底轴翻转闸在支漳河生态整治工程中的应用

邢九平

（河北省水利工程局，石家庄050021）

生态水系的治理既是一项民心工程，也是一条景观主线。生态整治主要手段是修建景观设施，之所以称作“生态整治”，是由于在景观设计中应用了景观亮点作为基础。近年来随着科技的发展，一种新型景观挡水建筑物应用于中小河流治理中，就是底轴翻转闸，这种闸不同于原传统挡水建筑物，其结构简单，安全可靠，景观效果好，具有橡胶坝、跌水、拦河坝、蓄水闸等诸多水闸的优势。

1 闸门类型的选定

1.1 工程概况

邯郸市支漳河生态整治工程建设项目，位于邯郸市南部的支漳河上。项目建设根据《邯郸市中心城区防洪排沥规划》，治理标准为：河道按100年一遇防洪，左堤为主堤，设计标准为100年一遇，右堤为50年一遇。

为提升城市品位，邯郸市启动了支漳河综合治理工程。对原支漳河河道进行全面治理，通过合理规划流域内水环境，有效利用水资源，改善流域水环境和生态环境，为邯郸市民营造自然、舒适、健康、优美的工作、居住、生活空间区域。

1.2 闸门型式的比选

根据该工程的运行要求、蓄水条件及所处的地理位置，所选闸型应符合运行管理及日常维护方便且景观效果良好等条件。基本满足要求的闸型有翻板闸、橡胶坝和底轴翻转闸（如图1）。

图1 底轴翻转闸

1.2.1 翻板闸

翻板闸分为沉没式翻板闸、倒伏式翻板闸、上翻翻板闸、中翻翻板闸。其中沉没式翻板闸优点是可以通航，不足之处是结构不利于检修和冲淤；倒伏式翻板闸优点是可以上、下同时过流，便于冲淤，缺点是不能行船；上翻翻板闸优点是便于冲淤，可以行船，但景观效果不好；中翻翻板闸优点是闸门上、下均可过流便于冲淤，但不能通航。

1.2.2 橡胶坝

橡胶坝是内外涂敷橡胶保护层，以高强度合成纤维为骨架形成坝袋的低水头水工建筑物，依靠充胀的坝袋体挡水并承担各种荷载。通过手动或自动控制在坝袋内填充水或气，进行起坝和坍坝的操作。橡胶坝的好处是跨度大，坝体柔韧能抵抗地震、波浪等冲击，整体造价较低，施工工期较短。不足之处是：①充泄水需要建泵房和管路，系统相对复杂，升降坝需要时间较长，运行管理不够安全可靠；②坝袋容易受到火或尖锐物体的损坏，并且坝袋容易老化，造成工程整体使用寿命较短；③景观效果不太理想。

1.2.3 底轴翻转闸

底轴翻转闸由底横轴、门叶、底铰座、侧水封、底水封、曲柄拐臂、液压驱动装置及液压锁定装置等组成。

底轴翻转闸门的启闭通过液压启闭机的操作进行控制，液压启闭机安装在闸墩内，通过曲柄拐臂与闸门底横轴两端相连，完成对闸门启闭的操作。全程启闭只需2～3min，启闭速度较快。底横轴两端穿过墩墙深入闸墩内部，在与墩墙结合部位安装水封装置进行止水，以保证闸墩内干燥。闸门启闭角度由特定的锁定装置控制，水位可任意调节。启闭机为手自一体液压启闭机，配备手动调节装置，停电及故障不影响闸门启闭。底轴翻转闸全程开启后与底板相平，有利于冲淤和通航。与底轴翻转闸相配套的土建工程相对隐蔽且工程量也较少，不会对原有河道的景观造成影响，能够与周围景致很好地搭配，具有很好的景观效果。

1.2.4 闸门类型的确定

本工程水闸所在河道宽46m，最高水位4.5m，考虑到景观效果，所选闸型除满足蓄水、防洪、排涝等一般特性外，还要满足通航、旅游观光、与周围环境相协调等需求。

3种闸门性能的对比如表1。

由表1可见，底轴翻转闸在3种闸门中性价比最高，综合投资较为节省，景观效果最好，因此本项目优先选用底轴翻转闸。

表1 3种闸门性能

2 底轴翻转闸配套土建结构形式

底轴翻转闸所需的配套土建工程结构形式与一般水闸类似，由闸基础、前铺盖段、闸室段、消力池段、海漫段等结构组成。

2.1 基础处理

本工程为新建闸，位于原支漳河上，基础为老河道冲积淤泥，土质比较松软，因此设计的基础处理为钢筋混凝土灌注桩。具体为闸室段上游布置4排桩，单桩长17.3m，桩径0.6m，每排28根；闸室段下游布置5排桩，单桩长16m，桩径0.6m，每排28根。共计252根钢筋混凝土灌注桩，成正方形分布，间距2.1m，共计桩长4177.6m，全部布置在闸室底板下部，单桩竖向承载力设计值大于等于600kN。

2.2 上下游段工程

本工程上下游段结构与一般水闸结构相似，上游为铺盖段，下游由斜坡段、消力池段、海漫段、防冲槽段组成。铺盖段、斜坡段和消力池段为钢筋混凝土结构，海漫段为浆砌石，防冲槽段为钢丝石笼加抛石护底。

2.3 闸室段工程

闸室段区别于一般水闸，由上游向下游呈台阶状布置，根据底轴和闸门的大小来确定台阶的高差，使闸门放倒后与上游台阶相平，有利于河道泄洪、排沙。由于底止水和侧止水与常用闸门不同，所以闸室段不设置底槛和侧止水槽，而是将手自一体液压启闭机放置在内部为空腔结构的闸墩内，在闸墩下游临水面粘贴大理石，与闸门侧止水挤压进行止水。在闸墩顶部设置进人口，以便于进行检修。

2.4 配套的景观工程结构形式

为提升河道整体的景观效果，本工程在闸墩上设置人行桥，人行桥两端采用木质栈道与两岸连接，便于有人通行和观赏。此外，在闸室段边墩外侧修建荷花池，荷花池上游设置溢流墙和层状跌水池，溢流墙顶高程和闸门关闭时顶高程一致，形成顺闸门而下的瀑布、溢流墙水流喷射、跌水池层层跌水、荷花荡漾相结合的美丽景致。

3 底轴翻转闸施工技术要点和注意事项

由于底轴翻转闸为新兴的事物，目前还没有统一的国家设计规范，其土建施工、闸门安装等对施工精度有着较高要求，并且施工完成后调校困难，因此对液压启闭机底座、底横轴安装、锁定位置、大理石贴面等需要经过计算和反复试验，确定合理的施工方法、偏差。对底横轴、底止水、侧止水等因地制宜，寻找更为有效的止水方案。

3.1 液压启闭机安装平台

液压启闭机安装平台承受较大的竖向压力和横向剪切力，为工程的重点部位。因其所处位置特殊，施工前应计算出相应受力值。并采用加大加密竖向和横向插筋、浇筑高标号混凝土及精细处理平台下部和侧面的施工缝等施工措施，来保证平台的各项受力安全。通过实际运行证明以上施工措施，有效保证了安装平台的受力安全，满足了设计要求。

3.2 底横轴安装

底横轴安装重点为保证底横轴水平，底横轴两端水平差对闸顶两侧止水和闸门正常运行产生直接影响，因此需先根据闸门高度计算出最大允许偏差量后采用正测法和对比检测方法进行施工量测，以减少偏差。

3.3 闸门锁定装置

闸门锁定装置安装在各个闸墩内侧，因其安装偏差会破坏闸门的受力平衡，直接影响闸门的质量和使用寿命，因此不同闸墩锁定装置的安装位置尽量采用同一后视点进行测量。

3.4 闸墩侧面大理石贴面

闸墩侧面大理石贴面与底轴翻转闸的侧水封挤压形成止水，防止闸门侧漏。大理石面的垂直度和平整度直接影响闸门的运行和止水效果，因此施工时需增加检测点，除检测竖向垂直度和横向平整度外还须行对角检测。

3.5 侧止水安装

侧止水渗漏直接影响整体的景观效果，但侧止水局部渗漏现象较为普遍。改进的方法有：①侧止水钢压片和侧止水调节钢板应根据闸门高度分成若干小段，结合施工偏差进行具体调校，并进行透光试验和水压试验；②在侧止水上游设置楔形钢板条，利用橡胶止水与楔形钢板条形成的挤压进行止水。按改进方案施工后效果明显，有效解决了侧止水渗漏的问题。

4 结语

底轴翻转闸是一种新颖、美观、实用的新型闸门，利用自然而又不破坏自然，既可解决城市河道与蓄水矛盾，又有利于生态环境的保护，尤其是集成式启闭机的使用，不仅结构紧凑、安全可靠，而且任意角度都可布置。虽然它在施工、制作、安装的诸多细节问题上存在着一些重点、难点之处，但是随着人们在施工中不断地总结、探索，底轴翻转闸势必将会在水利生态景观建设中起到越来越重要的作用。底轴翻转闸在邯郸市支漳河生态整治工程中的应用是一个成功的范例，不仅满足了蓄水、防洪、通航的要求，更重要的是大大提升了河道和城市的景观效果，体现了人与自然的和谐。同时也为类似工程提供了借鉴。

［1］李树仁.钢闸坝在河道整治工程中的应用与分析［J］.中国新技术新产品，2010（15）.

［2］张峰.底轴翻转闸与橡胶坝在河道治理中的应用比较［J］.西北水电，2011（1）.

［3］蔡金丽.底轴翻转闸—— 一种新型挡水结构的设计和应用［J］.水利建设与管理，2011（8）.

［4］姚泽永.钢坝闸在城市用水及景观建设中的应用［J］.水利科技与经济，2010（10）.

［5］桂跃斌.大型钢闸坝控制系统设计［J］.现代电子技术，2010（13）.

［6］江飞.钢闸坝在城市景观河道中的应用［J］.中国农村水利水电，2011（12）.