大跨度高挡水气动盾形闸在河流景观工程中的应用

范杰利，卢明锋，王 珑

(山东省淄博市水利勘测设计院，255000，淄博)

大跨度高挡水气动盾形闸在河流景观工程中的应用

范杰利，卢明锋，王 珑

(山东省淄博市水利勘测设计院，255000，淄博)

气动盾形闸门系统是新一代可调节闸坝产品，其结构新颖，与周围环境协调，充分满足现代化水利工程生态化、景观化要求。重点介绍了山东省淄博市孝妇河湿地公园建设中气动盾形闸门系统的原理、组成及结构等特点。

气动盾形闸；水景观；淄博

近年，随着水生态文明城市建设迅速发展，人们对河流水生态景观工程的要求越来越高。河流水生态景观工程除了总体布置和设备选型要具备常规水利工程所要求的功能，更要具备与生态环境相适应的多种功能。气动盾形闸门系统是综合传统钢闸门和橡胶坝特点研发的新一代可调节闸坝产品，主要应用于城市中心河流水生态景观工程，不但具有常规挡水功能，而且兼具人造景观、改善水质的功能。它还可应用于河道、水库、海堤、饮水、农田灌溉、防旱排涝等工程。北京清水河环境治理工程以及贵州贵阳南明河综合治理工程均采用了气动盾形闸门系统，取得了良好的水生态景观效果。

山东省淄博市孝妇河湿地公园建设首次采用了长100 m、高3 m的气动盾形闸，是山东省第一座大跨度高挡水气动盾形闸的实践应用。

一、应用背景

孝妇河是淄博市的母亲河。为加快生态淄博建设，构建“八河联通、六水共用、清水润城”的主城区生态水系，2015年，淄博市委、市政府在张店建设孝妇河湿地公园，建设范围为张店傅三路以北、新村路以南、滨博高速以东、北京路以西区域，建设面积425 hm2，河道治理长度6.65 km，并将其列为淄博市重大项目。黄土崖水库段是整个孝妇河湿地公园的中心区域，规划设计在此处设置一道拦河闸，需要选择合适的闸型。

二、闸型比选

孝妇河湿地公园拦河闸闸型拟采用平板钢闸门、橡胶坝、钢坝闸和气动盾形闸等，各闸型结构方案比选见表1。

综合考虑运行管理、孝妇河湿地公园景区规划等因素，确定拦河闸形式为气动盾形闸。气动盾形闸溢流景观见图1。

三、气动盾形闸性能特点及结构

1.性能特点

气动盾形闸主要性能特点：人造景观，生态环保；河宽不限，高效泄水；平顺水流，减少冲刷；安装简易，维修方便；经久耐用，性价比高。

气动盾型闸为新型闸坝，闸门由门体结构、埋件、气袋和气动系统组成 （气动盾形闸起伏立面图见图2）。门体挡水面是一排强化钢板，气袋支撑在钢板下游面，利用气袋的充气或排气控制门体起伏和支承闸门的挡水，并可精确控制闸门开度。闸门全开时，门体全部倒卧在河底，不影响景观、通航和水生动物的洄游。

气动盾形闸处于长期升起挡水状态时，闸门上游底部会有一些泥沙淤积，当气袋放气闸门下落倒伏时，大部分泥沙会随水流冲到下游，泥沙对气动盾形闸的闸门启闭没有任何影响。气动盾形闸处于长期倒伏过水状态时，闸门会比下游位置略高，且呈光滑弧面，一直处在过水状态，不会形成泥沙淤积。

表1 闸型结构方案比选

2.门 体

门体为钢构件,采用Q345B碳钢，热喷锌加封漆进行防腐处理。闸门靠自重和上游水压倒伏,倒伏后钢板覆盖气袋,门体靠气袋顶升,全升起时与水平面夹角65°左右。为防止下游侧水位较高时顶托闸门向上游侧倾倒,门体设有强化型可折叠式安全抑制带（见图2）。单块闸门由3块钢板刚性连接而成，标准宽度为6.25 m，孝妇河湿地公园拦河闸共有16块闸门，闸门间采用聚酯纤维强化的合成橡胶连接。

3.止 水

强化钢板两侧设有螺栓孔，两侧闸墩内预埋有止水座板，相邻钢板间通过安装橡皮板实现止水，两侧止水通过预压实现。由于门体分节较多，对止水要求很高。气动盾形闸门分区控制，门体分区处采用P形橡皮止水，靠水压形成密封；不分区处采用条形橡皮，依靠压板压紧在面板上。两端侧向止水为P形止水，与闸墩板形成密封。水封材质选用聚酯强化橡胶。

4.埋 件

充气气袋与支撑结构的连接是气动盾形闸门的核心技术。首先将跟部角钢、主锚定螺栓、楔部角钢固定在河床上，调整到位后浇筑混凝土。铸造夹具与主锚定螺栓连接，支撑在跟部角钢上，气袋支撑在楔部角钢上，端部翻转至面板上游侧，依靠铸造夹具压紧固定，并通过铰链盖板、压板与门体固定。充气管道、阀门采用技术成熟、质量可靠的不锈钢产品，防止生锈等腐蚀破坏。气动盾形闸闸门埋件简单，制造难度小，钢结构件可全部在国内采购。

5.气 袋

气袋由内、中、外三层组合而成，内层为聚酯纤维强化合成橡胶，中层橡胶为单体合成橡胶，外层为抗臭氧及紫外线的混合物橡胶。坝袋采用进口高分子材料制成,采用整体硫化工艺，实现高强度无缝对接，气袋满负荷挡水工作时压力为0.2 MPa。

四、大体积混凝土浇筑

相比传统闸门，气动盾形闸上部结构重量小，主要依靠增加底板的尺寸来满足抗滑稳定安全要求，所以底板结构较大，属于大体积混凝土。受到水泥水化热集中释放的影响，大体积混凝土内部温升较快，当混凝土内外温差较大时，会产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。为了控制底板产生温度裂缝，工程采取在混凝土中掺加SY-K膨胀纤维抗裂防水剂，掺加量为28 kg/m3。

SY-K膨胀纤维抗裂防水剂性能指标要求如下：（1）产品检测严格执行GB 23439—2009标准要求；（2）凝结时间：初凝≥45 min，终凝≤10 h；（3）纤维性能：弹性模量≥3000 MPa，抗拉强度≥270 MPa；（4）限制膨胀率：水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.0200%；（5）抗压强度不低于基准混凝土。

图2 气动盾形闸起伏立面

五、结 语

随着生态环境保护日益受到重视，中小河流治理和城市生态水系工程建设发展迅速，气动盾形闸具有布置紧凑、土建构造简洁、结构新颖美观、使用寿命长、安全可靠等特点，已较为广泛地运用在工程实例中，生态效益显著，为我国水利工程建设提供了新的设计理念。

[1]胡荣金，刘振.气动盾形闸门系统在前湖水综合整治工程中的应用[J].南昌工程学院学报，2015(12).

[2]候放鸣，郭云峰，刘雪松.气动盾形闸门系统在城市中小河流治理中的应用[J].中国水利，2014（13）.

[3]陈东清.气动盾形闸门系统在南明河水景观工程中的应用[J].水利建设与管理，2013(12).

[4]于峰.气动盾形闸门系统[J].中国水利，2008(22).

责任编辑 郑 爽

Application of large-span water retaining pneumatic peltate brake in river landscape scheme//

Fan Jieli,Lu Mingfeng,Wang Long

Pneumatic peltate brake is a new generation of adjustable sluice that equipped with new structures.It can be harmonized with surrounding environment and fully satisfy the ecological and scenic needs of water conservancy project in the modern age.The introduction focuses on principle,formation and structure of pneumatic peltate brake in Xiaofu River Wetlands construction in Zibo City of Shandong Province.

pneumatic peltate brake;water landscape;Zibo

TV663+TU984

：B

：1000-1123（2017）08-0045-03

2017-03-07

范杰利，工程师。