浅谈钢坝在德州市景观水闸中的应用

于 芳，吴金磊，李海洋

（德州市水利勘察设计研究院，山东 德州 253014）

为适应德州市陵县开发区的总体规划，开发陵县旅游资源，拦蓄新隔津河水库水，实现德州市陵县开发区水系与景观结合的目标，修建了德州市陵县一中景观水闸工程。该工程位于德州市陵县开发区新隔津河上，北临104国道，南靠陵县一中，距上游新隔津河水库约500 m。

1 工程概况

德州市陵县一中景观水闸闸室部分总长37.81 m，宽15.2 m，闸底板高程12.60 m，闸墩顶高程18.00 m。闸室由2个底横轴翻转钢坝组成，两钢坝之间距离22.73 m，钢坝闸门尺寸为8m×4.7m。正常运行时，上游设计水位约16.6 m，下游设计水位约为15.6 m；上闸首底板上接铺盖15m，连接翼墙为弧形翼墙，上接护坡为M10浆砌块石护坡；下闸首底板连接排水反滤层3 m，后接消力池15 m、护坦15 m，连接翼墙为弧形翼墙，后接护坡为M10浆砌块石护坡。距离闸室中心，上下游100m处分别设置1个信号灯和4个系船柱，便于船舶停靠。通过上下闸首的闸门底轴转动来调节两侧设计水位，既解决了水位高差问题，又能满足通水通航要求，保证了水系连通工程的顺利实施。

2 方案比选

水闸型式的选择，结合当地地形、地质、河道特性、施工管理等因素因地制宜地综合考虑。初步选定底横轴翻转水闸和橡胶坝两种方案。下面从几方面分析比较。

2.1 使用寿命

底横轴翻转闸门是由钢板焊接并进行防腐处理而成，闸门底支铰中采用了特殊的自润滑材料，能在水下运行若干年无需加注润滑油，且不会发生锈蚀，设计使用寿命可达50～60年。橡胶坝的使用寿命大约为 10～15年。

2.2 运行情况

1）橡胶坝的坝体升降需通过充水（气）或排水（气）来完成，需占用大量的时间；底横轴翻转闸门是用电液一体式启闭机来控制（启闭速度为1～2 m/min），仅需3～5 min即可完成闸门的启闭，突发洪水时能确保及时泄洪。

2）由于橡胶坝容易出现泄漏问题，需要经常性的充水（气），否则会出现自动塌坝的现象；而底横轴翻转闸门配备了液压锁定装置，当闸门开启、关闭或调节水位时都不会发生自动塌坝的现象。

2.3 安全可靠性及占地问题

橡胶坝须建水泵房或供气站，管路较复杂，因而需建稳压池和二层以上的管理房，占地耗资大；底横轴翻转闸门只需配备2台电液一体式启闭机，结构简单、操作方便、无外露油管及泵站等附属设施，只需一层的控制室即可，外观可根据环境条件设计。有时还可配备手动应急装置，在断电时可手动启闭闸门，因而提高了安全性、可靠性。

2.4 冰冻问题

橡胶坝冬季须做好刨冰工作，春季须防冰凌溢流；底横轴翻转闸门冬季只需降低闸门高度，冰层就会从闸门上方通过，从而有效地缓解水结冰时膨胀度，闸门不会受到任何的破坏。

2.5 淤积、防腐问题

底轴翻转闸门是一种新型景观门，闸门门叶围绕底横轴轴心旋转，启闭时底止水橡胶压在底轴的表面，淤积不会影响闸门的正常运行。对底横轴翻转闸门表面进行热喷锌，锌层附着力极强，河流中一般的杂物不会对其造成破坏。

2.6 行船问题

该工程有行船要求。橡胶坝虽然坝顶可以溢流，却不能行船；而底横轴翻转闸门通过底横轴旋转，可实现闸门90°翻转，能满足行船要求。

经综合考虑，按照经济合理、技术可行、运行可靠、管理方便的原则，确定选择底横轴翻转闸门。

3 底横轴翻转钢坝的构成及工作原理

该工程一组钢坝是由底横轴翻转闸门（长×宽：8 m×4.7 m）和两台液压启闭机组成。

3.1 底横轴翻转闸门构成

底横轴翻转闸门是一种新型景观液压驱动式闸门，它由门叶、底横轴（固定在门叶底部）、多个底支座、轴承（具有自润滑）、底止水封、侧止水封、曲柄拐臂、底轴与闸室之间的防水套装置、液压驱动装置以及液压锁定装置等组成。

3.2 底横轴翻转闸门工作原理

底横轴翻转闸门的受力结构从常规闸门的横主梁变为与孔口跨度无关的纵向悬臂主梁受力结构，门叶的悬臂固定端与底横轴连接，闸门的启闭由2台电液一体式启闭机直接驱动底轴旋转。底横轴的两端穿过闸墙外伸，其外伸端曲柄拐臂与电液一体式启闭机连接，启闭机库位于两侧闸墩内，底横轴与闸墙之间有水封装置，河道内的水不会渗入启闭机库。通过控制闸墩两侧的电液一体式启闭机的转动来驱动底横轴作90°的旋转，从而实现闸门的启闭，能有效保证河道的蓄水、溢流、泄洪、行船等。

3.3 液压启闭机构成

启闭机由液压油缸、油泵、储油箱、滤油器、电动机、集成阀组等组成。使用时只需操作控制柜接通控制电源，便使活塞杆做往复运动，实现启闭。

4 结语

底横轴翻转钢坝是一种新型的景观液压驱动式钢坝，无普通水闸所需的上部结构，故河道景观效果佳，无碍风景和通航；而且操作（维护）方便快捷、启闭灵活，闸门开度无级可调、方便调度，启闭设备较隐蔽，不会对原有河道的景观造成不利影响。陵县一中景观水闸工程集补水、排涝及旅游观光等功能于一体，对水质、景观等方面的提升将发挥重要作用，成为亲水、近水、人水和谐相处的好场所。