氣盾閘在淄博孝婦河綜合整治中的應用

郭慶華，張吉祥

（1.山東省水利勘測設計院，山東濟南 250014；2.淄博市水利局，山東淄博 255000）

氣盾閘在淄博孝婦河綜合整治中的應用

郭慶華1，張吉祥2

（1.山東省水利勘測設計院，山東濟南 250014；2.淄博市水利局，山東淄博 255000）

本文介紹了一種新型擋水結構—氣盾閘，結合在淄博孝婦河綜合治理中的應用，說明了它的組成及運行方式，是生態河道河道景觀設計的一種實用、美觀的擋水結構類型。

氣盾閘；生態河道；綜合整治

孝婦河黃土崖段河道綜合治理工程東起北京路孝婦河橋，西至濱博高速公路，長度為6.65 km。工程按100年一遇洪水標準設計，治理段設計洪峰流量為1 518.0 m3/s。為在河道主槽內形成連續水面，在濱博高速孝婦河大橋上游約250 m處（河道樁號5+493）新建1座氣動盾形閘壩，閘室凈寬100 m，順水流方向總長86.5 m，閘門高5.0 m，底板高程33.5 m，設計蓄水位38.30 m。

1 氣盾閘的結構原理

氣動盾形閘門系統是利用空氣壓縮原理，通過氣囊充氣與排氣，使鋼閘門升起與倒伏，以維持特定的水位高度。允許閘頂溢流。閘門全開時，門體全部倒臥在河底，可高效泄水，不影響景觀和通航。閘門全關閉時，可以蓄水，超過設定水位時，可形成溢流景觀。

2 氣盾閘系統組成

氣盾閘包括閘門系統和氣動系統。閘門系統由門體、埋件和氣囊組成；氣動系統由壓縮空氣站、閥件、傳感器、管道及附件組成。

1）門體。門體為鋼構件,閘門靠自重和上游水壓倒伏，倒伏后鋼板覆蓋氣囊，門體靠氣囊頂升，全升起時與水平面夾角65°左右。為防止下游側水位較高時閘門向上游側傾倒，門體設有強化型可折疊式安全抑制帶。

2）不銹鋼埋件。充氣氣囊與支撐結構的連接是氣動閘門的核心技術，主要是通過預埋件與基礎連接為一體。根部角鋼、主錨定螺栓、楔部角鋼等固定在河床基礎上，調整到位后澆筑混凝土。

3）氣囊。氣盾閘門的氣囊由內、中、外三層組合而成，內層為聚酯纖維強化的合成橡膠，中層橡膠為單體合成橡膠，外層為抗臭氧及紫外線的混合物橡膠。囊袋采用進口高分子材料制成,采用整體硫化工藝，實現高強度無縫對接。其脆性溫度：小于-65℃；防熱耐老化大于100℃。

3 工程設計

本工程設計閘門最大擋水高度為5 m，溢流高度0.3 m，雙氣袋寬4.0 m，升起角度約為52°。氣囊滿負荷擋水工作時壓力0.2 MPa。

閘門門體采用Q345B碳鋼，熱噴鋅加封漆進行防腐處理；閘門標準單元寬度為2.5 m，將4個標準閘門剛性連接為1跨，單跨寬10 m，共10跨，跨間采用聚酯纖維強化的合成橡膠連接。

閘門止水：強化鋼板兩側設有螺栓孔，兩側閘墩內預埋有止水座板，相鄰鋼板間通過安裝橡皮板實現止水，兩側止水通過預壓實現。由于門體分節較多，因此對止水要求很高。氣動盾形閘門分區控制，門體分區處采用P型橡皮止水，靠水壓形成密封；不分區處采用條形橡皮，依靠壓板壓緊在面板上。兩端側向止水為P型止水，與閘墩板形成密封。水封材質選用聚酯強化橡膠。

閘門自控單元系統：是氣動盾形閘設備配套的一套自動化系統，包括氣囊充排氣控制系統，氣囊壓力、充氣口壓力及進氣口壓力監測系統，水位監測系統，閘門開啟高度及角度監測系統等，該閘門自控單元系統要與自動化控制中心系統相銜接，達到互聯互通的目的。

4 運行方式

閘門的操作完全采用自動化進行控制，分為手動模式和自動模式兩種，可通過手動現場操作控制，也可通過PLC自動控制閘門開啟和倒伏，提供遠程控制端口，可實現遠程控制。

在自動模式下，自觸摸屏設置水位，并設置水位感應帶，本工程水位感應帶設置為閘門高度加上允許最大閘頂水深0.3 m，確定為38.80 m，當上游水位高于設置水位時閘門自動倒伏排水。

PLC通過傾斜儀讀取閘門角度,通過水位計讀取水位,可以流量模式控制,也可控制在特定的水位高度。

閘板處于最高位時閘頂允許過水最大高度為0.3 m，此時閘頂過流量最大為22.49 m3/s，當上游來水超過22.49 m3/s時，需要對氣動盾形閘倒伏，當上游來水量達到100年一遇洪水流量1 518 m3/s時，氣動盾形閘需完全倒伏。

5 結語

氣盾閘利用充氣氣囊支撐盾板擋水，氣囊排氣后塌壩，氣囊臥于盾板下，可避免河道砂石、冰凌等對壩袋的破壞；氣囊內填充介質為氣體，塌壩迅速；各個部件均為預制部件，安裝工期短；盾板及氣囊模塊化，便與修復。

（責任編輯 遲明春）

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1009-6159（2017）-04-0043-01

2016-02-22

郭慶華（1972—），男，高級工程師