探討航運中對橡膠壩船閘樞紐工程的有效應用

陶長波 黃翀

摘 要：本文以北方某河為例，就其橡膠壩船閘樞紐工程予以設計，通過對該工程規模及布置進行分析，就橡膠壩工程及船閘進行設計，而后對該工程樞紐運行狀況予以分析。

關鍵詞：膠壩；船閘；應用

1 提出方案

近些年來由于北方大部分地區均處于干旱少雨狀態，即便是各年汛期，在具體降水量方面也逐年減少，至此，該河河內水量也隨之銳減。由于該河道在50年一遇洪峰最大流量為2200m3/s，因此，該工程建設的最大目標為在行洪安全狀況下，對城市經濟適當進行開發，并對城市現有環境實施美化。該工程通過與下游已經完成建設的橡膠壩，至此期間相應航線予以開通，至此，便形成了沿河情況下集休閑娛樂及旅游觀光于一身的城市環境發展構建。該工程在設計之初便要求，不僅要蓄泄自如，即對河道相應泄洪能力不造成影響，且還可對船只通航需求給與滿足，而于非行洪期間也可予以正常使用。

按照上述要求，經多種方案對比研究，且實施各方面優化設計，最終選擇船閘樞紐聯合橡膠壩應用方案。就該工程所應用橡膠壩而言，其不僅施工時間短，且止水效果好、造價低及結構簡單。橡膠壩塌壩不限水，另外，便于管理運用及壩袋起落靈活，因此，其更加適合于本工程應用，另外，采用液壓直推啟閉系統相應人字鋼閘門船閘予以配合使用，則可對船只在通航方面相應需要給與較好滿足。

2 工程規模及相應布置

該工程船閘及橡膠壩樞紐工程總長為95m，而該工程橡膠壩實為一種斜坡雙錨且固充形式水壩，其高度為3.6m，在設計時，設定其正常蓄水深度為4m，該壩在長度上為75m；而船閘設計長度和寬分別為28m和5m；該工程限控通航最高水深為4.6m。該樞紐工程依據50年一遇相應防洪標準，設定其洪水流量為2200m3/s，且以此對塌壩泄洪進行設計。該工程樞紐總共分為3段予以布置，從左至右分別為船閘、魚形島及橡膠壩。為就泥砂對壩袋底部淤埋進行預防，而對壩袋造成磨損，且就下游河水對壩體所造成影響予以避免，則橡膠壩底板在設計時，高河底為0.6m，其厚及底板長分別為1.2m和13m，于其上游和下游分別設置小齒墻，且均伸入河底，深度為2.0m和1.5m，于底板上游側，將硅鋪蓋予以布置，長和厚分別為30m、0.5m，而在下游則布置消力池，長及深分別為20m、1m。該工程船閘閘室段設計寬度及長度分別為6m、29m，于其上游側長則布置進口鋪蓋段，長度為30m，至此，便可與橡膠壩部分在布置上形成一體，而位其下游側，則將長及深分別為10m和0.5m消能段進行布置。而該工程中的魚形島長及寬分別為116m和12m，至此，便可將船閘與橡膠壩相連接。

3 橡膠壩工程設計

3.1 壩袋設計 該工程壩袋選為充水式壩，壩袋相應高度為3.5m，于壩底板上固定雙錨，而其兩端則采取1：2斜坡式予以連接，該壩在底長及頂長分別為61m和75m。通過將壩袋的造價及帆布強度予以綜合考慮，并在將安全系數予以留足狀況下，依據國內相關橡膠壩建設經驗，則將壩袋在內外壓比方面設定為1.25。依據如下公式進行計算：，在公式中，表示為水密度；表示為壩袋袋高度。則表示為壩袋內壓水頭。經過計算可知，壩袋壁拉力45.92kN/m。依據壩袋相應徑向拉力，則可對壩袋材料予以選擇，即為三層錦綸帆布及四層氯丁橡膠，其總體厚度則為8.4mm，將這些材料于工廠內實施一次性拼接熱壓成型。另外，壩袋相應技術指標見表1。

3.2 壩袋錨固 壩袋錨固乃是該工程設計及施工當中的關鍵環節，所選用錨固方法好壞，則對橡膠壩在維修、安裝及安全方面的難易具有直接影響。通過方法的綜合比較，最終選擇鋼筋極模塊擠壓式錨固方法，錨固槽上口及下口寬分別為32.6cm和39.71cm，其深為30cm。為促使錨固在強度及精度方面得以保證，則于錨固槽周邊，運用二期硅實施澆筑操作，并采用鋼筋對其進行加固。為促使壩型更為美觀，且在保持水流平順狀況下，對壩袋在有效高度方面不予降低，則將兩端邊坡上相應最高的錨固線，與壩頂高度相比，增高0.2m。

3.3 控制系統 該壩體所選用的是一岸供排水，而于左岸則設置有排水泵房及供水穩壓水箱。整個壩袋總容量則為1555m3，水井為其充水水源，且運用穩壓水箱實施供水操作，將充水時間設計為3～6h；在排水方面，則采用機排結合自排，依據該河段設計為50年一遇的排洪標準，因此，壩袋在排空時間方面確定為1h。

4 閘室段設計

4.1 閘室段設計 該設計閘室長及寬分別為17.3m和6m，且于上游和下游，則分別將長及寬為5.7m和5m閘首段予以布置。對于閘墻兩側而言，則均為鋼筋硅懸臂式結構；而于閘墻上，則將系船鉤予以設置；而上閘首和下閘首左右，均有船閘相應輸水系統予以設置，主要為消能段、輸水廊道及閥門段等。輸水廊道相應斷面面積約為0.41m2，所采用鋼管內徑為50cm，輸水閥開動時間為45s。

4.2 閘門 無論是船閘下閘首還是上閘首，均運用的是人字鋼閘門，閘首寬為5m，門扇軸線相應傾角則為α=22.6°，閘門門體高寬為4.5m×3.08m，水頭為4m，各門重量為3.6t。驅動為推拉式油壓啟閉機。

4.3 閘門液壓啟閉系統 本次設計啟閉系統所采用的是箱體集成塊式裝置，，船閘依據左右兩側，均將一套液壓系統予以安裝，油壓設計為4Mpa，運用160油缸，其行程時間70s。

5 工程樞紐運行狀況

該橡膠壩船閘工程樞紐動工于2010年，且于2011年啟用，4年以來總體運行良好，通過充壩蓄水操作，使河道形成寬為33.76hm2水面，且將兩岸河堤進行了綠化，并于沿岸設置有河濱游泳場等，且開辟了此段航線，可知該地區相應各點，航線長度為4.89km。

參考文獻：

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[2]陳維康，潘自恒.橡膠壩改擴建工程中若干問題的設計探討[J].水利規劃與設計，2010（3）：74-75.