桑尼橡胶气动盾形闸门气盾钢闸坝 钢盾坝安装

于锋+衣江杰+袁松

[摘  要]本文分别从两种锚固形式的气动盾形闸门：1、平板形式;2、楔形夹铸具形式;所具有的共同点和不同点进行比较。阐述了两种锚固形式的气动盾形闸门应用。

[关键词]气动盾形闸门  平板形式  楔形夹铸具形式  比较

中图分类号：TV644 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0008-01

【前言】

气动盾形闸门系统起源于美国OHI公司，1988年第一次应用在美国新罕布什尔州，该产品已在美国、加拿大、欧洲、韩国等发达国家得到普遍使用。根据国外惯例，气动盾形闸门系统分为平板形式和楔形夹铸具两种形式。2006年中国大陆第一座气动盾形闸门系统自美国进口在北京大兴区新凤河使用，采用楔形夹铸具形式，至今运行良好。

一、气动盾形闸门原理

气动盾形闸门系统是利用空气压缩原理，通过气袋充气与排气，使钢闸门升起与倒伏，以维持特定的水位高度。允许闸顶溢流。闸门全开时，门体全部倒卧在河底，可高效泄水，不影响景观和通航。闸门全关闭时，可以蓄水，超过设定水位时，可形成溢流景观。气动盾形闸门两种锚固形式的定义：

（一）平板形式的气动盾形闸门定义

气囊端部钻孔，气囊通过所钻孔套在预埋在混凝土的螺栓端部，再用平面带孔钢板栓接压在气囊上，气囊自带铰链盖板连接闸门挡水。见左示意图。

（二）楔形夹铸具形式气动盾形闸门定义

气囊端部不钻孔，而是采用楔形的形式，通过夹铸具压紧气囊楔形和铰链盖板楔形，铰链盖板连接闸门挡水。见左示意图。

二者的相同点比较：

（1）工作原理相同;两种形式的气动盾形闸门均为通过气囊充、放气达到控制闸门起伏。

（2）预埋的管路相同;两种形式的气动盾形闸门均需要预埋充、排气管路。

（3）金属结构闸门形式相同;两种形式的气动盾形闸门所连接金属结构闸门形式是一样的。均通过铰链盖板传力到地基。

（4）动力系统形式相同;两种形式的气动盾形闸门均采用空气压缩机供气;控制部件采用相同的形式。

（5）控制部件形式相同：两种形式气动盾形闸门系统均可布置PLC控制柜和机械管路控制柜。

（6）控制方式相同;两种形式的气动盾形闸门均具有通过手工现地控制、PLC现地控制、远程控制的模式。

（7）闸下通气形式相同; 两种形式的气动盾形闸门均采用门顶安装破波板实现闸下通气，以防止真空振动。

（8）闸门间止水形式相同; 两种形式的气动盾形闸门均采用平面间止缝止水。

（9）闸门两侧止水形式相同; 两种形式的气动盾形闸门均采用L型的侧止缝，通过两侧的闸墩板配合止水。亦可安装双向侧止缝进行止水，实现双向挡水的目的。

（10）闸门根部止水和连接形式相同;两种形式的气动盾形闸门根部均采用铰链盖板连接，并通过铰链盖板和气囊的复合实现根部止水。

（11）混凝土地基适应性相同;两种形式的气动盾形闸门预埋主螺栓都是均布在混凝土地基中，对混凝土地基适应性相同。对地基要求均不高。

（12）大跨度河道：两种形式的气动盾形闸门均适用于大跨度河道，模块化的设计，理论上河道可以无限宽度，而且中间不需要闸墩。

二者的不同点比较：

（1）埋件组成不同;平板形式的气动盾形闸门埋件仅由主锚栓和底梁、抑制带锚栓组成;楔形夹铸具形式的气动盾形闸门埋件比较复杂，由主锚栓、底梁、根部埋件、楔部埋件、中部埋件、安装专用钢模具及抑制带锚栓组成。

（2）埋件制造难以程度不同;平板形式的气动盾形闸门埋件仅由主锚栓和底梁，加工比较简单;楔形夹铸具形式的气动盾形闸门埋件，特别是根部埋件、楔部埋件、安装专用刚模具，均是异型部件的薄钢板，加工比较困难，焊接变形校正量比较大，埋件的制造难度比较大。

（3）气囊形状不同;平板形式的气动盾形闸门气囊受力端为孔连接形式;楔形夹铸具形式的气动盾形闸门气囊受力端为楔形的形式。

（4）气囊制造周期不同;平板形式的气动盾形闸门气囊端部相对复杂，制造周期偏长。楔形夹铸具形式的气动盾形闸门气囊楔形端简单，制造周期短。一般比平板形式气囊制造周期缩短30%左右的时间。

（5）安装锚固形式不同; 平板形式的气动盾形闸门锚固采用平板压在气囊上的办法，通过铰链盖板连接闸门挡水;楔形夹铸具形式的气动盾形闸门采用夹铸具夹紧铰链盖板和气囊，通过铰链盖板连接闸门挡水。

（6）气囊受力情况不同;平板形式的气动盾形闸门气囊通过孔连接在主锚栓上，造成孔局部受力偏大，往复运行时间久了，特别是山区河道，水压力比较大时，容易在气囊钻孔处漏气。楔形夹铸具形式的气动盾形闸门气囊受到铰链盖板均布的压力和混凝土表面均布的支撑力，受力状况比较理想。在受到较大的水压力时，楔形越拉越紧，气囊密封更好。

（7）安装周期不同;平板形式的气动盾形闸门由于埋件种类偏少，安装周期比楔形气动盾形闸门缩短约10%左右的时间。

（8）安装适应性不同;平板形式的气动盾形闸门气囊孔和预埋的主锚栓是对应关系，一旦某个锚栓位置或者两侧闸墩板位置错误，将导致很大的返工量，甚至一些部件报废。楔形夹铸具形式的气动盾形闸门由于其楔形型腔的连续性，整套闸门系统可以沿主锚栓方向移动，方便安装的左右调节，夹铸具形式安装适应性更强。

（9）适用的挡水高度和环境不同;根据以往运行多年的成功案例，平板形式的气动盾形闸门适用于挡水高度3米以下的平原水流偏小的河道，对于水流偏大的山区河道，气动盾形闸门宜采用安全系数更高的传统的楔形夹铸具形式;楔形夹铸具形式的气动盾形闸门可适用于任何挡水高度的河道（3米水头以上仅能采用楔形气动盾形闸门系统）。从国内情况看，自挡水高度0.35米（三块石项目）至8米（贵阳南明河项目）均有工程案例。

二、结束语

以上为笔者10余年的参与气动盾形闸门系统的工作经验，总结了平板形式的气动盾形闸门和楔形夹铸具形式的气动盾形闸门相同点和不同点。楔形夹铸具气动盾形闸门为原始传统设计，安全系数较大。平板形式是近几年针对低水头、小流量河道，为减少金属结构工程量和安装工程量而优化设计的一种新的气动盾形闸门锚固形式。二者各有优点、缺点，在拦河坝工程应用中，以安全第一的原则，择优选用更适合河道实际情况的气动盾形闸门系统锚固形式。