城市河道综合治理中的大型钢坝闸应用——以山东淄博为例

王 宁，王金龙，李淑芹

（山东省淄博市水利勘测设计院，255020，淄博）

城市河道综合治理中的大型钢坝闸应用
——以山东淄博为例

王 宁，王金龙，李淑芹

（山东省淄博市水利勘测设计院，255020，淄博）

钢坝闸是一种新型景观水闸，具有景观效果好、自动化程度高、使用寿命长等特点。在以往河道景观蓄水工程建设中，多跨低水头或单跨高水头钢坝闸应用比较广泛。从项目区实际出发，以山东淄博孝妇河综合治理为例，对多跨高水头大型钢坝闸设计过程中需要注意的问题总结探讨，为类似工程设计提供参考。

大型钢坝闸；多跨度；高水头；孝妇河综合治理；淄博

一、工程概况

淄博经济开发区位于张店区西部，是1992年经山东省人民政府批复建立的外向型工业加工区。根据当前淄博转型升级、跨越发展的需要，立足“十三五”发展规划，2015年淄博市委、市政府决定重新规划建设开发区，将其建设成为以健康产业、机电装备、电子商务、文化创意为主导的高端产业集聚区、产城融合样板区。

孝妇河是淄博市母亲河，自南向北从开发区中央穿过，综合治理该段河道对开发区经济发展、环境改善具有重要作用。开发区孝妇河综合治理工程规划将现状橡胶坝拆除，对河道进行扩挖，形成蓄水湖，湖区面积约210亩 (1亩=1/15 hm2)，蓄水量约56万m3。新建挡水建筑物——钢坝闸位于现状橡胶坝下游约500m处，设计挡水高度5.5 m，共3跨，单孔净宽27 m，闸室总宽93 m。河道治理标准为50年一遇，钢坝闸过流能力为1 285 m3/s，工程规模属于大（2）型。从挡水高度及跨度综合评价，该工程规模在山东省尚属首例。

二、闸型比选

根据工程特点，为增加湖区景观效果，新建挡水建筑物对钢坝闸、气动盾形闸和橡胶坝进行了比选。各建筑物主要优缺点见表1。

通过以上比较可知：钢坝闸方案具有工程造价较低、使用寿命长、技术较成熟、运行管理方便等优点，本工程选用钢坝闸方案是合适的。

三、工程布置

钢坝闸是一种新型可调控溢流坝，适用河道孔口较宽（10～100 m）而水位差比较小（1～6 m）的工况，可形成人工瀑布景观效果。

钢坝闸由土建结构、带固定轴的钢性坝体、驱动装置设备等组成。孝妇河新建钢坝闸由上游连接段、铺盖、闸室、消力池和下游连接段等5部分组成，顺水流方向总长100.2 m，其中上游连接段10 m，铺盖段20 m，闸室段19 m，消力池段15 m，海漫26 m，防冲槽10.2 m。

钢坝闸闸室为C30钢筋混凝土结构，闸室总宽93 m，单孔净宽27 m，3跨净宽共81 m。钢坝闸主轴位于底板中心线上游2.2 m处，闸底板顶高程为27.7 m。闸室上游底板厚3.7 m，下游底板厚2m，其下铺设0.1m厚C15混凝土垫层。钢坝闸挡水高度5.5m，由门叶、底转轴、铰座、防水套埋件、驱动装置、底轴止水、门侧止水及铰座止水等部分组成，驱动室位于闸墩内，底板上下游端部各设宽1m、深1.0m的齿墙。闸墩为箱形结构，内设液压启闭机，中墩上下游为圆弧结构，半径为3m，中墩总宽6m，墙厚0.8m，边墩总宽4.6 m，墙厚0.8m，墙顶高程为34.325m。在边墩内侧设大理石栏杆，高1.1m。

表1 挡水建筑物方案比选

四、大型钢坝闸设计要点及心得

1.闸基基础处理设计

根据地质勘探报告，新建钢坝闸地段土层共有8层，设计底板高程位于第四层细砂层，中等透水，施工中易受扰动，对钢坝闸基础不利。由于设计底板下砂层厚度在1～3 m间，为防止闸基产生渗透破坏，在距离钢坝闸底板上游3 m处及钢坝闸上游齿墙底，设两道水泥土搅拌桩防渗墙，水泥土搅拌桩直径0.8 m，间距0.5 m，防渗高度17 m。

除了进行防渗处理，还应特别注意大型钢坝闸底板的分缝，需要核算中控室及侧控室底板的沉降差，对基础进行沉降处理。经计算，两块底板的不均匀沉降差为1.2 cm，超过钢坝主轴间隙5 mm的要求，运行中会对底轴产生破坏，因此对地基进行了水泥土搅拌桩处理。水泥土搅拌桩桩直径0.5 m，设计底高程同防渗底高程，要求桩身水泥土无侧限抗压强度标准值不小于1.5 MPa，闸基地基承载力要求不低于160kPa。

2.控制大体积混凝土水化热产生的温度裂缝

钢坝闸闸室上游底板厚3.7 m，下游底板厚2m，为大体积混凝土结构。由于受到水泥水化热集中释放的影响，混凝土内部温升较快，当内外温差较大时，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，在闸室底板和控制室混凝土中掺加氧化镁膨胀剂，氧化镁膨胀剂在水化过程中产生体积膨胀，补偿水泥基材料的收缩，是防止混凝土收缩开裂的有效措施。另外，为降低水化热，施工中可采取布设冷却管、夜间施工等方式。

3.钢坝闸液压启闭机的布置

钢坝闸靠液压启闭机启闭，目前主要有两种布置形式。一种是布置在底板前端，利用拉力使闸门挡水，一种是布置在底板后端，利用推力使闸门挡水。启闭机轴受拉时不易使压杆失稳，受压时不易漏油。对于大型水闸，由于启闭力比较大，液压启闭机宜布置在底板后端，以推力为主。

4.钢坝闸止水布置

底板止水布置：为防止底板间产生渗透破坏，在底板分缝处采用了T3型紫铜止水和652型三元乙丙橡胶止水两种止水。由于钢坝闸闸室底板顺水流方向不等厚，施工中应尤其注意止水的布置。在底板厚度变化处，止水位置也应相应变化，止水不得截断。

控制室壁板止水布置：本闸挡水高度5.5m，控制室顶高程高于正常蓄水位1.1m，控制室后端最大高度达8.4 m，控制室壁浇筑混凝土时很难一次成型，为防止二次浇筑时造成控制室壁渗漏，设计在控制室壁内设钢止水。

5.采用景观手段，增加景观效果

对于大型钢坝闸，受钢坝闸设备布置影响，会造成中控室及侧控室厚度大，对河道景观产生一定影响。为与湖区周边景观相协调，在景观设计上下功夫，如在墩顶设景观平台、景观造型等，闸墩采用彩色混凝土等，在视觉上减小大体积控制室对景观的不利影响。

6.完善观测、监测设施

为保证大型钢坝闸安全运行，在设计中安装自动化监测系统，包括水位标尺、测压管等。

五、结 语

钢坝闸是一种新型景观水闸，近年在河道治理过程中的应用日益广泛。经过几代产品的更新改进，钢坝闸优点日益突出。通过淄博开发区孝妇河综合治理工程中的设计实践，总结了大型钢坝闸设计中的难点及重点，希望能为类似多跨度、高水头钢坝闸设计提供有益参考。

责任编辑 郑 爽

Application of large steel bar brake in comprehensive harness of city river courses——a case study of Zibo in Shandong Province//

Wang Ning,Wang Jinlong,Li Shuqin

Steel bar brake is a new kind of landscape water gate that not only creates a nice scenery but also has features of highly-automatic and a long service life.In the construction of traditional water storage works as a scenery along the river course,it prefers to use steel bar brakes with multi-span low heador single span high head.By doing case study on Xiaofu River in Zibo of Shandong Province,a summary of key areas need to be emphasized during the design of multi-span high head and large steel bar brake are discussed,so as to provide experiences for other similar projects.

large steel bar brake;multi-span;high head;comprehensive harness of Xiaofu River;Zibo

TV663+TV85

：B

：1000-1123（2017）08-0048-02

2017-02-17

王宁，工程师。