啟閉限位裝置在龍灣店氣盾壩中的應用

張之營，于縣委，陳吉亮

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276006）

近年來，氣盾壩技術(shù)在我國水利工程建設(shè)中得到了較快應用和發(fā)展。兗州市龍灣店氣盾壩工程是泗河綜合開發(fā)項目中改建的攔蓄建筑物，是兗州市地下水回灌工程的核心建筑物。利用其節(jié)制水流和提高水位功能，滿足了當?shù)毓まr(nóng)業(yè)用水需要和增補地下水要求，發(fā)揮了顯著的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

龍灣店氣盾壩總凈寬210.0 m，共設(shè)3孔，每孔凈寬70.0 m，擋水高度3.5 m。閘門選用3孔，每孔11套6.3 m×3.5 m-3.5 m（寬×高-擋水水頭）鋼盾板。汛期氣盾壩塌壩、閘門開啟泄洪；非汛期氣盾壩充壩、閘門關(guān)閉擋水。非汛期生態(tài)用水通過調(diào)節(jié)閘門擋水高度向下游補水。

1 氣盾壩的組成

氣盾壩由盾板、充氣氣囊、基礎(chǔ)錨固螺栓、氣動沖排系統(tǒng)組成。其中，鋼盾板正面擋水，具有充漲功能的氣囊提供對擋水盾板的支撐，基礎(chǔ)錨固螺栓和軟連接構(gòu)筑壩的整體結(jié)構(gòu)，充排氣控制系統(tǒng)提供運行動力，實現(xiàn)升壩和降壩。

2 氣盾壩充排氣管及限位皮帶安裝

2.1 氣盾壩充排氣管道安裝

1）混凝土底板澆筑完成后，在提前預留的管道溝中安裝。充排氣管道采用De50PPR管，兩根管道口之間采用熱熔處理。

2）充排氣管道從離控制室最遠端開始安裝，管道根據(jù)管道溝的坡降進行高差控制，最遠端的管道為每一層管道的最高處。每層管道安裝完成后，兩管之間用木塞或塑料墊塊進行隔離，間距至少4.0 cm，保證每根管道的獨立性。管道隔離完成后用鋼筋進行加固，每隔4.0 m一處加固點，保證管道的傾斜度和管道的牢固。

3）氣盾壩管道為一根氣管控制一個氣囊，最遠端控制氣管在最下層，以此類推。在管道溝的下端按照順序，每層、每排進行編號，以便于與控制室的管道連接。

4）管道全部安裝完成后（包含管道和氣囊接口處全部安裝完成），對管道進行打壓試驗，穩(wěn)壓24 h。確保管道接口及氣囊不會出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。

2.2 限位皮帶及傾角儀安裝

1）所有充排氣管道試壓合格后，對控制盾板高度的限位皮帶進行安裝。限位皮帶是連接盾板和底板預埋螺栓之間的控制皮帶，具有控制盾板高度的作用，防止盾板上升過高造成破壞。每塊盾板有三根控制皮帶，首先將盾板上的皮帶用壓板固定在盾板上，然后將盾板升到設(shè)計高度。根據(jù)升到設(shè)計高度皮帶長度來固定預埋件上的皮帶。

2）限位皮帶安裝完成后，對控制盾板的傾角儀進行安裝。傾角儀主要是通過信號線與控制室里柜體進行連接，每一根信號線的安裝與管道安裝類似，每根信號線編號要與控制柜一致。主要是從混凝土底板至盾板上方傾角儀位置之間的距離長度要控制準確，避免因為盾板起落造成信號線損壞。

3）信號線、管道及傾角儀全部安裝完成后對預留混凝土管道溝進行澆筑，澆筑之前首先要檢查管道之間的間距及管理固定的牢固程度。然后用細沙對管道溝進行掩埋，砂與混凝土頂部的最小尺寸控制在15.0 cm左右。掩埋完成后對砂進行灌水密實，保證中間不會出現(xiàn)空隙，砂密實后用二期混凝土澆筑。

2.3 調(diào)試限位皮帶長度及傾角儀角度

1）首先進行傾角儀的調(diào)試。按照提前計算好的角度把盾板全部上升到設(shè)計高度，再根據(jù)達到設(shè)計高度的盾板去調(diào)整每一塊盾板的角度。以靠近墩墻的盾板為參照點，把第一塊盾板升到設(shè)計角度查看是否滿高程，如不滿足微調(diào)盾板角度讓其達到設(shè)計高度。然后依次往下調(diào)整，如兩塊盾板之間沒有錯臺不需調(diào)整，待全部調(diào)試完成后記錄下柜體里每塊盾板調(diào)整完的角度，以后根據(jù)此數(shù)據(jù)對盾板進行升降。

2）根據(jù)傾角儀調(diào)整完成后的角度去調(diào)整限位皮帶的長度，盾板達到設(shè)計高度后，檢查每一根限位皮帶的長度，如出現(xiàn)過松或過緊的情況及時調(diào)整，調(diào)整到合適長度用螺栓壓緊皮帶。

3 限位系統(tǒng)的優(yōu)缺點

1）氣盾壩盾板系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動控制、耗電低、節(jié)約運行費用，氣盾壩控制系統(tǒng)采用空氣作為充脹介質(zhì)，即使在沒有電的情況下也可以控制閘門開啟泄洪，不存在漏油問題，不會造成水和周圍環(huán)境污染，工程安全性和可靠性高。

2）一孔氣盾壩為一個柜體，可以對一孔盾板一鍵充氣、排氣。一孔盾板全部升起來大約需30 min左右，全部排干氣大約10 min，非常簡單高效，有利于排洪泄洪。

3）盾板充氣時如發(fā)現(xiàn)兩塊相鄰盾板上升高度不一致，系統(tǒng)能自動識別，自動調(diào)節(jié)，保證上升高度同步一致。

4）氣盾壩安裝對預埋件、混凝土平整度、安裝精度要求非常高。氣盾壩連接全部為軟連接，如在盾板安裝時兩個相鄰盾板之間有錯臺，與錨固螺栓相連的皮帶長度不一致就會造成盾板安裝完成后相鄰盾板的高度、位置出現(xiàn)偏差，影響外觀質(zhì)量。

4 氣盾壩技術(shù)應用前景

4.1 分水、泄洪

氣盾壩技術(shù)可以應用到河流的分洪中，合理控制斷面流量；在洪水期自動控制上游水位，使其保持低水位，并借助洪水帶走上游沉積的泥砂；或直接全班倒伏，保證原河道的瀉洪能力。

4.2 灌溉、發(fā)電

氣盾壩充排氣控制系統(tǒng)可以準確控制灌溉渠道的水位和分流流量；當渠道流量變化時，可以自動控制分水建筑物前的水位，保證分水的均勻性。

氣盾壩盾板擋水形成高水位，增加水電站的發(fā)電能力；一般泄水閘板頂部過水深度僅為0.25～0.5 m，氣盾壩可以創(chuàng)造較高水頭并可以準確控制上游水位，汛期安全泄放洪水，汛期過后氣盾壩升起擋水；此外，冬季上游可以形成穩(wěn)定的冰蓋，防止冰凌堵塞電站引水口。

5 結(jié)語

限位裝置作為氣盾壩系統(tǒng)中重要的組成部分，其安裝的精準度、材料的強度、運行過程中的穩(wěn)定性等都是整個建筑物能夠正常運行的重要保證。

而氣盾壩作為一種新型的擋水結(jié)構(gòu)，隨著我國水利事業(yè)的發(fā)展，對水利生態(tài)建設(shè)提出了更高的要求，氣盾壩技術(shù)將會有更廣闊的的應用空間。