氣盾壩在玉龍湖氣盾景觀壩中的應用

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

【關鍵詞】氣盾壩；景觀工程；應用分析

通過多年工程的建設實例可以發(fā)現，不同的壩體在建設過程中存在的各自的優(yōu)點與缺點。例如，水泥翻板閘經過長時間的應用，將會導致漂浮物卡掛造和泥沙堆積導致閘門無法關嚴，啟動與關閉將變得更加困難；鋼板閘的建設成本較高；橡膠板的安全性較低，并且壽命較短，這些缺點將會導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)點的壩體，解決原壩體的各種缺點。

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，該工程項目是我縣2013年實施的重點項目工程之一。由景觀壩、堤防、音樂噴泉、控制中心等組成，縣水務局組織實施。該工程自2013年3月1日開工建設，12月31日正式完成，建設工期6個月，現已建成河道防洪堤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，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、氣盾壩的技術優(yōu)勢

2.1 成本低、工期短

氣盾壩的建設成本要比混凝土壩、鋼壩閘更低，并且在具體建設過程中，不需要建設大量的工作橋、中墩、支墩等結構，設計簡單，同時在安裝現場并不需要大量的作業(yè)人員，以及大型的吊裝機具。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 運行安全性高

氣盾壩本身是一種剛柔相濟的結構，對其進行應用可以使不確定的水環(huán)境得到緩解。同時，氣盾壩不需要水橡膠壩強排、鋼壩閘液壓系統(tǒng)等，因此，在具體應用過程中不會因為斷電原因導致塌落不充分或者壩體塌落不下的危險情況。并且，在結構上設置了手動啟動，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行。

2.3 提高了擋水能力

一般來說，水泥翻板閘設計擋水高度小于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。而從氣盾的實際應用情況來看，其擋水高度已經超過了10m，在具體設計上并不會像翻板閘、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一步提升。

3、氣盾壩在玉龍湖氣盾景觀中應用的先進性

3.1 超前設計理念，先進科技手段

通過采用超前的設計理念和先進的科技手段，不僅為城鎮(zhèn)河道景觀氣盾壩建設作好準備，也為城鎮(zhèn)化建設需求提供了服務，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、運行等不足。其中鋼閘門采用美國的設計理念，在我國長沙市進行指導生產、加工完成后運用于本項目；氣囊采用先進科技成果，從美國進口，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。通過研究對比，無論是材料組成還是物理機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、干燥機、前后濾清器、儲氣罐、控制閥件、控制傳感器、管道、附件等。我們對這些設備國產化的可行性進行了深入研究。經比較，空壓機、干燥機、前、后濾清器、儲氣罐均可采用國內生產英格索蘭公司的產品，不但能保證質量，而且還能大幅度降低投資。控制閥件、控制傳感器等，目前國內同類產品質量還無法滿足工程要求，因此采用進口產品。

3.3 氣動閘維持河道凈寬，過流能力強，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，組合式的結構可任意延長，適用于不同跨度的河道。氣動閘在整個河道寬度范圍內可完全倒伏，可實現大流量高效泄水。氣動閘翼形門體和閘底膠鏈的設計亦使得泥沙、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流功能，可平順水流并減少沖刷。

3.4 安全性能高

設備安全：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)質知名品牌產品。充分考慮的安全系數，保證了設備安全。氣動閘優(yōu)化模塊設計，其整體材料制造要求質量高。氣動閘完全倒伏不影響泄洪，特別對因洪水泛濫時引發(fā)的斷電，仍可通過手動緊急排放氣袋內空氣實現安全泄洪。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量標準，確保工程質量，結合工程實際，按照相關安裝規(guī)范進行氣動盾形閘門安裝。

4.2 氣動盾形閘門系統(tǒng)安裝技術要求

4.2.1 安裝范圍及內容

氣動盾形閘門系統(tǒng)安裝包含埋件、鋼閘門、氣袋、電氣設備及試運轉等全部分為5個單元安裝目錄。工作內容包括設備的運行、卸車、開箱檢查驗收、出庫、保管、組裝、安裝、清場以及為完成安裝、試運轉所必須的各種臨時設施的制作、安裝。

4.2.2 安裝前的檢查和清理

（1）安裝前的檢查

在進行各項設備及氣袋安裝前，應按施工圖紙規(guī)定的內容，全面檢查安裝部位的情況，設備構件以及零部件的完整性和完好性。對重要構件和部件必須進行預拼裝進行檢查。

①埋件埋設部位一、二期混凝土結合面必須進行鑿毛處理并沖洗干凈；預留插筋的位置、數量必須符合施工圖紙要求。

②按施工圖紙逐項檢查個安裝設備的完整性。

③逐項檢查設備的構件、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，誤差應控制在2mm之內，兩側閘墩板安裝距離偏差應控制在5mm之內；

（2）錨定螺栓應垂直定位，偏斜大于3mm；

（3）埋件就位調整完畢，必須與一期混凝土中的預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，嚴禁將加固材料直接焊接埋件的工作面；

（4）埋件安裝完畢后，應對所有的工作面進行清理，門槽范圍內影響閘門安全運行的外露物必須清除干凈，同時對埋件的最終安裝精度進行復測。圖2為預埋件的反復測量校正。

5.2 鋼閘門的安裝

鋼閘門必須按照施工圖紙要求進行安裝，采用吊車進行對門體單一進行吊裝；閘門安裝完畢后，應及時清除埋件表面和門葉上的所有雜物，然后進行擰緊螺栓，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，依次反復進行擰緊加固后再對閘門升起、降下，反復數次，同時閘門倒伏平穩(wěn)后再對螺帽進行擰緊。

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

結束語

目前國內水利工程中的大跨度閘門實例較少，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，對其的合理應用，為大跨度水利閘門建設提供了新思路，并且取得了不錯的成績，得到了人們的認可。

參考文獻：

[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[J]. 水利規(guī)劃與設計，2016，11：68-70+105.

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

[4]馬勇. 氣盾壩綜合自動化系統(tǒng)設計探討[J]. 河南水利與南水北調，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管理。