會發(fā)生銹蝕，設(shè)計(jì)使用壽命可達(dá)50～60年。橡膠壩的使用壽命大約為 10～15年。

2.2 運(yùn)行情況

1）橡膠壩的壩體升降需通過充水（氣）或排水（氣）來完成，需占用大量的時(shí)間；底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門是用電液一體式啟閉機(jī)來控制（啟閉速度為1～2 m/min），僅需3～5 min即可完成閘門的啟閉，突發(fā)洪水時(shí)能確保及時(shí)泄洪。

2）由于橡膠壩容易出現(xiàn)泄漏問題，需要經(jīng)常性的充水（氣），否則會出現(xiàn)自動(dòng)塌壩的現(xiàn)象；而底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門配備了液壓鎖定裝置，當(dāng)閘門開啟、關(guān)閉或調(diào)節(jié)水位時(shí)都不會發(fā)生自動(dòng)塌壩的現(xiàn)象。

2.3 安全可靠性及占地問題

橡膠壩須建水泵房或供氣站，管路較復(fù)雜，因而需建穩(wěn)壓池和二層以上的管理房，占地耗資大；底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門只需配備2臺電液一體式啟閉機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、無外露油管及泵站等附屬設(shè)施，只需一層的控制室即可，外觀可根據(jù)環(huán)境條件設(shè)計(jì)。有時(shí)還可配備手動(dòng)應(yīng)急裝置，在斷電時(shí)可手動(dòng)啟閉閘門，因而提高了安全性、可靠性。

2.4 冰凍問題

橡膠壩冬季須做好刨冰工作，春季須防冰凌溢流；底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門冬季只需降低閘門高度，冰層就會從閘門上方通過，從而有效地緩解水結(jié)冰時(shí)膨脹度，閘門不會受到任何的破壞。

2.5 淤積、防腐問題

底軸翻轉(zhuǎn)閘門是一種新型景觀門，閘門門葉圍繞底橫軸軸心旋轉(zhuǎn)，啟閉時(shí)底止水橡膠壓在底軸的表面，淤積不會影響閘門的正常運(yùn)行。對底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門表面進(jìn)行熱噴鋅，鋅層附著力極強(qiáng)，河流中一般的雜物不會對其造成破壞。

2.6 行船問題

該工程有行船要求。橡膠壩雖然壩頂可以溢流，卻不能行船；而底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門通過底橫軸旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)閘門90°翻轉(zhuǎn)，能滿足行船要求。

經(jīng)綜合考慮，按照經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、運(yùn)行可靠、管理方便的原則，確定選擇底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門。

3 底橫軸翻轉(zhuǎn)鋼壩的構(gòu)成及工作原理

該工程一組鋼壩是由底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門（長×寬：8 m×4.7 m）和兩臺液壓啟閉機(jī)組成。

3.1 底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門構(gòu)成

底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門是一種新型景觀液壓驅(qū)動(dòng)式閘門，它由門葉、底橫軸（固定在門葉底部）、多個(gè)底支座、軸承（具有自潤滑）、底止水封、側(cè)止水封、曲柄拐臂、底軸與閘室之間的防水套裝置、液壓驅(qū)動(dòng)裝置以及液壓鎖定裝置等組成。

3.2 底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門工作原理

底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門的受力結(jié)構(gòu)從常規(guī)閘門的橫主梁變?yōu)榕c孔口跨度無關(guān)的縱向懸臂主梁受力結(jié)構(gòu)，門葉的懸臂固定端與底橫軸連接，閘門的啟閉由2臺電液一體式啟閉機(jī)直接驅(qū)動(dòng)底軸旋轉(zhuǎn)。底橫軸的兩端穿過閘墻外伸，其外伸端曲柄拐臂與電液一體式啟閉機(jī)連接，啟閉機(jī)庫位于兩側(cè)閘墩內(nèi)，底橫軸與閘墻之間有水封裝置，河道內(nèi)的水不會滲入啟閉機(jī)庫。通過控制閘墩兩側(cè)的電液一體式啟閉機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)底橫軸作90°的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)閘門的啟閉，能有效保證河道的蓄水、溢流、泄洪、行船等。

3.3 液壓啟閉機(jī)構(gòu)成

啟閉機(jī)由液壓油缸、油泵、儲油箱、濾油器、電動(dòng)機(jī)、集成閥組等組成。使用時(shí)只需操作控制柜接通控制電源，便使活塞桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)啟閉。

4 結(jié)語

底橫軸翻轉(zhuǎn)鋼壩是一種新型的景觀液壓驅(qū)動(dòng)式鋼壩，無普通水閘所需的上部結(jié)構(gòu)，故河道景觀效果佳，無礙風(fēng)景和通航；而且操作（維護(hù)）方便快捷、啟閉靈活，閘門開度無級可調(diào)、方便調(diào)度，啟閉設(shè)備較隱蔽，不會對原有河道的景觀造成不利影響。陵縣一中景觀水閘工程集補(bǔ)水、排澇及旅游觀光等功能于一體，對水質(zhì)、景觀等方面的提升將發(fā)揮重要作用，成為親水、近水、人水和諧相處的好場所。