江河低水活動(dòng)壩壩型方案探究

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1項(xiàng)目背景

水陽(yáng)江航道位于安徽省宣城市，是長(zhǎng)江南岸的一級(jí)支流，是皖東南航道網(wǎng)的重要組成部分，下游可通過(guò)蕪申運(yùn)河連接長(zhǎng)江黃金水道。水陽(yáng)江航道海棠灣-甘家拐全長(zhǎng)43.9km，采用建設(shè)航運(yùn)梯級(jí)樞紐與疏浚結(jié)合的方式進(jìn)行整治，樞紐選址在水陽(yáng)鎮(zhèn)上游約500m處，建設(shè)船閘及低水活動(dòng)壩，利用低水壩抬高枯水期閘上最低通航水位，利用船閘通航，中高水期低水活動(dòng)壩塌壩行洪。

2建設(shè)規(guī)模

水陽(yáng)江船閘級(jí)別為Ⅲ級(jí)，設(shè)計(jì)代表船型為1000t級(jí)貨船，閘室有效尺度200×23×4.5m。水陽(yáng)江低水活動(dòng)壩工程等級(jí)為Ⅲ級(jí)，正常蓄水位5.3m，設(shè)計(jì)洪水位10.87m（20年一遇），設(shè)計(jì)泄洪流量（塌壩后）1550m3/s。

3樞紐運(yùn)行方式

船閘全年通航，橡膠壩枯水期擋水，中、高水期泄流。（1）枯水期：水位在2.45～5.3m以?xún)?nèi)，橡膠壩充水、壩上蓄水，閘上最低通航水位達(dá)到5.3m，閘下最低通航水位為2.45～5.3m，船閘開(kāi)、關(guān)閘門(mén)通航。期間為當(dāng)年12月至來(lái)年3月，每年約3個(gè)月。（2）平水期：水位在5.3～9.9m之間，當(dāng)下游水位達(dá)到5.3m時(shí)，上游航道水深滿足通航要求，橡膠壩塌壩，上下游平水（即中、高水期），船閘正常通航，橡膠壩、灘地均過(guò)流。期間為當(dāng)年4月至11月。（3）洪水期：上下游水位達(dá)9.9m以上，船閘閘門(mén)關(guān)閉防洪；橡膠壩塌壩泄洪，灘地泄洪。

4壩型選擇

綜合考慮國(guó)內(nèi)目前運(yùn)用較為成熟的活動(dòng)壩壩型，擬定橡膠壩、液壓升降壩兩種壩型方案進(jìn)行比選。

4.1橡膠壩

橡膠壩，是用高強(qiáng)度合成纖維織物做受力骨架，內(nèi)外涂敷橡膠作保護(hù)層，加工成膠布，再將其錨固于底板上成封閉狀的壩袋，通過(guò)充排管路用水（氣）將其充脹形成的袋式擋水壩。壩頂可以溢流，并可根據(jù)需要調(diào)節(jié)壩高，控制上游水位，以發(fā)揮灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、防洪、擋潮等效益。1966年我國(guó)首座橡膠壩建成，至今已有60多年歷史，國(guó)內(nèi)外積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)比較成熟。水陽(yáng)江橡膠壩由橡膠壩、調(diào)節(jié)閘和充排水泵房組成。橡膠壩采用充水式壩袋，共5跨，每跨長(zhǎng)23m，設(shè)計(jì)內(nèi)壓比α取1.25，選用900×900kN/m（經(jīng)緯向相同）的錦綸帆布3層作為受力骨架，膠布型號(hào)為J300300-3，壩袋型號(hào)JBD5.0-300-3，錨固形式采用雙錨固線結(jié)構(gòu)型式，選用M30×800mm螺栓，HB-7型鑄鋼定型產(chǎn)品錨固件。橡膠壩基礎(chǔ)底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度為21m，壩底板頂高程為0.5m，壩高5.0m，壩頂高程為5.5m。壩底板結(jié)構(gòu)型式為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板厚2.5m。為與船閘共用檢修閘門(mén)，橡膠壩設(shè)置4個(gè)順?biāo)鞣较蛲ㄩL(zhǎng)布置的檢修閘墩，將整個(gè)壩長(zhǎng)分為5跨，每跨長(zhǎng)23m，檢修閘墩厚1.55m，橡膠壩底板寬度為133.2m。橡膠壩底板面層預(yù)留錨固槽、水帽孔、充排水管道等，待預(yù)埋件安裝完畢后，再回填二期混凝土。為避免橡膠壩頻繁塌壩，在橡膠壩右側(cè)布置調(diào)節(jié)閘，單孔凈寬5.0m，共有兩孔。充排水泵房布置在調(diào)節(jié)閘右側(cè)，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)19.2m，寬9.2m。

4.2液壓升降壩

液壓升降壩是近年來(lái)新興的閘壩型式，其工作基本原理：采用自卸汽車(chē)力學(xué)原理，結(jié)合支墩壩水工結(jié)構(gòu)型式的一種壩型，具備擋水和泄水雙重功能。液壓升降壩的構(gòu)造由弧形（或直線）壩面、液壓桿、支撐桿、液壓缸和液壓泵站組成。液壓升降壩采用液壓桿升降以底部為軸的活動(dòng)攔水壩面，實(shí)現(xiàn)升壩攔水，降壩行洪的目的；采用支撐桿支撐活動(dòng)壩面的背面，構(gòu)成穩(wěn)定的支撐壩墩；采用聯(lián)動(dòng)鋼絞線帶動(dòng)定位銷(xiāo)，達(dá)到支撐墩壩固定和活動(dòng)得相互交換；采用浮標(biāo)開(kāi)關(guān)，控制采用液壓系統(tǒng)，達(dá)到無(wú)人管理，根據(jù)洪水漲落，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)壩面的自動(dòng)升降。水陽(yáng)江液壓壩跨河槽布置，壩面總寬122m，底板總寬132.6m，順?biāo)飨蜷L(zhǎng)度為19m，厚2m，頂高程為0.5m，壩面高度為5.0m，壩面頂高程為5.5m。閘底板結(jié)構(gòu)形式為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板厚2.5m。底板面層預(yù)留液壓缸孔、鉸支座孔、支撐桿孔安裝埋件，待埋件安裝完畢后，再回填二期混凝土。控制管理房布置在液壓升降壩左側(cè)，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)6.5m，寬6.5m。

5壩型比較

5.1橡膠壩優(yōu)缺點(diǎn)分析及優(yōu)化

5.1.1優(yōu)點(diǎn)。（1）壩體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工程投資??；（2）塌壩后壩袋緊貼河床，不阻水，有利于河道行洪；（3）橡膠壩技術(shù)成熟，有豐富的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理經(jīng)驗(yàn)。5.1.2缺點(diǎn)。（1）壩袋充、排水時(shí)間較長(zhǎng)，易被漂浮物或尖銳物損壞，檢修不便；（2）橡膠壩需和調(diào)節(jié)閘配合使用，操作復(fù)雜，運(yùn)行管理復(fù)雜；（3）橡膠壩壩袋使用壽命不超過(guò)15年，使用壽命較短。5.1.3優(yōu)化措施。（1）在壩袋膠料中加入納米高耐磨性能的補(bǔ)強(qiáng)劑，提高耐磨性能；（2）在壩袋膠料中加入添加納米紫外線吸收劑，增強(qiáng)耐老化性能；（3）采用高強(qiáng)度無(wú)接縫橡膠壩袋技術(shù)，通過(guò)兩次硫化，提高袋體的連接強(qiáng)度；（4）每段橡膠壩之間設(shè)置檢修閘墩，利用船閘檢修門(mén)擋水，方便檢修。

5.2液壓壩優(yōu)缺點(diǎn)分析及優(yōu)化

5.2.1優(yōu)點(diǎn)。（1）壩面高度可調(diào)節(jié)，能達(dá)到很好的泄流、行洪、沖沙、排漂效果；（2）自動(dòng)化程度高，采用浮標(biāo)開(kāi)關(guān)控制、液壓操作系統(tǒng)，管理方便；（3）液壓升降壩使用壽命達(dá)30年。5.2.2缺點(diǎn)。（1）支撐壩面的液壓缸和油路常年處在水下，如果密封性能不好可能導(dǎo)致液壓系統(tǒng)失效，導(dǎo)致液壓壩無(wú)法順利升起或塌壩，影響通航及泄洪；（2）液壓升降壩壩面及升降系統(tǒng)為廠家專(zhuān)利產(chǎn)品。5.2.3優(yōu)化措施。（1）液壓油密封件和導(dǎo)向環(huán)采用新技術(shù)和知名品牌，確保密封性能良好；（2）每段液壓壩之間設(shè)檢修閘墩，利用船閘檢修門(mén)擋水，提前對(duì)液壓系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行檢修和維護(hù)，確保設(shè)備處于正常狀態(tài)，保證通航期蓄水和洪水期塌壩；（3）采用折疊式支撐桿系統(tǒng)，在活塞缸出現(xiàn)故障時(shí)，也能通過(guò)主液壓油缸推動(dòng)支撐桿，使閘門(mén)自動(dòng)打開(kāi)。

6研究結(jié)論

水陽(yáng)江低水壩位于水陽(yáng)江干流上，其下游為皖蘇兩省界河，為確保行洪安全，減小兩省之間的協(xié)調(diào)難度，推薦采用橡膠壩方案，壩體設(shè)置檢修墩方便壩帶檢修。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T50979-2014，橡膠壩工程技術(shù)規(guī)范.

作者:程旸 單位:安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司