江河低水活動壩壩型方案探究

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1項目背景

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

2建設規(guī)模

水陽江船閘級別為Ⅲ級，設計代表船型為1000t級貨船，閘室有效尺度200×23×4.5m。水陽江低水活動壩工程等級為Ⅲ級，正常蓄水位5.3m，設計洪水位10.87m（20年一遇），設計泄洪流量（塌壩后）1550m3/s。

3樞紐運行方式

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以內，橡膠壩充水、壩上蓄水，閘上最低通航水位達到5.3m，閘下最低通航水位為2.45～5.3m，船閘開、關閘門通航。期間為當年12月至來年3月，每年約3個月。（2）平水期：水位在5.3～9.9m之間，當下游水位達到5.3m時，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、灘地均過流。期間為當年4月至11月。（3）洪水期：上下游水位達9.9m以上，船閘閘門關閉防洪；橡膠壩塌壩泄洪，灘地泄洪。

4壩型選擇

綜合考慮國內目前運用較為成熟的活動壩壩型，擬定橡膠壩、液壓升降壩兩種壩型方案進行比選。

4.1橡膠壩

橡膠壩，是用高強度合成纖維織物做受力骨架，內外涂敷橡膠作保護層，加工成膠布，再將其錨固于底板上成封閉狀的壩袋，通過充排管路用水（氣）將其充脹形成的袋式擋水壩。壩頂可以溢流，并可根據需要調節(jié)壩高，控制上游水位，以發(fā)揮灌溉、發(fā)電、航運、防洪、擋潮等效益。1966年我國首座橡膠壩建成，至今已有60多年歷史，國內外積累了豐富的經驗，技術比較成熟。水陽江橡膠壩由橡膠壩、調節(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23m，設計內壓比α取1.25，選用900×900kN/m（經緯向相同）的錦綸帆布3層作為受力骨架，膠布型號為J300300-3，壩袋型號JBD5.0-300-3，錨固形式采用雙錨固線結構型式，選用M30×800mm螺栓，HB-7型鑄鋼定型產品錨固件。橡膠壩基礎底板順水流方向長度為21m，壩底板頂高程為0.5m，壩高5.0m，壩頂高程為5.5m。壩底板結構型式為C25鋼筋混凝土結構，底板厚2.5m。為與船閘共用檢修閘門，橡膠壩設置4個順水流方向通長布置的檢修閘墩，將整個壩長分為5跨，每跨長23m，檢修閘墩厚1.55m，橡膠壩底板寬度為133.2m。橡膠壩底板面層預留錨固槽、水帽孔、充排水管道等，待預埋件安裝完畢后，再回填二期混凝土。為避免橡膠壩頻繁塌壩，在橡膠壩右側布置調節(jié)閘，單孔凈寬5.0m，共有兩孔。充排水泵房布置在調節(jié)閘右側，順水流方向長19.2m，寬9.2m。

4.2液壓升降壩

液壓升降壩是近年來新興的閘壩型式，其工作基本原理：采用自卸汽車力學原理，結合支墩壩水工結構型式的一種壩型，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攔水壩面，實現(xiàn)升壩攔水，降壩行洪的目的；采用支撐桿支撐活動壩面的背面，構成穩(wěn)定的支撐壩墩；采用聯(lián)動鋼絞線帶動定位銷，達到支撐墩壩固定和活動得相互交換；采用浮標開關，控制采用液壓系統(tǒng)，達到無人管理，根據洪水漲落，實現(xiàn)活動壩面的自動升降。水陽江液壓壩跨河槽布置，壩面總寬122m，底板總寬132.6m，順水流向長度為19m，厚2m，頂高程為0.5m，壩面高度為5.0m，壩面頂高程為5.5m。閘底板結構形式為C25鋼筋混凝土結構，底板厚2.5m。底板面層預留液壓缸孔、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，順水流方向長6.5m，寬6.5m。

5壩型比較

5.1橡膠壩優(yōu)缺點分析及優(yōu)化

5.1.1優(yōu)點。（1）壩體結構簡單、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）橡膠壩技術成熟，有豐富的建設、運營管理經驗。5.1.2缺點。（1）壩袋充、排水時間較長，易被漂浮物或尖銳物損壞，檢修不便；（2）橡膠壩需和調節(jié)閘配合使用，操作復雜，運行管理復雜；（3）橡膠壩壩袋使用壽命不超過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強劑，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，增強耐老化性能；（3）采用高強度無接縫橡膠壩袋技術，通過兩次硫化，提高袋體的連接強度；（4）每段橡膠壩之間設置檢修閘墩，利用船閘檢修門擋水，方便檢修。

5.2液壓壩優(yōu)缺點分析及優(yōu)化

5.2.1優(yōu)點。（1）壩面高度可調節(jié)，能達到很好的泄流、行洪、沖沙、排漂效果；（2）自動化程度高，采用浮標開關控制、液壓操作系統(tǒng)，管理方便；（3）液壓升降壩使用壽命達30年。5.2.2缺點。（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致液壓系統(tǒng)失效，導致液壓壩無法順利升起或塌壩，影響通航及泄洪；（2）液壓升降壩壩面及升降系統(tǒng)為廠家專利產品。5.2.3優(yōu)化措施。（1）液壓油密封件和導向環(huán)采用新技術和知名品牌，確保密封性能良好；（2）每段液壓壩之間設檢修閘墩，利用船閘檢修門擋水，提前對液壓系統(tǒng)設備進行檢修和維護，確保設備處于正常狀態(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，也能通過主液壓油缸推動支撐桿，使閘門自動打開。

6研究結論

水陽江低水壩位于水陽江干流上，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)調難度，推薦采用橡膠壩方案，壩體設置檢修墩方便壩帶檢修。

參考文獻：

[1]GB/T50979-2014，橡膠壩工程技術規(guī)范.

作者:程旸 單位:安徽省交通勘察設計院有限公司