鋼壩閘在羅浮山旅遊文化的引水工程應用論文
鋼壩閘在羅浮山旅遊文化的引水工程應用論文
摘要:針對羅浮山旅遊文化廣場引水工程的建設目標，透過鋼壩閘、氣盾壩、液壓升降壩3種景觀閘壩進行分析對比，確定了鋼壩閘方案。鋼壩閘具有造型美觀、安全可靠、執行方便等優點，對景觀要求較高的水閘工程設計有一定的參考價值。
關鍵詞:鋼壩閘;景觀;羅浮山;應用
1工程概況
羅浮山旅遊文化廣場及遊客服務中心專案位於羅浮山風景名勝區與長寧鎮交匯處，引水工程建設主要為了解決羅浮山文化廣場景觀用水的需要，從瀾石河引水至廣場以改善廣場的水環境和水質。引水渠道下游新建景觀水閘1座，設計過閘流量為70.35m3/s。景觀水閘設計閘室為單孔，淨寬9.0m，閘門高3.5m，採用底橫軸驅動翻板閘門———鋼壩閘，利用液壓啟閉裝置控制，控制房佈置於閘室左岸。
2閘型的選擇
本工程位於羅浮山國家級風景名勝區，新建景觀水閘的主要功能為抬高河道水位，改善河道水環境、水生態、水景觀。目前常用的景觀閘壩主要有鋼壩閘、氣盾壩、液壓升壩，新建景觀水閘透過以上3種閘壩形式進行方案比選。2.1鋼壩閘水閘形式採用底軸驅動臥倒式翻板鋼閘門，俗稱鋼壩閘門，是城鎮河流生態景觀設計中採用的一種可調控溢流壩，由土建結構、帶固定軸的鋼製壩體、驅動裝置等組成［1］。鋼壩適用於河道孔口較寬(10～100m)而水位差比較小的工況(1～6m)。鋼壩閘門關閉時升起閘門擋水，開啟時平臥於閘底行洪，擋水時可以調節角度，閘門門頂可溢流過水，形成人工瀑布的景觀效果。閘門可精確控制開啟角度，水位可以任意調節。2.2氣盾壩氣動盾形閘門系統，簡稱氣盾壩，由美國發明，至今已應用30多年［2］，氣盾壩透過水氣囊充氣，支撐起擋水盾板，實現蓄水執行。透過對充氣壓力的調節，調整擋水盾板的支撐角度，控制所需的擋水高度。近年來，經過不斷改進，氣盾壩擋水高度可達8～10m，溢流時挑流效果好，過水均勻，跌水落差大，可形成良好的瀑布景觀。2.3液壓升降壩液壓升降壩是採用自卸汽車力學原理並結合支墩壩水工結構形式的一種新型活動壩［3］，同時具備擋水和洩水功能。液壓升降壩由面板、固定支撐杆、液壓缸、液壓泵站和混凝土基礎底板組成。液壓壩壩面形式多變，可採用平板形、弧形、機翼形等結構;面板高度可隨意調節、並可定製同步升降功能。擋水高度基本與普通活動壩類似，而壩體長度不受限制。2.4方案比較。經計算分析，本工程液壓升降壩造價最低，氣盾壩次之，鋼壩閘最高，但鋼壩閘擋水高度調節靈活，景觀效果最好，考慮到本工程景觀水閘地處風景名勝區，且閘門寬度較窄，地基條件較好，推薦採用鋼壩閘方案。
3鋼壩閘設計
3.1設計方案本工程鋼壩閘設計為單孔，主要由鋼閘門門體、啟閉裝置和配套土建工程3部分組成。鋼壩閘閘孔尺寸為9m×3.5m(寬×高)，設計水頭為3.7m(門頂溢流按最大0.2m)，門葉為豎向懸臂受力結構，厚為0.207～0.45m;閘門採用底橫軸驅動方式啟閉，底軸外徑為0.65m，按扭轉彎曲受力條件設計，底軸中部設1個支鉸點，底軸與門葉採用焊接方式連線，底軸與底板及底檻透過開放式鉸座連線固定。底軸與穿牆套管、門葉與側牆處設定封閉止水條，閘門上游底檻與底軸處設底水封1道，同時在閘牆臨水側採用大理石貼面。閘門採用單邊啟閉方式，控制室佈置在閘室左岸，淨寬為2.5m，配置800kN液壓啟閉機1臺，功率為15kW。為保障閘門執行的可靠性，控制室內設鎖定裝置，固定閘門，並設潛汙泵，及時排出積水。土建工程主要由閘室、控制室和消能設施組成。閘下消能採用底流式消能，消力池採用下挖式消力池，消力池後設置海漫和防衝槽。3.2設計體會及建議1)鋼壩閘採用底軸驅動，水壓力透過門葉傳遞到底軸，再透過底軸傳遞給兩端的鉸座，通常閘門跨度較大，產生的扭矩較大，要求鋼閘門底軸具有較高的強度和鋼度。2)本工程採用最新的第4代鋼壩閘，閘門採用開放式鉸支座，雖然適應基礎變形的能力有了一定提高，但是過大的基礎不均勻沉降仍會導致鉸座會卡死底軸，閘門無法正常啟閉，閘室設計宜採用整體式單孔式結構，若閘基地質條件較差，需採用樁基礎或複合地基進行處理，嚴格控制基礎不均勻沉降，並加強變形監測。3)鋼壩閘為廠家專利技術，裝置造價高，由於閘門跨度大，通常不設檢修閘門，應按照免維修、少維護的要求進行設計，除了控制閘門製造和安裝精度外，比較關鍵的問題是鋼閘門的封閉止水，止水部位主要有:底軸與閘底檻、底軸與穿牆套管、門葉與側牆等。尤其應加強底軸與穿牆套管止水設計，止水材料通常採用橡皮止水，要求具有良好的耐磨效能，同時橡皮壓縮量不超過5mm，若壓縮量過大，底軸旋轉時橡皮容易翻轉，導致啟閉的摩阻力增大。4)為了減小門葉與側牆的'摩阻力，側牆牆面宜採用光滑的大理石或新型材料貼面。
4結語
羅浮山旅遊文化廣場引水工程在滿足防洪、引水的基本功能上，把生態景觀與工程相結合，改善渠道及周邊生態環境，對美化水環境、促進人水和諧具有重要作用。鋼壩閘整體美觀，成為了羅浮山旅遊區的一個動態的音符和休憩的節點，為羅浮山錦上添花。隨著城鎮化腳步不斷加快，水環境、水景觀建設的需求不斷提高，鋼壩閘作為一種新型的景觀閘，具有造型美觀、安全可靠、執行方便等優點，具有良好的發展前景。
參考文獻:
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