鋼壩閘在羅浮山旅游文化的引水工程應用

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摘要:針對羅浮山旅游文化廣場引水工程的建設目標，通過鋼壩閘、氣盾壩、液壓升降壩3種景觀閘壩進行分析對比，確定了鋼壩閘方案。鋼壩閘具有造型美觀、安全可靠、運行方便等優(yōu)點，對景觀要求較高的水閘工程設計有一定的參考價值。

關鍵詞:鋼壩閘;景觀;羅浮山;應用

1工程概況

羅浮山旅游文化廣場及游客服務中心項目位于羅浮山風景名勝區(qū)與長寧鎮(zhèn)交匯處，引水工程建設主要為了解決羅浮山文化廣場景觀用水的需要，從瀾石河引水至廣場以改善廣場的水環(huán)境和水質。引水渠道下游新建景觀水閘1座，設計過閘流量為70.35m3/s。景觀水閘設計閘室為單孔，凈寬9.0m，閘門高3.5m，采用底橫軸驅動翻板閘門———鋼壩閘，利用液壓啟閉裝置控制，控制房布置于閘室左岸。

2閘型的選擇

本工程位于羅浮山國家級風景名勝區(qū)，新建景觀水閘的主要功能為抬高河道水位，改善河道水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀。目前常用的景觀閘壩主要有鋼壩閘、氣盾壩、液壓升壩，新建景觀水閘通過以上3種閘壩形式進行方案比選。2.1鋼壩閘水閘形式采用底軸驅動臥倒式翻板鋼閘門，俗稱鋼壩閘門，是城鎮(zhèn)河流生態(tài)景觀設計中采用的一種可調控溢流壩，由土建結構、帶固定軸的鋼制壩體、驅動裝置等組成［1］。鋼壩適用于河道孔口較寬(10～100m)而水位差比較小的工況(1～6m)。鋼壩閘門關閉時升起閘門擋水，開啟時平臥于閘底行洪，擋水時可以調節(jié)角度，閘門門頂可溢流過水，形成人工瀑布的景觀效果。閘門可精確控制開啟角度，水位可以任意調節(jié)。2.2氣盾壩氣動盾形閘門系統(tǒng)，簡稱氣盾壩，由美國發(fā)明，至今已應用30多年［2］，氣盾壩通過水氣囊充氣，支撐起擋水盾板，實現蓄水運行。通過對充氣壓力的調節(jié)，調整擋水盾板的支撐角度，控制所需的擋水高度。近年來，經過不斷改進，氣盾壩擋水高度可達8～10m，溢流時挑流效果好，過水均勻，跌水落差大，可形成良好的瀑布景觀。2.3液壓升降壩液壓升降壩是采用自卸汽車力學原理并結合支墩壩水工結構形式的一種新型活動壩［3］，同時具備擋水和泄水功能。液壓升降壩由面板、固定支撐桿、液壓缸、液壓泵站和混凝土基礎底板組成。液壓壩壩面形式多變，可采用平板形、弧形、機翼形等結構;面板高度可隨意調節(jié)、并可定制同步升降功能。擋水高度基本與普通活動壩類似，而壩體長度不受限制。2.4方案比較。經計算分析，本工程液壓升降壩造價最低，氣盾壩次之，鋼壩閘最高，但鋼壩閘擋水高度調節(jié)靈活，景觀效果最好，考慮到本工程景觀水閘地處風景名勝區(qū)，且閘門寬度較窄，地基條件較好，推薦采用鋼壩閘方案。

3鋼壩閘設計

3.1設計方案本工程鋼壩閘設計為單孔，主要由鋼閘門門體、啟閉設備和配套土建工程3部分組成。鋼壩閘閘孔尺寸為9m×3.5m(寬×高)，設計水頭為3.7m(門頂溢流按最大0.2m)，門葉為豎向懸臂受力結構，厚為0.207～0.45m;閘門采用底橫軸驅動方式啟閉，底軸外徑為0.65m，按扭轉彎曲受力條件設計，底軸中部設1個支鉸點，底軸與門葉采用焊接方式連接，底軸與底板及底檻通過開放式鉸座連接固定。底軸與穿墻套管、門葉與側墻處設置封閉止水條，閘門上游底檻與底軸處設底水封1道，同時在閘墻臨水側采用大理石貼面。閘門采用單邊啟閉方式，控制室布置在閘室左岸，凈寬為2.5m，配置800kN液壓啟閉機1臺，功率為15kW。為保障閘門運行的可靠性，控制室內設鎖定裝置，固定閘門，并設潛污泵，及時排出積水。土建工程主要由閘室、控制室和消能設施組成。閘下消能采用底流式消能，消力池采用下挖式消力池，消力池后設置海漫和防沖槽。3.2設計體會及建議1)鋼壩閘采用底軸驅動，水壓力通過門葉傳遞到底軸，再通過底軸傳遞給兩端的鉸座，通常閘門跨度較大，產生的扭矩較大，要求鋼閘門底軸具有較高的強度和鋼度。2)本工程采用最新的第4代鋼壩閘，閘門采用開放式鉸支座，雖然適應基礎變形的能力有了一定提高，但是過大的基礎不均勻沉降仍會導致鉸座會卡死底軸，閘門無法正常啟閉，閘室設計宜采用整體式單孔式結構，若閘基地質條件較差，需采用樁基礎或復合地基進行處理，嚴格控制基礎不均勻沉降，并加強變形監(jiān)測。3)鋼壩閘為廠家專利技術，設備造價高，由于閘門跨度大，通常不設檢修閘門，應按照免維修、少維護的要求進行設計，除了控制閘門制造和安裝精度外，比較關鍵的問題是鋼閘門的封閉止水，止水部位主要有:底軸與閘底檻、底軸與穿墻套管、門葉與側墻等。尤其應加強底軸與穿墻套管止水設計，止水材料通常采用橡皮止水，要求具有良好的耐磨性能，同時橡皮壓縮量不超過5mm，若壓縮量過大，底軸旋轉時橡皮容易翻轉，導致啟閉的摩阻力增大。4)為了減小門葉與側墻的摩阻力，側墻墻面宜采用光滑的大理石或新型材料貼面。

4結語

羅浮山旅游文化廣場引水工程在滿足防洪、引水的基本功能上，把生態(tài)景觀與工程相結合，改善渠道及周邊生態(tài)環(huán)境，對美化水環(huán)境、促進人水和諧具有重要作用。鋼壩閘整體美觀，成為了羅浮山旅游區(qū)的一個動態(tài)的音符和休憩的節(jié)點，為羅浮山錦上添花。隨著城鎮(zhèn)化腳步不斷加快，水環(huán)境、水景觀建設的需求不斷提高，鋼壩閘作為一種新型的景觀閘，具有造型美觀、安全可靠、運行方便等優(yōu)點，具有良好的發(fā)展前景。

參考文獻:

［1］王寧，王金龍，李淑芹．城市河道綜合治理中的大型鋼壩閘應用———以山東淄博為例［J］．中國水利，2017，24(8):48－49．

［2］陳東清．氣動盾形閘門系統(tǒng)技術研究與應用［M］．北京:中國水利水電出版社，2015．

［3］陳業(yè)銀，任華春，朱水生．液壓升降壩工作原理及結構性態(tài)分析［J］．水電能源科學，2012，30(7):69－72．

［4］徐強，饒英定，徐禮鋒．底軸驅動翻板閘門在水閘工程中的應用［J］．江西水利科技，2014，40(1):17－20.

作者:黃宇容 陳鋒 單位:廣東珠榮工程設計有限公司 中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司