氣盾壩在玉龍湖氣盾景觀壩中的應(yīng)用

【摘要】氣盾壩作為一種新型擋水結(jié)構(gòu)，其在具體應(yīng)用過程中不僅具有鋼閘門的優(yōu)勢，同時(shí)也具有橡膠壩的優(yōu)點(diǎn)。目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在景觀壩工程中，并且從實(shí)際應(yīng)用情況來看取得了不錯的應(yīng)用效果，但是還存在一定問題，因此要加強(qiáng)對該方面問題的分析與研究。

【關(guān)鍵詞】氣盾壩；景觀工程；應(yīng)用分析

通過多年工程的建設(shè)實(shí)例可以發(fā)現(xiàn)，不同的壩體在建設(shè)過程中存在的各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。例如，水泥翻板閘經(jīng)過長時(shí)間的應(yīng)用，將會導(dǎo)致漂浮物卡掛造和泥沙堆積導(dǎo)致閘門無法關(guān)嚴(yán)，啟動與關(guān)閉將變得更加困難；鋼板閘的建設(shè)成本較高；橡膠板的安全性較低，并且壽命較短，這些缺點(diǎn)將會導(dǎo)致氣盾景觀壩的施工面臨較大困難，因此需要一種綜合各種優(yōu)點(diǎn)的壩體，解決原壩體的各種缺點(diǎn)。

1、工程概況

德江縣濕地公園玉龍湖氣盾景觀壩工程總投資0.45億元在城南新區(qū)新建的人工湖，該工程項(xiàng)目是我縣2013年實(shí)施的重點(diǎn)項(xiàng)目工程之一。由景觀壩、堤防、音樂噴泉、控制中心等組成，縣水務(wù)局組織實(shí)施。該工程自2013年3月1日開工建設(shè)，12月31日正式完成，建設(shè)工期6個月，現(xiàn)已建成河道防洪堤1.49千米，景觀壩7座（其中：重力滾水壩5座、新型氣盾景觀壩1座、迷宮壩1座、新型氣盾壩閘門中心控制系統(tǒng)）、管理房（音樂噴泉正在比選方案），通過防洪堤和景觀壩的建設(shè)，對城南新區(qū)玉溪河河道治理約2千米，形成人工湖面積約19.8萬平方米（主湖區(qū)從虹橋下2#壩至4#壩之間約8.7萬平方米）。

2、氣盾壩的技術(shù)優(yōu)勢

2.1 成本低、工期短

氣盾壩的建設(shè)成本要比混凝土壩、鋼壩閘更低，并且在具體建設(shè)過程中，不需要建設(shè)大量的工作橋、中墩、支墩等結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)簡單，同時(shí)在安裝現(xiàn)場并不需要大量的作業(yè)人員，以及大型的吊裝機(jī)具。安裝周期短，可以有效縮短河道作業(yè)工期，在施工中避開降雨危害。

2.2 運(yùn)行安全性高

氣盾壩本身是一種剛?cè)嵯酀?jì)的結(jié)構(gòu)，對其進(jìn)行應(yīng)用可以使不確定的水環(huán)境得到緩解。同時(shí)，氣盾壩不需要水橡膠壩強(qiáng)排、鋼壩閘液壓系統(tǒng)等，因此，在具體應(yīng)用過程中不會因?yàn)閿嚯娫驅(qū)е滤洳怀浞只蛘邏误w塌落不下的危險(xiǎn)情況。并且，在結(jié)構(gòu)上設(shè)置了手動啟動，可以通過電動和手動兩種方式將壓縮的空氣排除，從而確保泄洪工作的順利進(jìn)行。

2.3 提高了擋水能力

一般來說，水泥翻板閘設(shè)計(jì)擋水高度小于5m，自動開啟水位高度小于0.5m；橡膠板的擋水高度都不超過5m，壩頂逆流作為小于0.5m。而從氣盾的實(shí)際應(yīng)用情況來看，其擋水高度已經(jīng)超過了10m，在具體設(shè)計(jì)上并不會像翻板閘、橡膠壩一樣受擋水高度限制，這使氣盾壩的擋水高度得到了進(jìn)一步提升。

3、氣盾壩在玉龍湖氣盾景觀中應(yīng)用的先進(jìn)性

3.1 超前設(shè)計(jì)理念，先進(jìn)科技手段

通過采用超前的設(shè)計(jì)理念和先進(jìn)的科技手段，不僅為城鎮(zhèn)河道景觀氣盾壩建設(shè)作好準(zhǔn)備，也為城鎮(zhèn)化建設(shè)需求提供了服務(wù)，取締傳統(tǒng)的橡膠壩、混凝土壩，改善以往橡膠壩、混凝土壩中的缺陷、運(yùn)行等不足。其中鋼閘門采用美國的設(shè)計(jì)理念，在我國長沙市進(jìn)行指導(dǎo)生產(chǎn)、加工完成后運(yùn)用于本項(xiàng)目；氣囊采用先進(jìn)科技成果，從美國進(jìn)口，氣囊由內(nèi)、中、外三層組合而成，內(nèi)層為聚酯纖維強(qiáng)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。通過研究對比，無論是材料組成還是物理機(jī)械性能均存在較大差異，均比傳統(tǒng)的橡膠壩氣囊要耐用，因此橡膠壩的壩袋無法替代氣盾閘門的氣囊。

3.2 自動氣動控制系統(tǒng)

自動氣動控制系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、干燥機(jī)、前后濾清器、儲氣罐、控制閥件、控制傳感器、管道、附件等。我們對這些設(shè)備國產(chǎn)化的可行性進(jìn)行了深入研究。經(jīng)比較，空壓機(jī)、干燥機(jī)、前、后濾清器、儲氣罐均可采用國內(nèi)生產(chǎn)英格索蘭公司的產(chǎn)品，不但能保證質(zhì)量，而且還能大幅度降低投資。控制閥件、控制傳感器等，目前國內(nèi)同類產(chǎn)品質(zhì)量還無法滿足工程要求，因此采用進(jìn)口產(chǎn)品。

3.3 氣動閘維持河道凈寬，過流能力強(qiáng)，確保汛期安全度汛

氣動閘不需要中間閘墩連接，對河道寬度不受限制，組合式的結(jié)構(gòu)可任意延長，適用于不同跨度的河道。氣動閘在整個河道寬度范圍內(nèi)可完全倒伏，可實(shí)現(xiàn)大流量高效泄水。氣動閘翼形門體和閘底膠鏈的設(shè)計(jì)亦使得泥沙、樹枝、冰塊、浮木及其它雜物容易流過，不會造成阻塞。氣動閘的門體加筋板兼導(dǎo)流功能，可平順?biāo)鞑p少沖刷。

3.4 安全性能高

設(shè)備安全：埋件及充氣管路為不銹鋼材料，氣袋壽命50年以上高分子材料，閘門熱噴鋅加封閉漆，空氣壓縮站系統(tǒng)為優(yōu)質(zhì)知名品牌產(chǎn)品。充分考慮的安全系數(shù)，保證了設(shè)備安全。氣動閘優(yōu)化模塊設(shè)計(jì)，其整體材料制造要求質(zhì)量高。氣動閘完全倒伏不影響泄洪，特別對因洪水泛濫時(shí)引發(fā)的斷電，仍可通過手動緊急排放氣袋內(nèi)空氣實(shí)現(xiàn)安全泄洪。泄洪后，即使閘門上沉積污泥等雜物，仍不影響其正常運(yùn)行。

4、玉龍湖氣盾壩施工

4.1 管理總則

為有效控制氣動盾形閘門安裝過程中的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保工程質(zhì)量，結(jié)合工程實(shí)際，按照相關(guān)安裝規(guī)范進(jìn)行氣動盾形閘門安裝。

4.2 氣動盾形閘門系統(tǒng)安裝技術(shù)要求

4.2.1 安裝范圍及內(nèi)容

氣動盾形閘門系統(tǒng)安裝包含埋件、鋼閘門、氣袋、電氣設(shè)備及試運(yùn)轉(zhuǎn)等全部分為5個單元安裝目錄。工作內(nèi)容包括設(shè)備的運(yùn)行、卸車、開箱檢查驗(yàn)收、出庫、保管、組裝、安裝、清場以及為完成安裝、試運(yùn)轉(zhuǎn)所必須的各種臨時(shí)設(shè)施的制作、安裝。

4.2.2 安裝前的檢查和清理

（1）安裝前的檢查

在進(jìn)行各項(xiàng)設(shè)備及氣袋安裝前，應(yīng)按施工圖紙規(guī)定的內(nèi)容，全面檢查安裝部位的情況，設(shè)備構(gòu)件以及零部件的完整性和完好性。對重要構(gòu)件和部件必須進(jìn)行預(yù)拼裝進(jìn)行檢查。

①埋件埋設(shè)部位一、二期混凝土結(jié)合面必須進(jìn)行鑿毛處理并沖洗干凈；預(yù)留插筋的位置、數(shù)量必須符合施工圖紙要求。

②按施工圖紙逐項(xiàng)檢查個安裝設(shè)備的完整性。

③逐項(xiàng)檢查設(shè)備的構(gòu)件、零部件的損壞和變形情況如因外界原因造成個別部件變形或損壞的，要及時(shí)更壞其部件材料。

5、氣動盾形閘門系統(tǒng)的安裝要求

5.1 埋件安裝

氣動盾形閘門埋件主要包括主錨栓、

安全控制帶錨栓、楔形角鋼和跟不角鋼安裝，安裝過程中必須滿足以下要求；

（1）閘墩板面與水平面垂直，保證表面平整，誤差應(yīng)控制在2mm之內(nèi)，兩側(cè)閘墩板安裝距離偏差應(yīng)控制在5mm之內(nèi)；

（2）錨定螺栓應(yīng)垂直定位，偏斜大于3mm；

（3）埋件就位調(diào)整完畢，必須與一期混凝土中的預(yù)留錨栓或錨栓板焊牢，主錨栓之間間距誤差不得超過2mm。同時(shí)，嚴(yán)禁將加固材料直接焊接埋件的工作面；

（4）埋件安裝完畢后，應(yīng)對所有的工作面進(jìn)行清理，門槽范圍內(nèi)影響閘門安全運(yùn)行的外露物必須清除干凈，同時(shí)對埋件的最終安裝精度進(jìn)行復(fù)測。圖2為預(yù)埋件的反復(fù)測量校正。

5.2 鋼閘門的安裝

鋼閘門必須按照施工圖紙要求進(jìn)行安裝，采用吊車進(jìn)行對門體單一進(jìn)行吊裝；閘門安裝完畢后，應(yīng)及時(shí)清除埋件表面和門葉上的所有雜物，然后進(jìn)行擰緊螺栓，對主錨栓擰緊單次必須由一組人統(tǒng)一完成，確保每次擰緊的力度、位置等均衡，依次反復(fù)進(jìn)行擰緊加固后再對閘門升起、降下，反復(fù)數(shù)次，同時(shí)閘門倒伏平穩(wěn)后再對螺帽進(jìn)行擰緊。

此外，工程建設(shè)中應(yīng)用氣動閘，其施工周期短，通常在2-3月內(nèi)就可以完成工程施工。并且自身不需要啟動和關(guān)閉設(shè)備，土建的地基簡單，成本低。氣動閘模塊花錢設(shè)計(jì)，不僅制造方便，而且在具體安裝過程中省時(shí)省力，縮縮短了氣動閘建設(shè)周期，這也是氣盾壩在玉龍湖氣盾景觀中得到應(yīng)用的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。

結(jié)束語

目前國內(nèi)水利工程中的大跨度閘門實(shí)例較少，氣動盾形閘門即可用于河道、水庫，又可用于海堤、人工景觀、引水灌溉、防旱排澇和已有的大壩加高、加寬等水利工程中，對其的合理應(yīng)用，為大跨度水利閘門建設(shè)提供了新思路，并且取得了不錯的成績，得到了人們的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)：

[1]池麗敏，胡崢嶸，蘇琴. 氣盾壩在長治市黑水河治理工程中的應(yīng)用[J]. 城市道橋與防洪，2016，10：96-97+13.

[2]劉國民，孫云峰，耿長興. 雙氣囊氣盾壩工作狀態(tài)仿真基礎(chǔ)[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2016，11：68-70+105.

[3]白手平. 橡膠壩在河道治理工程中的應(yīng)用研究[J]. 河南水利與南水北調(diào)，2017，01：70-71.

[4]馬勇. 氣盾壩綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J]. 河南水利與南水北調(diào)，2015，04：36-37.

作者簡介：全偉（1964-）男，本科，貴州德江人，苗族，高級工程師，主要從事水利工程建設(shè)管理。