底軸翻轉(zhuǎn)閘在支漳河生態(tài)整治工程中的應(yīng)用

邢九平

（河北省水利工程局，石家莊050021）

生態(tài)水系的治理既是一項(xiàng)民心工程，也是一條景觀主線。生態(tài)整治主要手段是修建景觀設(shè)施，之所以稱作“生態(tài)整治”，是由于在景觀設(shè)計中應(yīng)用了景觀亮點(diǎn)作為基礎(chǔ)。近年來隨著科技的發(fā)展，一種新型景觀擋水建筑物應(yīng)用于中小河流治理中，就是底軸翻轉(zhuǎn)閘，這種閘不同于原傳統(tǒng)擋水建筑物，其結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，景觀效果好，具有橡膠壩、跌水、攔河壩、蓄水閘等諸多水閘的優(yōu)勢。

1 閘門類型的選定

1.1 工程概況

邯鄲市支漳河生態(tài)整治工程建設(shè)項(xiàng)目，位于邯鄲市南部的支漳河上。項(xiàng)目建設(shè)根據(jù)《邯鄲市中心城區(qū)防洪排瀝規(guī)劃》，治理標(biāo)準(zhǔn)為：河道按100年一遇防洪，左堤為主堤，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，右堤為50年一遇。

為提升城市品位，邯鄲市啟動了支漳河綜合治理工程。對原支漳河河道進(jìn)行全面治理，通過合理規(guī)劃流域內(nèi)水環(huán)境，有效利用水資源，改善流域水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，為邯鄲市民營造自然、舒適、健康、優(yōu)美的工作、居住、生活空間區(qū)域。

1.2 閘門型式的比選

根據(jù)該工程的運(yùn)行要求、蓄水條件及所處的地理位置，所選閘型應(yīng)符合運(yùn)行管理及日常維護(hù)方便且景觀效果良好等條件?；緷M足要求的閘型有翻板閘、橡膠壩和底軸翻轉(zhuǎn)閘（如圖1）。

圖1 底軸翻轉(zhuǎn)閘

1.2.1 翻板閘

翻板閘分為沉沒式翻板閘、倒伏式翻板閘、上翻翻板閘、中翻翻板閘。其中沉沒式翻板閘優(yōu)點(diǎn)是可以通航，不足之處是結(jié)構(gòu)不利于檢修和沖淤；倒伏式翻板閘優(yōu)點(diǎn)是可以上、下同時過流，便于沖淤，缺點(diǎn)是不能行船；上翻翻板閘優(yōu)點(diǎn)是便于沖淤，可以行船，但景觀效果不好；中翻翻板閘優(yōu)點(diǎn)是閘門上、下均可過流便于沖淤，但不能通航。

1.2.2 橡膠壩

橡膠壩是內(nèi)外涂敷橡膠保護(hù)層，以高強(qiáng)度合成纖維為骨架形成壩袋的低水頭水工建筑物，依靠充脹的壩袋體擋水并承擔(dān)各種荷載。通過手動或自動控制在壩袋內(nèi)填充水或氣，進(jìn)行起壩和坍壩的操作。橡膠壩的好處是跨度大，壩體柔韌能抵抗地震、波浪等沖擊，整體造價較低，施工工期較短。不足之處是：①充泄水需要建泵房和管路，系統(tǒng)相對復(fù)雜，升降壩需要時間較長，運(yùn)行管理不夠安全可靠；②壩袋容易受到火或尖銳物體的損壞，并且壩袋容易老化，造成工程整體使用壽命較短；③景觀效果不太理想。

1.2.3 底軸翻轉(zhuǎn)閘

底軸翻轉(zhuǎn)閘由底橫軸、門葉、底鉸座、側(cè)水封、底水封、曲柄拐臂、液壓驅(qū)動裝置及液壓鎖定裝置等組成。

底軸翻轉(zhuǎn)閘門的啟閉通過液壓啟閉機(jī)的操作進(jìn)行控制，液壓啟閉機(jī)安裝在閘墩內(nèi)，通過曲柄拐臂與閘門底橫軸兩端相連，完成對閘門啟閉的操作。全程啟閉只需2～3min，啟閉速度較快。底橫軸兩端穿過墩墻深入閘墩內(nèi)部，在與墩墻結(jié)合部位安裝水封裝置進(jìn)行止水，以保證閘墩內(nèi)干燥。閘門啟閉角度由特定的鎖定裝置控制，水位可任意調(diào)節(jié)。啟閉機(jī)為手自一體液壓啟閉機(jī)，配備手動調(diào)節(jié)裝置，停電及故障不影響閘門啟閉。底軸翻轉(zhuǎn)閘全程開啟后與底板相平，有利于沖淤和通航。與底軸翻轉(zhuǎn)閘相配套的土建工程相對隱蔽且工程量也較少，不會對原有河道的景觀造成影響，能夠與周圍景致很好地搭配，具有很好的景觀效果。

1.2.4 閘門類型的確定

本工程水閘所在河道寬46m，最高水位4.5m，考慮到景觀效果，所選閘型除滿足蓄水、防洪、排澇等一般特性外，還要滿足通航、旅游觀光、與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)等需求。

3種閘門性能的對比如表1。

由表1可見，底軸翻轉(zhuǎn)閘在3種閘門中性價比最高，綜合投資較為節(jié)省，景觀效果最好，因此本項(xiàng)目優(yōu)先選用底軸翻轉(zhuǎn)閘。

表1 3種閘門性能

2 底軸翻轉(zhuǎn)閘配套土建結(jié)構(gòu)形式

底軸翻轉(zhuǎn)閘所需的配套土建工程結(jié)構(gòu)形式與一般水閘類似，由閘基礎(chǔ)、前鋪蓋段、閘室段、消力池段、海漫段等結(jié)構(gòu)組成。

2.1 基礎(chǔ)處理

本工程為新建閘，位于原支漳河上，基礎(chǔ)為老河道沖積淤泥，土質(zhì)比較松軟，因此設(shè)計的基礎(chǔ)處理為鋼筋混凝土灌注樁。具體為閘室段上游布置4排樁，單樁長17.3m，樁徑0.6m，每排28根；閘室段下游布置5排樁，單樁長16m，樁徑0.6m，每排28根。共計252根鋼筋混凝土灌注樁，成正方形分布，間距2.1m，共計樁長4177.6m，全部布置在閘室底板下部，單樁豎向承載力設(shè)計值大于等于600kN。

2.2 上下游段工程

本工程上下游段結(jié)構(gòu)與一般水閘結(jié)構(gòu)相似，上游為鋪蓋段，下游由斜坡段、消力池段、海漫段、防沖槽段組成。鋪蓋段、斜坡段和消力池段為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，海漫段為漿砌石，防沖槽段為鋼絲石籠加拋石護(hù)底。

2.3 閘室段工程

閘室段區(qū)別于一般水閘，由上游向下游呈臺階狀布置，根據(jù)底軸和閘門的大小來確定臺階的高差，使閘門放倒后與上游臺階相平，有利于河道泄洪、排沙。由于底止水和側(cè)止水與常用閘門不同，所以閘室段不設(shè)置底檻和側(cè)止水槽，而是將手自一體液壓啟閉機(jī)放置在內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)的閘墩內(nèi)，在閘墩下游臨水面粘貼大理石，與閘門側(cè)止水?dāng)D壓進(jìn)行止水。在閘墩頂部設(shè)置進(jìn)人口，以便于進(jìn)行檢修。

2.4 配套的景觀工程結(jié)構(gòu)形式

為提升河道整體的景觀效果，本工程在閘墩上設(shè)置人行橋，人行橋兩端采用木質(zhì)棧道與兩岸連接，便于有人通行和觀賞。此外，在閘室段邊墩外側(cè)修建荷花池，荷花池上游設(shè)置溢流墻和層狀跌水池，溢流墻頂高程和閘門關(guān)閉時頂高程一致，形成順閘門而下的瀑布、溢流墻水流噴射、跌水池層層跌水、荷花蕩漾相結(jié)合的美麗景致。

3 底軸翻轉(zhuǎn)閘施工技術(shù)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)

由于底軸翻轉(zhuǎn)閘為新興的事物，目前還沒有統(tǒng)一的國家設(shè)計規(guī)范，其土建施工、閘門安裝等對施工精度有著較高要求，并且施工完成后調(diào)校困難，因此對液壓啟閉機(jī)底座、底橫軸安裝、鎖定位置、大理石貼面等需要經(jīng)過計算和反復(fù)試驗(yàn)，確定合理的施工方法、偏差。對底橫軸、底止水、側(cè)止水等因地制宜，尋找更為有效的止水方案。

3.1 液壓啟閉機(jī)安裝平臺

液壓啟閉機(jī)安裝平臺承受較大的豎向壓力和橫向剪切力，為工程的重點(diǎn)部位。因其所處位置特殊，施工前應(yīng)計算出相應(yīng)受力值。并采用加大加密豎向和橫向插筋、澆筑高標(biāo)號混凝土及精細(xì)處理平臺下部和側(cè)面的施工縫等施工措施，來保證平臺的各項(xiàng)受力安全。通過實(shí)際運(yùn)行證明以上施工措施，有效保證了安裝平臺的受力安全，滿足了設(shè)計要求。

3.2 底橫軸安裝

底橫軸安裝重點(diǎn)為保證底橫軸水平，底橫軸兩端水平差對閘頂兩側(cè)止水和閘門正常運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，因此需先根據(jù)閘門高度計算出最大允許偏差量后采用正測法和對比檢測方法進(jìn)行施工量測，以減少偏差。

3.3 閘門鎖定裝置

閘門鎖定裝置安裝在各個閘墩內(nèi)側(cè)，因其安裝偏差會破壞閘門的受力平衡，直接影響閘門的質(zhì)量和使用壽命，因此不同閘墩鎖定裝置的安裝位置盡量采用同一后視點(diǎn)進(jìn)行測量。

3.4 閘墩側(cè)面大理石貼面

閘墩側(cè)面大理石貼面與底軸翻轉(zhuǎn)閘的側(cè)水封擠壓形成止水，防止閘門側(cè)漏。大理石面的垂直度和平整度直接影響閘門的運(yùn)行和止水效果，因此施工時需增加檢測點(diǎn)，除檢測豎向垂直度和橫向平整度外還須行對角檢測。

3.5 側(cè)止水安裝

側(cè)止水滲漏直接影響整體的景觀效果，但側(cè)止水局部滲漏現(xiàn)象較為普遍。改進(jìn)的方法有：①側(cè)止水鋼壓片和側(cè)止水調(diào)節(jié)鋼板應(yīng)根據(jù)閘門高度分成若干小段，結(jié)合施工偏差進(jìn)行具體調(diào)校，并進(jìn)行透光試驗(yàn)和水壓試驗(yàn)；②在側(cè)止水上游設(shè)置楔形鋼板條，利用橡膠止水與楔形鋼板條形成的擠壓進(jìn)行止水。按改進(jìn)方案施工后效果明顯，有效解決了側(cè)止水滲漏的問題。

4 結(jié)語

底軸翻轉(zhuǎn)閘是一種新穎、美觀、實(shí)用的新型閘門，利用自然而又不破壞自然，既可解決城市河道與蓄水矛盾，又有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，尤其是集成式啟閉機(jī)的使用，不僅結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠，而且任意角度都可布置。雖然它在施工、制作、安裝的諸多細(xì)節(jié)問題上存在著一些重點(diǎn)、難點(diǎn)之處，但是隨著人們在施工中不斷地總結(jié)、探索，底軸翻轉(zhuǎn)閘勢必將會在水利生態(tài)景觀建設(shè)中起到越來越重要的作用。底軸翻轉(zhuǎn)閘在邯鄲市支漳河生態(tài)整治工程中的應(yīng)用是一個成功的范例，不僅滿足了蓄水、防洪、通航的要求，更重要的是大大提升了河道和城市的景觀效果，體現(xiàn)了人與自然的和諧。同時也為類似工程提供了借鑒。

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