氣盾壩在太白縣虢川河治理工程中的應(yīng)用

肖德軒 李香敏 周鑫 樊柯 高為民 孫永樂

摘要：氣盾壩具有橡膠壩柔性充排形變的特點，同時也具有鋼閘門剛性擋水的特點，目前廣泛應(yīng)用各類景觀工程，文章通過太白縣虢川河治理工程的工程設(shè)計實例，闡明氣盾壩作為一種使用安全，管理簡便和適用于各種河道，更適用于河道泥沙夾雜滾石雜物多的河道，將得到更廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：氣盾壩;河道治理;擋水建筑物

氣盾壩，又稱氣動盾形閘門，由美國OHI公司與20世紀(jì)90年代研制而成。我國水利部將氣盾壩納入“948”引進項目計劃，從而將氣盾壩國產(chǎn)化。正是有了氣盾壩國產(chǎn)化，使進口氣盾壩壩高2-3米每延米造價50萬元人民幣價格，大幅度下降，才有市場的更好推廣和應(yīng)用。

1氣盾壩優(yōu)點

氣盾壩是綜合橡膠壩、鋼閘壩二者之長的新型活動壩。由充氣氣囊支撐擋水盾板，實現(xiàn)充氣蓄水和排氣行洪。其結(jié)構(gòu)主要由一組擋水盾板、一個或多個支撐氣囊、一套錨固系統(tǒng)、一套止水系統(tǒng)、一套限位系統(tǒng)和一套集成控制系統(tǒng)組成。

氣盾壩具有整體機構(gòu)、少支墩和塌壩緊貼河床不阻水的特點洪汛過后不造成漂浮物的大量堆積和卡掛，極少需要涉水維修、維護。氣盾壩模塊化的安裝方式，使建設(shè)和安裝周期大幅度縮短。氣盾壩充排時間短，停電條件下也可實現(xiàn)塌壩，增加了運行管理的安全性。氣盾壩獨特的設(shè)計結(jié)構(gòu)在擋水運行和塌壩行洪時支撐氣囊始終處于盾板的保護之下，盾板又有很強的抵抗冰凌和漂浮物能力，使其設(shè)計使用壽命可達30年;并且蓄水溢流形成的分層次的瀑布效果，十分美觀。

2氣盾壩設(shè)計

2.1工程概況

太白縣虢川河兩岸生態(tài)環(huán)境治理工程位于陜西省寶雞市太白縣城南。建設(shè)任務(wù)為城鎮(zhèn)防洪和河道景觀治理，治理范圍為上起延安橋，下至紅巖河大橋，治理河段長度4.37KM。設(shè)計內(nèi)容包括河道內(nèi)堤防及水生態(tài)治理，兩岸堤防外景觀綠化。本工程的建筑物主要有左右岸堤防改建、河道疏浚、蓄水區(qū)防滲、氣盾壩等，其中左岸治理長度為4019.52m，右岸堤防治理長度為4280.88m，共計8300.40m;河道疏浚砂土開挖32.6萬方;砂土填筑18.6萬方;氣盾壩3座，混凝土跌水堰6座。1#氣盾壩3m×44m，1座，2#氣盾壩3m×48.88m，1座，3#氣盾壩3m×44m，1座。

2.2氣盾壩壩體設(shè)計

氣盾壩采用先進的穿孔式雙排分散式錨固結(jié)構(gòu)：將氣囊和盾板分開錨固，使氣盾壩受力更加合理提高可靠性和可維護性，氣盾壩使用過程中如需更換或維修氣囊，可不建圍堰，不拆除盾板的情況下進行操作。

雙排分散式錨固結(jié)構(gòu)使盾板下游的坡降大，氣盾壩又有充排時間短、塌壩緊貼河床不阻水的特點，通過快速降壩，提高下泄水流速度，可增大河道排砂、排淤能力。

氣盾壩的氣囊由多層斜交簾布和特種橡膠構(gòu)成，采用多項授權(quán)專利進行制造，氣囊整體成型，采用一體平板硫化工藝，硫化壓力大，氣囊骨架層粘合大幅度提高，并提高外觀質(zhì)量;此工藝形成四面封口密閉式氣囊，保證氣囊的氣密性和整體強度;氣囊的性能工作壓力0.07-0.2MPa，設(shè)計壓力可達1.0MPa，設(shè)計安全系數(shù)8-10倍，外層覆蓋膠采用耐寒和耐老化性能優(yōu)越的EPDM聚合物，EPDM聚合物耐老化性能超過50年，氣囊在穿孔位置采用防脫纖維加強形式可以有效的防止氣囊拔脫。盾板由厚度16mm以上鋼板制作成弧形，迎水面焊接弧形加強肋，提高盾板整體強度。

2.3氣盾壩基礎(chǔ)底板設(shè)計

氣盾壩底板采用分離式鋼筋混凝土底板結(jié)構(gòu)，順?biāo)鞣较?米。底板厚度1.5米，采用C25以上鋼筋混凝土。為了滿足基礎(chǔ)防凍、抗滑、防沖效果，在底板上下游側(cè)個設(shè)置一道深0.5米，寬度0.5米，坡比為1：1的齒槽。壩底板與上游側(cè)鋪蓋、下游側(cè)消力池底板之間分別設(shè)置一道651型橫向橡膠止水帶。

2.4氣盾壩安裝

預(yù)埋件的安裝：用經(jīng)緯儀、水平儀測量出盾板錨固螺栓和氣囊錨固螺栓的位置定位點，再測量出下墊板的高程點，在壩的邊墻位置做兩個固定桿并拉線連起來，保證拉線的水平，按照從中間向兩邊墻安裝的模式，擺放下墊板并用鋼筋支撐，擺放的同時用水準(zhǔn)儀、水平尺測量檢驗下墊板的水平高度;然后將螺桿套進下墊板的每一個螺孔內(nèi)，擰上壓緊螺母，并逐一檢查和調(diào)整螺紋高度。最后用鋼筋加固，防止?jié)仓炷習(xí)r，預(yù)埋件的位置移動。

盾板及其氣囊附件安裝：先清理基礎(chǔ)平面將基礎(chǔ)平面所有堆放的物資和雜物清除干凈。按照設(shè)計要求，安裝充排氣管路并試驗氣密性;再根據(jù)設(shè)計要求，打孔安裝氣囊，將氣囊與充排氣管連接，安裝氣囊錨固上壓板，之后緊固氣囊錨固螺栓并多次緊固;待氣囊安裝完成后，根據(jù)設(shè)計要求開始安裝盾板，將基礎(chǔ)軟連接打孔后安裝到盾板錨固螺栓上，安裝盾板錨固上壓板，之后緊固盾板錨固螺栓;最后安裝止水帶和限位帶，整體安裝完成后，將氣囊充氣盾板升起，調(diào)整壩高。

3結(jié)束語

氣盾壩作為一種新的壩型，結(jié)合了橡膠壩和鋼閘壩的多項優(yōu)點，并能適應(yīng)漂浮物夾雜滾石、凌汛頻繁的河流。盾板和基礎(chǔ)壓板的柔性連接，在氣盾壩運行過程中基礎(chǔ)小幅沉降，也不會造成系統(tǒng)運行的失控和喪失運行能力;運行安全可靠，又有壯美的瀑布景觀效果，還彌補了傳統(tǒng)壩型的缺點，加之國產(chǎn)化氣盾壩價格比進口氣盾壩價格低?？稍谙嚓P(guān)工程建設(shè)中推廣應(yīng)用。