鋼壩閘在北京市萬泉河治理工程中的設(shè)計(jì)應(yīng)用資料

1、鋼壩閘在北京市萬泉河治理工程中的設(shè)計(jì)應(yīng)用摘要：鋼壩閘是一種新穎、美觀、實(shí)用的閘型，它在運(yùn)行時(shí)升起閘門可蓄水，放倒閘門可行洪，擋水時(shí)可以適當(dāng)調(diào)節(jié)一定開啟角度來調(diào)節(jié)水位，同時(shí)閘門門頂可溢流過水，形成人工瀑布的景觀效果。通過萬泉河節(jié)制閘工程實(shí)例，闡述鋼壩閘在北京市河道治理工程的設(shè)計(jì)應(yīng)用。目前在北京市內(nèi)已經(jīng)通過竣工驗(yàn)收或正在施工的鋼壩閘約為 7座，分別位于海淀區(qū)和順義區(qū)。海 7 條河道、周家巷溝等60 潮白河、薊運(yùn)河三大水系，境內(nèi)有大小河流 15 條，其中龍道河、箭桿河、小中河、七分干渠等為中小河道。這 7座鋼壩閘都是建在中小河道上，分別是海淀區(qū)萬泉河2座、周家巷溝1座、翠湖濕地3座（包括前章村溝、羅

2、家墳溝）、順義區(qū)龍道河 17座鋼壩閘的特征參數(shù)見表1。以萬泉河節(jié)制閘為例，簡要介紹鋼壩閘在城市景觀河道中的設(shè)計(jì)應(yīng)用。萬泉河位于北京市海淀區(qū)，是清河的一條重要支流，在其與清河的匯合口前建有一座橡膠壩。橡膠壩主要用于節(jié)制萬泉河來水，形成水面景觀。由于擬建京包高速公路跨萬泉河橋與橡膠壩位置沖突，為保證高速路的順利實(shí)施，需將橡膠壩遷址改建。通過對(duì)遷建閘址位置的比選，確定為現(xiàn)狀橡膠壩上游。根據(jù)節(jié)制閘所處的地理位置、蓄水條件及運(yùn)行要求，閘型需滿足：景觀效果良好，日常維護(hù)及運(yùn)行管理方便的條件，工程對(duì)橡膠壩、水力自控翻板閘、鋼壩閘作了比較。 3070 3 15d即可安裝完畢。壩體為柔性軟殼結(jié)構(gòu)，能抵抗地震、波

3、浪等沖擊，跨度大，不阻水。缺點(diǎn)是壩袋是由高分子合成材料聚合而成，容易受到尖銳物體或火的損壞；長期在室外環(huán)境中壩袋易老化，其使用壽命一般為10 15 a；升降壩是通過充泄水系統(tǒng)來完成，正常需要2 3 h，時(shí)間較長；橡膠壩運(yùn)行時(shí)壩頂溢流高度不可大于 50 cm，所形成的瀑布景觀效果一般；充泄水系統(tǒng)需要建泵房、充泄水管路，相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)行管理不夠安全可靠。橡膠壩單延米投資約 3 萬元（不含土建投資）。水力自控翻板閘最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要任何外力和人工監(jiān)控，完全由門前水位變化，引起作用于門板上的水壓力改變而實(shí)現(xiàn)閘門啟閉。運(yùn)行時(shí)正常擋水位等于或略低于門頂高程，當(dāng)擋水位高于門頂0.1 0.3 m時(shí)，門板受水壓力

4、作用而翻倒，當(dāng)擋水位只有門高30%20%時(shí)，門板受重力作用而立起。缺點(diǎn)是由于水力自控翻板閘采用中間支鉸結(jié)構(gòu)，啟閉閘門是由水壓力或重力作用引起，所以泥沙淤積對(duì)其啟閉閘門影響很大。開門時(shí)，門前泥沙淤積位于支鉸支點(diǎn)以下形成啟門阻力矩，致使閘門無法正常開啟；閉門時(shí)，門后泥沙淤積或硬物卡在支鉸處，致使閘門無法正常關(guān)閉；由于閘門啟閉不受人為控制，對(duì)于有防洪調(diào)度要求的河道，不利于安全運(yùn)行。水力自控翻板閘單延米投資約 5 萬元（不含土建投資）。表 1 已建鋼壩閘特征參數(shù)表鋼壩閘外形新穎、美觀、實(shí)用，可以形成大尺度景觀效果。閘門采用鋼材，表面進(jìn)行熱噴鋅，堅(jiān)固耐用。運(yùn)轉(zhuǎn)件采用特殊復(fù)合材料，在水下運(yùn)行多年無需加潤滑

5、油。閘門通過液壓設(shè)備啟閉，速度快，一般在 2 min之內(nèi)即可完成。特有的鎖定裝置，可以有效地控制閘門開啟角度，水位可以任意調(diào)節(jié)。啟閉機(jī)可以配備手動(dòng)裝置，操作力只需 50 N，若遇停電或故障可以保障正常運(yùn)行。鋼壩閘單延米投資約10 萬元（不含土建投資）。萬泉河節(jié)制閘平、縱剖面如圖 1、圖 2。圖 2 萬泉河節(jié)制閘縱剖面圖 mm鋼壩閘主要由三部分組成：帶固定軸的鋼閘門門體、液壓啟閉設(shè)備和配套土建結(jié)構(gòu)工程。鋼壩閘閘門由門葉結(jié)構(gòu)、底軸結(jié)構(gòu)、拐臂結(jié)構(gòu)、水封裝置及鎖定裝置等組成。門葉結(jié)構(gòu)為面板、T型主縱梁及型鋼次梁等組合焊接鋼結(jié)構(gòu)，門葉與底軸之間采用螺栓連接，底軸作為門葉縱向懸臂梁的固端和閘門的驅(qū)動(dòng)軸，按

6、扭轉(zhuǎn)彎曲受力條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。本工程閘孔尺寸為 13m2.82 m，門葉高2.86 m、厚0.408m，底鉸座中心高560，底軸直徑 500mm。水封裝置包括底止水、側(cè)止水和鉸止水，本工程選用聚酯強(qiáng)化橡膠。底止水始終抵靠在固定軸上，閘門啟閉時(shí)，止水不離固定軸的表面；側(cè)止水為P 型止水，固定在門體兩側(cè)，運(yùn)行時(shí)止水不離開側(cè)胸墻，側(cè)胸墻對(duì)于光滑程度要求高，一般采用不銹鋼或大理石材質(zhì)；鉸止水始終抵靠在鉸座外圓柱面上。由于止水與底板、墩墻無縫接觸，所以不需要設(shè)置底門槽和側(cè)門槽。鎖定裝置設(shè)在底軸的兩端，依靠液壓啟閉機(jī)對(duì)閘門位置精確控制，擋水時(shí)可以適當(dāng)調(diào)節(jié)一定開啟角度來調(diào)節(jié)水位，本工程采用雙向液壓鎖。鋼壩閘的啟

7、閉設(shè)備與平板、弧形等閘門有所不同，它是一種新型的機(jī)電液一體化的液壓啟閉機(jī)，布置在兩側(cè)啟閉室內(nèi)，閘門上部沒有傳統(tǒng)的排架、工作橋，能夠充分地滿足景觀的要求，同時(shí)也節(jié)省了土建工程投資。該設(shè)備由油缸、油泵、球絞啟閉機(jī)座、集成插裝式控制閥組、運(yùn)行電機(jī)及高壓連接軟管等部分組成。閘門啟閉時(shí)通過液壓桿地平行移動(dòng)帶動(dòng)固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成閘門的啟閉。鋼壩閘的閘門與啟閉機(jī)由廠家負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及安裝，而配套土建工程則是由設(shè)計(jì)人員完成。萬泉河節(jié)制閘所在河段為梯形斷面，底寬 13 m，邊坡12，河底高程37.68 m，堤頂高程 41.30 m，工程布置依次為：上游連接段、鋪蓋段、閘室段、消力池段及下游連接段等。上游鋪蓋段采用

8、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板厚 0.4 ，長15 ，高程為37.68 ；兩側(cè)翼墻為重力式混凝土擋墻，墻頂高程41.30 。閘室為單孔整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，閘孔凈寬 13 m、長10 m，底板采用二級(jí)臺(tái)階式，上級(jí)臺(tái)階與鋪蓋段連接，高程37.68 ，下級(jí)臺(tái)階與消力池段連接，高程36.88 ，閘門安裝在下級(jí)臺(tái)階，臥倒時(shí)與上級(jí)臺(tái)階齊平，邊墩結(jié)合啟閉機(jī)室布置為空箱結(jié)構(gòu)，箱內(nèi)凈空 2m，墩頂高程41.30m。由于擋水時(shí)鋼壩閘閘頂溢流，下游形成水墊面，消能條件較好。本工程下游消力池段為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池深 0.8 m、長 15 m、底板厚0.6 m，末端梅花形布置100 mm的PVC 排水管，間距2 m。翼墻為重力式混凝土擋墻，墻頂高程41.30 m。（1）鋼壩閘作為城市河道中景觀閘使用有其自身的優(yōu)勢，單孔閘寬最大可達(dá) 40 m，門高最大可達(dá) 4 m，門頂可溢流過水，形成人工瀑布，非常適合設(shè)置在有景觀需要的中小河道。（2）鋼壩閘是由底軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)門葉，從而實(shí)現(xiàn)閘門啟閉，底軸是依靠兩側(cè)閘墩內(nèi)的液壓啟閉裝置控制，其同步性的精確度要求很高，閘室設(shè)計(jì)建議采用單孔整體結(jié)構(gòu)。（3）鋼壩閘是廠家的專利技術(shù)，造價(jià)高，工程一次性投入較大。在擋水高度2.82m時(shí)，都不含土 3 5 / 10 萬元/延米。由于鋼壩閘是一種