浅谈直板式混凝土液压升降坝在河道综合整治工程中的应用

杨明成

中国水利水电第三工程局有限公司

浅谈直板式混凝土液压升降坝在河道综合整治工程中的应用

杨明成

中国水利水电第三工程局有限公司

城市河道综合整治已成为打造城市品牌，提升城市形象的重要举措，拦河建筑物存蓄水，对改善河道水环境、生态环境、美化沿岸景观等起到显著作用。通过呼和浩特市大黑河直板式混凝土液压升降坝设计施工实例，简述直板式液压升降坝的施工技术特点，结合直板式液压升降坝设计施工时应注意的问题，为在北方城市河道综合整治工程中修建拦河建筑物提供设计施工参考。

直板式；液压升降坝；城市河道；拦河建筑物

1 直板式混凝土液压升降坝设计

1.1 设计原理

以呼和浩特市大黑河直板式混凝土液压升降坝为实例。大黑河直板式混凝土液压升降坝位于呼和浩特市蒙牛大桥下游200m处，拦河挡水闸建筑物级别为2级。坝高3.5m，坝长288m，坝面尺寸：6m×3.5m，坝面：48扇，油缸：96只，液压泵站：2台，工程于2016年9月完工，经蓄水调试运行，效果良好，达到预期设计目的，为呼和浩特市大黑河城区段综合整治工程增色添彩。

1.2 直板式混凝土液压升降坝构造

直板式混凝土液压升降坝构造由直板式混凝土坝面、液压杆、支撑杆、液压缸、液压泵站、预埋件组成。直板式混凝土液压升降坝断面结构示意图见图1：

图1 直板式混凝土液压升降坝断面结构示意图

(1)混凝土坝面迎水面采用6mm厚的Q235B低碳合金钢板，整体卷制成形，背水面采用HRB400Ф20的螺纹钢筋作主筋、Ф14、Ф10、Ф6作盘筋轧制成钢筋网，浇筑C30F200W4混凝土；底横轴采用Q345B无缝钢管，通长布置；支铰采用Q235钢管加工，自润滑轴承。

(2)液压泵站控制方式为液压站现地控制+手动控制，48扇坝面由2台液压泵站控制，每台控制24扇。每台泵站设2台电机(一用一备)，单台电机功率15KW，系统工作压力18MPa，设有同步控制和压力锁定装置；系统加设手动泵，具有无电放坝功能；泵站系统设吸油过滤和回油过滤，保证系统用油的清洁度；阀块采用45#锻件加工、表面镀镍；油箱防水防尘设计；可联体控制，也可单体操作。

(3)液压油缸采用单作用多级液压缸，缸体铰接安装于预留槽中，有利于闸门打开时坝体完全倒伏。缸筒采用耐高压厚壁优质合金无缝管焊接去应力处理，精密研磨；活塞杆采用45#钢调质处理，表面镀硬铬50um以上，用以保证支撑强度和耐腐蚀性能；活塞及导向套采用QT500制作，其高强度、高气密性和优良的耐磨性能，保证活塞杆在任何情况下不被拉伤。

(4)折叠式支撑杆分上、下二段，中间以活动关节连接，活动关节设有限位机构。杆体采用热轧无缝钢管制作，活动关节采用35#铸钢加工而成。支撑杆底端靠近下铰支座附近安装有控制支撑杆打开折叠或顶起支撑的活塞缸，当升起时，支撑杆随坝体的升起而自动打开；当坝体升至最高点时，支撑杆呈直线状态，启动活塞缸将支撑杆向上顶起，使得支撑杆面对坝基的夹角呈177°左右。当下降时，启动活塞缸，向下拉动支撑杆，使得支撑杆呈向下弯曲状，在水压和自重力的作用下自动下降，支撑杆自动折叠置于坝面下。

(5)液压管路采用精密冷拔无缝钢管制作，保证管路内壁无氧化皮；管路弯曲采用冷弯制作工艺。管道布置于油管槽中，保护管路不会受到外部损坏和氧化锈蚀。管路接头采用不锈钢材料，高压软管采用双层钢丝。

(6)闸门密封采用底坎密封+侧封形式，密封材料采用P型止水橡胶，新胶含量不低于60%。橡胶水封的螺栓孔，采用专用钻头旋转法加工，其孔径比螺栓直径小1mm，用以保证密封性。

(7)闸门金属结构防腐，采用抛丸+油漆的防腐方案，外露金属表面整体抛丸预处理，采用干式喷射法，喷射后人工表面清洁处理，自然干燥后进行油漆喷涂施工，油漆分底漆、中漆和面漆，三道喷涂。

1.3 液压升降坝结构受力分析

图2 液压升降坝坝面受力分析

T随β的变化而变化，为使T最小，对T求极值。

2 直板式混凝土液压升降坝施工技术特点

(1)工程成本：坝面采用钢筋混凝土结构，基础上部的宽度只与坝面高度相等，液压系统简便，工程成本低。

(2)结构性能：坝面升起后，形成稳定的支撑坝结构，力学结构科学，抗水流冲击能力强。

(3)泄洪能力：坝面放倒后只高出基础面20cm，行洪、排漂效果良好，对结构不会产生破坏，放坝快速，不影响防洪安全。

(4)适用范围：坝面高度可以设计不同规格，任何地质条件的河床都可以安装，不怕泥砂淤积，不受漂浮物影响，适用范围广。

(5)施工期短：金属结构埋件和闸门启闭设备少，坝面结构件边制作边浇筑混凝土，混凝土强度符合设计强度后，即可起吊安装，施工工期短。

(6)维护管理：部件经久耐用，止水密封性能强，不易损坏，维护费用低，无需派人常驻值守，管理方便。

(7)景观效果：坝面前后可以喷涂文字、图案，蓄水高度可以通过升降坝面随意控制，形成水面后，可供游人观赏，景观效果良好。

3 北方地区直板式混凝土液压升降坝设计施工中应注意的问题

北方地区由于受到季节气温因素影响，在进行直板式混凝土液压升降坝设计施工时应注意以下问题：

(1)防冰冻设计：由于城市河道综合整治工程挡水建筑物形成景观水面后，拦河建筑物一般不放水，进入冬季后极易结冰，设计时要考虑防冰冻设计，防止冰块对坝面的挤压、冲击破坏。一般采用人工凿冰、气泡法、水流法、保温板法，发热电缆法等防冰冻措施。

(2)启闭机室设计：直板式混凝土液压升降坝控制系统为一台(或多台)液压控制系统，启闭机室操作空间较一般管理房空间大，在进行启闭机室设计时，要考虑油管路和操作手柄布设位置和窗户的尺寸大小，满足操作者在启闭机室内看到所控制的坝面，便于操作，又满足油管路最短，操作手柄方便开启。

(3)挡坎设置：在迎水侧坝面底与基础之间增设挡坎，特别是在混凝土结构缝挡坎处设置竖向橡胶止水，增强封水效果。

(4)坝面增加钢板：坝的迎水面采用6mm厚的Q235B低碳合金钢板，整体卷制成形，无拼接焊缝，增强坝面密封效果。

(5)闸墩预埋钢板：坝面与闸墩两侧边墙施工时预埋不锈钢板，提高封水性能和延长封水橡胶寿命。

4 结束语

呼和浩特市大黑河城区段综合整治工程直板式混凝土液压升降坝于2016年9月完工，调试运行后效果良好，达到预期设计目的，直板式混凝土液压升降坝力学结构科学，建设成本较低，使用寿命较长，运行可靠，维护方便、止水密封效果好，景观水面效果显著等诸多优点，且已有厂家生产不同型号的坝面，坝面质量可靠，安装方便，施工期短，在城市河道综合整治工程中应用越来越广泛，工程实践表明，直板式混凝土液压升降坝在设计施工和运行过程中应不断总结经验，对直板式混凝土液压升降坝结构进行改进和优化，从而设计出使用范围更广的新型直板式混凝土液压升降坝，使直板式混凝土液压升降坝在城市河道综合整治工程中发挥更大的作用。