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。通過呼和浩特市大黑河直板式混凝土液壓升降壩設(shè)計施工實(shí)例，簡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)計施工時應(yīng)注意的問題，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

1.1 設(shè)計原理

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別為2級。壩高3.5m，壩長288m，壩面尺寸：6m×3.5m，壩面：48扇，油缸：96只，液壓泵站：2臺，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無縫鋼管，通長布置；支鉸采用Q235鋼管加工，自潤滑軸承。

(2)液壓泵站控制方式為液壓站現(xiàn)地控制+手動控制，48扇壩面由2臺液壓泵站控制，每臺控制24扇。每臺泵站設(shè)2臺電機(jī)(一用一備)，單臺電機(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)手動泵，具有無電放壩功能；泵站系統(tǒng)設(shè)吸油過濾和回油過濾，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；可聯(lián)體控制，也可單體操作。

(3)液壓油缸采用單作用多級液壓缸，缸體鉸接安裝于預(yù)留槽中，有利于閘門打開時壩體完全倒伏。缸筒采用耐高壓厚壁優(yōu)質(zhì)合金無縫管焊接去應(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，中間以活動關(guān)節(jié)連接，活動關(guān)節(jié)設(shè)有限位機(jī)構(gòu)。桿體采用熱軋無縫鋼管制作，活動關(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折疊或頂起支撐的活塞缸，當(dāng)升起時，支撐桿隨壩體的升起而自動打開；當(dāng)壩體升至最高點(diǎn)時，支撐桿呈直線狀態(tài)，啟動活塞缸將支撐桿向上頂起，使得支撐桿面對壩基的夾角呈177°左右。當(dāng)下降時，啟動活塞缸，向下拉動支撐桿，使得支撐桿呈向下彎曲狀，在水壓和自重力的作用下自動下降，支撐桿自動折疊置于壩面下。

(5)液壓管路采用精密冷拔無縫鋼管制作，保證管路內(nèi)壁無氧化皮；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，對結(jié)構(gòu)不會產(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)計施工中應(yīng)注意的問題

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)計施工時應(yīng)注意以下問題：

(1)防冰凍設(shè)計：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)計時要考慮防冰凍設(shè)計，防止冰塊對壩面的擠壓、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：直板式混凝土液壓升降壩控制系統(tǒng)為一臺(或多臺)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)計時，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)邊墻施工時預(yù)埋不銹鋼板，提高封水性能和延長封水橡膠壽命。

4 結(jié)束語

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，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)計施工和運(yùn)行過程中應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗，對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。