液壓升降壩在亳清河景觀工程中的應(yīng)用

楊 利

（山西四建集團(tuán)有限公司）

液壓升降壩在亳清河景觀工程中的應(yīng)用

楊 利

（山西四建集團(tuán)有限公司）

液壓升降壩采用新型活動壩技術(shù)與智能控制手段相結(jié)合，施工質(zhì)量大幅提升，并可保證工期和節(jié)約投資，在垣曲縣城段亳清河治理景觀工程中應(yīng)用后效果良好，具有廣闊的應(yīng)用前景。在闡述液壓升降壩工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了其升降靈活、不卡阻、抗洪水沖擊力強(qiáng)、不怕泥沙淤積等技術(shù)特點(diǎn)，對同類工程具有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用。

液壓升降壩 景觀工程 設(shè)計(jì) 施工 亳清河 垣曲縣

1 項(xiàng)目概況

亳清河為黃河一級支流，位于垣曲縣中西部，流域面積1 185 km2，主河道長56 km，平均縱坡11″。治理河段為亳清河北支流，源于垣曲縣北的店子溝，向南流經(jīng)五龍廟、左家灣、磨凹、縣城、下寺等村鎮(zhèn)，于西園與東支流匯合后進(jìn)入亳清河，主河道長13.9 km。治理河段主要為縣城段，范圍為軍民橋下游50 m向南直達(dá)歷山路橋下游已建5#跌水池處，總長度590m，控制流域面積65.77 km2。河段治理工程共設(shè)計(jì)2座液壓升降壩。

2 液壓升降壩工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)理念與原則

因治理河段位于縣城，在升降壩工程設(shè)計(jì)上，以生態(tài)水利、可持續(xù)水利為指導(dǎo)思想，以自然生態(tài)、文化休閑為基本設(shè)計(jì)理念，在保證城市河道防洪安全的前提下，以生態(tài)環(huán)境再造為先，形成自然和諧的水環(huán)境，帶動當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展。通過亳清河縣城段生態(tài)環(huán)境綜合治理一至四期工程的實(shí)施，建成集蓄水、防洪、綠化、美化為一體的生態(tài)帶，完善城市功能，提升城市品質(zhì)。在具體設(shè)計(jì)上，遵循防洪兼顧蓄水原則、生態(tài)與居民親水原則、經(jīng)濟(jì)合理可行原則、工程與岸邊植物相結(jié)合原則。

2.2 液壓升降壩布置

根據(jù)現(xiàn)有河道縱坡，為滿足防洪兼顧蓄水的要求，在已建5#跌水池處和樁號Z0+193處各修建1座液壓升降壩，形成2個(gè)蓄水池，蓄水總長度318m，濕地景觀長242 m，水深0-3.2 m。治理段總蓄水面積1.6萬m2，綠化面積1.24萬m2，濕地景觀面積1.26萬m2。每座液壓壩設(shè)置一處控制室。

2.3 液壓升降壩設(shè)計(jì)

液壓升降壩沿河橫向布置，共設(shè)計(jì)2座液壓壩，分別為1#、2#壩，壩長均為50 m，壩高3.2 m，每座壩共包含8扇門，每扇門由2臺絕對獨(dú)立的液壓啟閉機(jī)掌控，通過油缸控制液壓壩的升降。啟閉閘門底部采用鋼套鉸接于底板，閘門與底板間、閘門與閘門間均采用橡膠止水。底板為混凝土，強(qiáng)度等級為C30，抗凍等級為F150，抗?jié)B等級為W6，分段施工。分縫混凝土結(jié)構(gòu)寬30 mm，嵌縫填充材料采用中密度閉孔泡沫防水板；橡膠止水帶為B型帶支架的止水帶，其規(guī)格為 300 mm×30 mm×8 mm，密封膏規(guī)格為BW2000。在液壓壩的上游設(shè)置長10 m、厚0.25 m的鋼筋混凝土鋪蓋，鋪蓋與底板間設(shè)置橡膠止水帶，用于延長滲徑；下游布置消力池和賓格石籠海曼，用于下泄水流消能，以提高河床的抗沖刷能力。

2.4 控制室布置

控制室位于右岸生態(tài)景觀綠化帶內(nèi)，與生態(tài)環(huán)境融為一體，成為景觀的一部分。控制室里布有控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及附屬設(shè)施。

3 液壓升降壩工作的基本原理及技術(shù)特點(diǎn)

3.1 工作原理

液壓升降壩由鋼筋混凝土壩體、止水結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)組成。其基本工作原理：①采用一排液壓缸，直頂以最底部為鉸鏈軸的活動攔水壩之后背部，實(shí)現(xiàn)升壩攔水，降壩泄洪；②采用一排滑動支撐桿支撐活動壩面之背部，構(gòu)成穩(wěn)定的支撐墩壩；③采用小液壓缸帶動限位機(jī)構(gòu)，擋?。ɑ蚍砰_）滑動支撐桿下部的滑輪運(yùn)動，形成支撐墩壩固定和活動的相互交換，達(dá)到固定攔水、活動降壩泄水防洪的目的。

3.2 技術(shù)特點(diǎn)

液壓升降壩的技術(shù)特點(diǎn)：①成本低。活動壩性價(jià)比高，總體成本比橡膠壩、翻板壩、鋼壩閘等同等規(guī)格的攔水壩要低；②壽命長?；顒訅螇蚊娌捎萌摪寤蜾摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)是特殊定制的，使用壽命長；③泄洪強(qiáng)。活動壩壩面放倒后只高出基礎(chǔ)20 cm，基本不影響泄洪；④密封好。止水部件密封效果好，經(jīng)久耐用；⑤自動化?？赏ㄟ^電子感應(yīng)開關(guān)控制，也可通過電腦網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)無人管理自動升降；⑥壩形美。壩體采用弧形設(shè)計(jì)，壩面可噴彩色文字、圖案，人工操作可產(chǎn)生“舞蹈瀑布”。

4 液壓升降壩的施工

4.1 施工工藝

施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→壩基土建施工→預(yù)埋件安裝→二次澆注→液壓壩門扇成型→澆筑→養(yǎng)護(hù)→安裝→液壓系統(tǒng)安裝→PLC控制總成安裝→運(yùn)行調(diào)試→完成。

4.2 壩基土建施工

壩基總長50 m，寬8.5 m，混凝土強(qiáng)度等級C30，抗凍等級F150，抗?jié)B等級W6。為避免不均勻沉降及溫度裂縫的產(chǎn)生，壩基采用分塊澆注法施工，即將壩基分成 5 塊，先施工 1、3、5 塊，后施工 2、4 塊，在先澆塊安裝橡膠止水帶。

4.3 預(yù)埋件安裝

在預(yù)埋件安裝前，先要清理預(yù)留槽中的雜物，將預(yù)埋件與混凝土結(jié)合面全部鑿毛，按設(shè)計(jì)預(yù)埋錨栓位置要精確。為了使預(yù)埋件安裝準(zhǔn)確，液壓壩土建基礎(chǔ)、預(yù)埋件、預(yù)留槽及二次澆注各工序相對獨(dú)立，采用分組獨(dú)立校核，以減少誤差。待土建基礎(chǔ)、預(yù)埋件、預(yù)留槽施工完成后，再次復(fù)核定位，以糾正偏差。預(yù)埋件安裝調(diào)試完成后，應(yīng)將螺栓與錨栓焊牢，確保埋件在后續(xù)澆筑混凝土過程中不發(fā)生變形或位移。對于埋件工作面對接接頭的錯位，要進(jìn)行緩坡處理，過渡面與工作面上的焊疤和焊縫余高，均應(yīng)鏟平磨光，凹坑要補(bǔ)焊磨光。

4.4 混凝土二次澆注

預(yù)埋件安裝完成并經(jīng)檢查合格后，應(yīng)在5-7 d內(nèi)澆筑二期混凝土。澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)注意防止跑模，并搗實(shí)。拆模后應(yīng)對預(yù)埋件進(jìn)行復(fù)測記錄，同時(shí)檢查混凝土面的澆筑尺寸，并清除好遺留的雜物，以免影響液壓壩的升降。二次澆注結(jié)構(gòu)，采取誤差消除補(bǔ)償方式控制誤差范圍，使其誤差滿足設(shè)計(jì)要求。

4.5 液壓壩門施工

液壓壩壩面采取場內(nèi)成型，現(xiàn)場澆筑養(yǎng)護(hù)，成品采取汽車吊裝運(yùn)輸。安裝前要進(jìn)行復(fù)查，看其各項(xiàng)尺寸是否符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。液壓升降壩壩面的主支承部件安裝調(diào)試，在門葉結(jié)構(gòu)拼裝焊接完畢，并經(jīng)過測量校正合格后方能進(jìn)行。所有主支承面均要調(diào)整到同一平面，其誤差不得大于施工設(shè)計(jì)要求。液壓升降壩壩面安裝完畢，應(yīng)做靜平衡試驗(yàn)，將其壩面自由地向上游擺動15°，然后再向下游擺動15°，如此反復(fù) 30°、45°、60°、75°，通過滾輪或鉸的中心測量上下游方向與左右方向和傾斜。

4.6 液壓系統(tǒng)安裝

液壓管道安裝是液壓系統(tǒng)安裝的一項(xiàng)主要工程，為使液壓壩同步升降，采用管路并聯(lián)的方式解決。8個(gè)門扇均為相對獨(dú)立的油路管道，每個(gè)液壓缸由進(jìn)油管及出油管路組成，控制閥控制油路開度。管道的敷設(shè)采用水平或垂直布置，排列和走向要求整齊一致，且層次分明。管道安裝完成后，將各液壓元件、閥塊、閥架、泵站連接起來。液壓系統(tǒng)安裝完成后，在試運(yùn)行前必須對管道、流道等進(jìn)行循環(huán)清洗。

4.7 PLC控制總成安裝與調(diào)試

控制總成采用內(nèi)嵌PLC控制系統(tǒng)，以形成多門扇同步運(yùn)行反饋系統(tǒng)。形成控制總成前，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃臈l件及行洪要求，編制PLC程序。通過液壓壩試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)壩面升降存在的偏差，調(diào)整PLC程序，直到滿足液壓升降壩多扇門升降位移同步為止。

5 實(shí)施效果與結(jié)論

亳清河垣曲縣城段生態(tài)環(huán)境綜合治理工程共四期，其中一至三期蓄水工程均為橡膠壩，第四期工程改為液壓升降壩。液壓升降壩于2016年11月完工，調(diào)試運(yùn)行后效果良好。項(xiàng)目設(shè)計(jì)組通過對一個(gè)汛期液壓升降壩的試運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)查論證，認(rèn)為采用帶補(bǔ)償系統(tǒng)的液壓升降壩（新型活動壩技術(shù)與智能控制手段相結(jié)合），施工質(zhì)量大幅提升，并節(jié)約工期15 d，節(jié)省投資約90萬元，維修費(fèi)用相應(yīng)減少，避免了橡膠壩的質(zhì)量缺陷。實(shí)踐證明，液壓升降壩具有精確度高、管理方便、使用壽命長、維修成本低、止水與景觀效果好等優(yōu)點(diǎn)。該壩型力學(xué)結(jié)構(gòu)科學(xué)，產(chǎn)品為廠家生產(chǎn)的定型產(chǎn)品，質(zhì)量穩(wěn)定，安裝方便，運(yùn)行過程中無任何淤積物，可大大減少清淤費(fèi)用，值得推廣。

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1008-0120（2017）03-0047-02

2017-05-26

楊 利（1984-）：男，工程師，總工程師；通訊地址：太原市體育北街7號，030012