氣動盾形閘壩錨固體系研究

陳茂 中鐵二十局集團第五工程有限公司

渭河楊凌示范區河道水面及灘面整治植綠工程變更工程是楊凌示范區重點建設項目，同時也是全省渭河整治工程的重要一環，項目建成后，庫容約281.2萬m3，水域面積2524畝，回水長度3750m，景觀帶延伸至8公里，對汛期泄洪度汛，實現渭河“水清、洪暢、岸綠、景美”具有重要意義。

渭河楊凌示范區河道水面及灘面整治植綠工程變更項目施工河段位于陜西省楊凌示范區渭河中游干流，壩址距楊凌渭河大橋上游約4.152km，項目主要任務是枯水期立壩蓄水形成水面景觀，汛期塌壩泄洪度汛，是城市景觀工程。工程屬Ⅳ等小（Ⅰ）型；主要建筑物4級，次要建筑物均為5級。工程為5孔氣動盾型閘型式，單孔閘壩過流寬度90m，5孔合計寬度450m，縱向分4個功能段，分別為：引渠段、閘室段、消力池段及海漫段。

1.氣盾壩錨固體系研究

氣盾壩錨固體系采用在壩體底板混凝土內預埋螺栓形式。安裝時通過獨立支撐體系將下墊板按照標高要求固定于壩底板墊層上，與壩體底板鋼筋交叉施工但又互相分離。將預埋螺栓使用螺母固定于下墊板之上，然后澆筑混凝土。

2.氣盾壩前期延用錨固體系

2.1 施工工藝流程

基坑開挖及處理→混凝土墊層澆筑→底板鋼筋施工→預埋螺栓支撐施工→下墊板安裝→預埋螺栓安裝及防護→模板安裝→混凝土澆筑→氣囊盾板安裝。以往氣盾壩結構形式如圖1所示。

2.2 施工方法

閘室底板基坑開挖及處理、混凝土墊層澆筑等前期工作完成后進行底板鋼筋安裝施工。

鋼筋施工時可同時進行預埋螺栓支撐體系施工。

支撐采用鋼筋作為骨架支撐，配合角鋼形成支撐及安裝平臺，在角鋼頂面固定下墊板。

將預埋螺栓使用螺母定位，固定于下墊板上，底部采用Φ20型員工調直固定。

使用塑料膜包裹預埋螺栓絲口后進行模板安裝及混凝土澆筑施工。

底板混凝土達到設計強度值后進行氣囊、盾板安裝，安裝時先按照測量后準確位置將氣囊置于下層，然后進行盾板安裝，最后使用上壓板配合螺母錨固。

2.3 優劣分析

以往施工中，氣盾壩預埋螺栓錨固體系一直沿用單螺栓錨固形式，即通過壩體底板混凝土內預埋螺栓，作為后期安裝氣囊及盾板的依托。將氣囊及盾板軟連接通過專業打孔設備打孔后安裝在預埋螺栓上。施工過程中首先要將氣囊安裝于錨固螺栓，再進行盾板安裝，安裝時需要交叉施工，較為影響工期，安裝難度較大，且單錨固形式錨固螺栓長期受力較大，開始運行后如氣囊、盾板出現故障又需兩部分同時拆除，維修較為困難費時費力。

3.氣盾壩錨固體系變更

在本工程施工中，為改進氣盾壩錨固體系中的缺點，將以往固有單錨固螺栓安裝形式，改為預埋雙錨固螺栓形式，將氣囊與盾板錨固體系分離開來，通過對氣盾壩氣囊、盾板錨固體系的優化，使氣盾壩氣囊、盾板安裝施工及運行階段更換維護變得簡單方便，實現壩體蓄水條件下更換氣囊而不用塌壩截流。

3.1 施工工藝流程

圖1 氣盾壩結構圖

圖2 單錨固體系預埋件安裝示意

基坑開挖及處理→混凝土墊層澆筑→底板鋼筋施工→預埋螺栓支撐施工→下墊板安裝→預埋螺栓安裝及防護→模板安裝→混凝土澆筑→氣囊盾板安裝。

雙錨固體系預埋件部位見圖3：

3.2 關鍵技術及施工方法

3.2.1 下墊板安裝

（1）鋼筋籠施工完成或施工中，可同步進行錨固螺栓等安裝，安裝前使用全站儀精確測量錨固螺栓安裝位置，并在軸線位置做固定標識，以便安裝過程中隨時檢驗安裝位置是否精確。

（2）墊板采用鑄鋼構件，表面經過熱鍍鋅，外層加銀色封閉漆防腐；

（3）下墊板安裝時，為了使定位螺栓穩定且不因后期澆筑混凝土干擾而產生位移偏差，下墊板支撐預埋件與閘室底板鋼筋籠必須處于分離狀態，進行獨立支撐。這樣才能使預埋螺栓在安裝過程及安裝完成后保持穩定，減小了因為鋼筋籠的微小晃動而發生的偏差。

（4）下墊板支撐體系施工完成后進行下墊板安裝，采用焊機點焊將下墊板與支撐部位連接，每組下墊板之間要求兩兩點焊連接為一個整體。焊接前現進行測量，精確控制標高位置，允許偏差：2mm，使下墊板盡可能處于水平位置。

3.2.2 錨固螺栓安裝

（1）氣囊及盾板固定預埋螺栓采用鍍鋅螺栓。螺栓長度容許偏差：±3mm，螺栓安裝中軸線允許偏差：±2mm。

（2）安裝錨固螺栓需在下墊板安裝完成檢測合格后進行，安裝時在錨固螺栓上將下螺母安裝，然后將螺栓置于下墊板螺孔內，調整螺桿位置到設計位置，安裝上螺母。通過上下螺母將錨固螺栓固定于下墊板之上。使用Φ20圓鋼固定螺栓底部，調直螺栓位置。

（3）預埋螺栓安裝好后，由專人使用包裝工具將螺栓絲口位置包扎，用以保護螺栓部會在施工及澆筑過程中被傷損破壞。包扎采用塑料薄膜包裹后用透明膠帶粘連。

圖3 錨固螺栓安裝示意

3.2.3 混凝土澆筑

預埋件、鋼筋、模板工序施工完成并驗收合格后進行混凝土澆筑施工。本工程澆注混凝土采用商混站集中拌和，混凝土罐車運至現場，汽車泵泵送的方法進行澆注。在澆注砼時要嚴格控制振搗，振搗采用振搗棒振搗，對每一個振動部位都要振搗至不再冒出氣泡，表面不下沉呈現平坦、泛漿為止。表面采用刮杠刮平，后進行人工收面，以保證表面平整度。

3.2.4 氣囊、盾板安裝施工

（1）混凝土澆筑完成并達到強度要求后進行氣囊安裝，安裝前將混凝土表面清除干凈，測量壩底板的總長度，參照設計圖紙，畫出壩底板的中心線，然后以中心線為基準依次畫出各個氣囊、盾板就位區域的兩側邊線及其區域垂直平分線。用墨線精確標出每一組氣囊和盾板的塌壩線及每組就位區域的兩側邊線及垂直平分線。

（2）使用汽車吊將氣囊及盾板分別吊裝，安放到壩底板標明位置。

（3）使用鋼尺在氣囊及盾板軟連接上精確測量出螺孔相對位置，使用記號筆標記清除。

（4）使用人工打孔設備將氣囊錨固部位鉆孔，進行安裝錨固。由技術員指導在已標記的螺栓孔位置，用飛機鉆鉆孔。按從一邊向另一邊的順序對氣囊及軟連接進行打孔，打孔位置要精確對準預埋螺栓，避免出現偏差損傷氣囊及盾板軟連接。

（5）安裝過程中不可損傷預埋螺栓絲口。

（6）使用上壓板將氣囊及盾板軟連接在預埋螺栓上固定，完成安裝。

（7）施工完成后氣囊與盾板分別錨固于兩個錨固件，安裝過程比單錨固體系簡化，加快了安裝進度。安裝完成后檢修及后期維修可以分開進行。為后期維護提供便利，實現壩體蓄水條件下更換氣囊而不用塌壩截流，為氣盾壩發展做出重要貢獻。

4.施工總結

本工程氣盾壩施工采用了氣囊、盾板雙錨固體系，通過對錨固體系的優化，使安裝過程變得簡化，實現壩體蓄水條件下更換氣囊而不用塌壩截流，解決了后期維護困難的問題。從而大大降低施工及后期運行維護成本，為后續類似工程的設計及施工提供借鑒。