淺談鋼壩在德州市景觀水閘中的應用

于 芳，吳金磊，李海洋

（德州市水利勘察設計研究院，山東 德州 253014）

為適應德州市陵縣開發區的總體規劃，開發陵縣旅游資源，攔蓄新隔津河水庫水，實現德州市陵縣開發區水系與景觀結合的目標，修建了德州市陵縣一中景觀水閘工程。該工程位于德州市陵縣開發區新隔津河上，北臨104國道，南靠陵縣一中，距上游新隔津河水庫約500 m。

1 工程概況

德州市陵縣一中景觀水閘閘室部分總長37.81 m，寬15.2 m，閘底板高程12.60 m，閘墩頂高程18.00 m。閘室由2個底橫軸翻轉鋼壩組成，兩鋼壩之間距離22.73 m，鋼壩閘門尺寸為8m×4.7m。正常運行時，上游設計水位約16.6 m，下游設計水位約為15.6 m；上閘首底板上接鋪蓋15m，連接翼墻為弧形翼墻，上接護坡為M10漿砌塊石護坡；下閘首底板連接排水反濾層3 m，后接消力池15 m、護坦15 m，連接翼墻為弧形翼墻，后接護坡為M10漿砌塊石護坡。距離閘室中心，上下游100m處分別設置1個信號燈和4個系船柱，便于船舶停靠。通過上下閘首的閘門底軸轉動來調節兩側設計水位，既解決了水位高差問題，又能滿足通水通航要求，保證了水系連通工程的順利實施。

2 方案比選

水閘型式的選擇，結合當地地形、地質、河道特性、施工管理等因素因地制宜地綜合考慮。初步選定底橫軸翻轉水閘和橡膠壩兩種方案。下面從幾方面分析比較。

2.1 使用壽命

底橫軸翻轉閘門是由鋼板焊接并進行防腐處理而成，閘門底支鉸中采用了特殊的自潤滑材料，能在水下運行若干年無需加注潤滑油，且不會發生銹蝕，設計使用壽命可達50～60年。橡膠壩的使用壽命大約為 10～15年。

2.2 運行情況

1）橡膠壩的壩體升降需通過充水（氣）或排水（氣）來完成，需占用大量的時間；底橫軸翻轉閘門是用電液一體式啟閉機來控制（啟閉速度為1～2 m/min），僅需3～5 min即可完成閘門的啟閉，突發洪水時能確保及時泄洪。

2）由于橡膠壩容易出現泄漏問題，需要經常性的充水（氣），否則會出現自動塌壩的現象；而底橫軸翻轉閘門配備了液壓鎖定裝置，當閘門開啟、關閉或調節水位時都不會發生自動塌壩的現象。

2.3 安全可靠性及占地問題

橡膠壩須建水泵房或供氣站，管路較復雜，因而需建穩壓池和二層以上的管理房，占地耗資大；底橫軸翻轉閘門只需配備2臺電液一體式啟閉機，結構簡單、操作方便、無外露油管及泵站等附屬設施，只需一層的控制室即可，外觀可根據環境條件設計。有時還可配備手動應急裝置，在斷電時可手動啟閉閘門，因而提高了安全性、可靠性。

2.4 冰凍問題

橡膠壩冬季須做好刨冰工作，春季須防冰凌溢流；底橫軸翻轉閘門冬季只需降低閘門高度，冰層就會從閘門上方通過，從而有效地緩解水結冰時膨脹度，閘門不會受到任何的破壞。

2.5 淤積、防腐問題

底軸翻轉閘門是一種新型景觀門，閘門門葉圍繞底橫軸軸心旋轉，啟閉時底止水橡膠壓在底軸的表面，淤積不會影響閘門的正常運行。對底橫軸翻轉閘門表面進行熱噴鋅，鋅層附著力極強，河流中一般的雜物不會對其造成破壞。

2.6 行船問題

該工程有行船要求。橡膠壩雖然壩頂可以溢流，卻不能行船；而底橫軸翻轉閘門通過底橫軸旋轉，可實現閘門90°翻轉，能滿足行船要求。

經綜合考慮，按照經濟合理、技術可行、運行可靠、管理方便的原則，確定選擇底橫軸翻轉閘門。

3 底橫軸翻轉鋼壩的構成及工作原理

該工程一組鋼壩是由底橫軸翻轉閘門（長×寬：8 m×4.7 m）和兩臺液壓啟閉機組成。

3.1 底橫軸翻轉閘門構成

底橫軸翻轉閘門是一種新型景觀液壓驅動式閘門，它由門葉、底橫軸（固定在門葉底部）、多個底支座、軸承（具有自潤滑）、底止水封、側止水封、曲柄拐臂、底軸與閘室之間的防水套裝置、液壓驅動裝置以及液壓鎖定裝置等組成。

3.2 底橫軸翻轉閘門工作原理

底橫軸翻轉閘門的受力結構從常規閘門的橫主梁變為與孔口跨度無關的縱向懸臂主梁受力結構，門葉的懸臂固定端與底橫軸連接，閘門的啟閉由2臺電液一體式啟閉機直接驅動底軸旋轉。底橫軸的兩端穿過閘墻外伸，其外伸端曲柄拐臂與電液一體式啟閉機連接，啟閉機庫位于兩側閘墩內，底橫軸與閘墻之間有水封裝置，河道內的水不會滲入啟閉機庫。通過控制閘墩兩側的電液一體式啟閉機的轉動來驅動底橫軸作90°的旋轉，從而實現閘門的啟閉，能有效保證河道的蓄水、溢流、泄洪、行船等。

3.3 液壓啟閉機構成

啟閉機由液壓油缸、油泵、儲油箱、濾油器、電動機、集成閥組等組成。使用時只需操作控制柜接通控制電源，便使活塞桿做往復運動，實現啟閉。

4 結語

底橫軸翻轉鋼壩是一種新型的景觀液壓驅動式鋼壩，無普通水閘所需的上部結構，故河道景觀效果佳，無礙風景和通航；而且操作（維護）方便快捷、啟閉靈活，閘門開度無級可調、方便調度，啟閉設備較隱蔽，不會對原有河道的景觀造成不利影響。陵縣一中景觀水閘工程集補水、排澇及旅游觀光等功能于一體，對水質、景觀等方面的提升將發揮重要作用，成為親水、近水、人水和諧相處的好場所。