侯俊宇，尚琦智，朱晨輝

（1.江蘇省淮安市水利工程建設(shè)管理服務(wù)中心，江蘇 淮安 223005；2.江蘇淮陰水利建設(shè)有限公司，江蘇 淮安 223005；3.南通大學(xué)，江蘇 南通 226019）

1 工程概況

淮安高鐵新區(qū)水系調(diào)整工程位于淮安市高鐵新區(qū)境內(nèi)，茭陵一站引河蓄水閘為其中一個(gè)單位工程，位于茭陵一站引河河道樁號(hào)5+912處，京滬高速西側(cè)約420 m，長(zhǎng)度89.04 m，設(shè)計(jì)排澇水位7.26 m，蓄水位6.17 m。工程等別為Ⅳ等，主要建筑物等級(jí)為4級(jí)。蓄水閘采用氣袋升降式翻板閘（氣盾閘）結(jié)構(gòu)，單孔凈寬50.0 m，設(shè)計(jì)擋水高度3.94 m。

其中閘門由8 扇6.25 m×3.95 m 氣盾壩組成，每扇面板后均布置氣囊。壓縮機(jī)房及控制室設(shè)在河道堤防堤腳處。閘門高度3.95 m，閘底板順?biāo)鏖L(zhǎng)15 m，總寬55.4 m。上游設(shè)鋪蓋，下游設(shè)消力池，兩側(cè)為高鋼筋混凝土擋翼墻。

2 氣盾壩特點(diǎn)

2.1 成本低、施工周期短

氣盾壩為單元化、模塊化結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不需要大型施工設(shè)備，且安裝周期短，基礎(chǔ)上部安裝一般只要兩周就可完成。

2.2 過流能力強(qiáng)

氣盾壩不需要中間閘墩連接，在整個(gè)河道寬度范圍盾板可完全貼伏于基礎(chǔ)，阻水高度小，可實(shí)現(xiàn)大流量泄水。且鋼制盾板充分保護(hù)橡膠壩袋，不懼怕漂浮物的突然沖擊，樹枝、浮木等雜物容易流過，不會(huì)造成阻塞。

2.3 運(yùn)行可控、管理簡(jiǎn)單

氣盾壩控制系統(tǒng)運(yùn)行簡(jiǎn)單，故障極少，無需經(jīng)常涉水進(jìn)行維修、維護(hù)保養(yǎng)，樹枝等漂浮物不宜卡掛，清理工作量少，安全保障程度高。

2.4 使用壽命長(zhǎng)

氣盾壩使用壽命長(zhǎng)短取決于橡膠氣囊的壽命，氣囊耐老化性能超過50年，且在升壩運(yùn)行和降壩行洪時(shí)，氣囊都在盾板下面，避免了日光和紫外線直接照射，不受滾動(dòng)砂石的磨損碰撞、樹木等漂浮物的劃傷等外部傷害。

2.5 過水高度可控、生態(tài)景觀效果佳

氣盾壩的起升高度可按照要求隨意調(diào)節(jié)，過水高度和運(yùn)行狀態(tài)持續(xù)可控。在溢流時(shí)具有較好的挑流效果，日常泄水時(shí)自然形成瀑布景觀，可以為城市增添靚麗的風(fēng)景。

2.6 綠色環(huán)保

氣盾壩的控制系統(tǒng)采用空氣作為充脹介質(zhì)，不存在漏油問題，不會(huì)造成水和周圍環(huán)境的污染。

2.7 適用范圍廣

氣盾壩適用范圍廣。適用于各種水文情況復(fù)雜的河道，適用于城市美化建設(shè)。更可直接應(yīng)用于各種橡膠壩、自動(dòng)翻板壩的改造。

3 安裝難點(diǎn)

氣盾壩主要由盾板、埋件、氣囊及附件、控制系統(tǒng)等組成，其中埋件、氣囊及附件的安裝是控制氣盾壩安裝質(zhì)量控制的重點(diǎn)。其工藝原理為：利用空氣壓縮原理，通過氣囊充氣與排氣，使鋼盾板升起與倒伏，以維持特定的水位高度，允許壩頂溢流。

4 安裝過程質(zhì)量控制

4.1 安裝流程

預(yù)埋件安裝→混凝土澆筑施工→精確放樣→氣囊就位→氣嘴連接→盾板就位→錨栓緊固→限位帶安裝→運(yùn)行調(diào)試→驗(yàn)收。

4.2 預(yù)埋件安裝

預(yù)埋件主要分為錨固體系埋件和充排氣體系埋件兩類，其中錨固體系埋件的安裝是重點(diǎn)，安裝精度要求高，需采取獨(dú)立的固定措施。

4.2.1 錨固體系埋件

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)，錨固螺栓應(yīng)垂直定位準(zhǔn)確，傾斜不超過3 mm，豎直方向采用Φ18鋼筋焊接在螺栓底部形成剪刀撐并固定在混凝土墊層上，水平方向采用Φ18鋼筋焊接錨爪，形成獨(dú)立的支撐體系，消除了底板混凝土施工過程中對(duì)預(yù)埋錨栓的擾動(dòng)（圖1）。

圖2 邊墻止水大樣示意

預(yù)埋螺栓安裝好后，應(yīng)對(duì)埋件的最終安裝精度進(jìn)行復(fù)測(cè)，并由專人使用包裝工具將螺栓絲口位置包扎，避免在施工過程中傷損破壞。

4.2.2 充排氣體系埋件

氣盾壩的充排氣管一般采用PPR 管，管頭之間用熱熔方法連接；充排氣管線布置要順直，不能交叉布線；每個(gè)氣囊的管線做好標(biāo)記，以便與控制房的管線對(duì)接；管線每隔3 m 用短鋼筋固定，以保證充排氣管的傾斜度和牢固度；做好充排氣管外套管的安裝，只要是充排氣管線與混凝土的接觸處一定要有套管的保護(hù)。

4.3 氣囊就位

4.3.1 氣囊安裝前的準(zhǔn)備工作

（1）清理基礎(chǔ)上的建筑垃圾，將壩基工作面打磨平整，達(dá)到安裝的要求；

（2）錨固系統(tǒng)要達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，錨固螺栓要檢查校緊，并清理干凈錨固件表面，不能有灰漿、砂石等；

（3）根據(jù)下壓板靠近氣袋一側(cè)邊線測(cè)量出氣袋邊緣定位位置，以此定位距離向兩邊邊墻畫垂線。此線必須垂直于兩邊邊墻，否則可能會(huì)導(dǎo)致氣盾壩升壩或降壩出現(xiàn)故障，如不垂直可適當(dāng)整改邊墻；

（4）測(cè)量盾板組合后的長(zhǎng)度，從中心線向兩邊畫出盾板的就位點(diǎn)，在基礎(chǔ)上做好標(biāo)記，以便盾板就位。

4.3.2 氣囊安裝

（1）在氣囊長(zhǎng)度方向畫出氣囊中心線；

（2）在氣囊上畫出錨固螺栓鉆孔線；

（3）氣囊按所畫的線準(zhǔn)確就位（對(duì)準(zhǔn)中心線）；

（4）查看氣囊下面的管道進(jìn)氣口是否與進(jìn)氣管線對(duì)接上，如有問題及時(shí)調(diào)整。

4.3.3 氣囊鉆孔

按照錨固螺栓鉆孔線準(zhǔn)確鉆孔，嚴(yán)禁在氣囊沒有就位前鉆孔。

4.3.4 進(jìn)氣口對(duì)接

將氣囊進(jìn)氣口與管道進(jìn)氣口連接好，確保該處不漏氣。

4.3.5 氣囊就位

將氣囊尾板套進(jìn)螺栓，壓上上壓板，螺絲上緊臨時(shí)固定。

4.3.6 檢查充排氣體系氣密性

開啟充氣系統(tǒng)給氣袋打壓，進(jìn)行氣袋打壓檢驗(yàn)和管路氣密檢測(cè)。

4.4 盾板安裝

（1）邊墻處理。在邊墻處理范圍內(nèi)用鋼絲刷清理墻面，灑水濕潤(rùn)直至混凝土處于飽和狀態(tài)，表面無水時(shí)涂刷丙乳凈漿打底，然后用丙乳砂漿抹面。

（2）擺放盾板。從兩邊往中間開始擺放盾板并微調(diào)，吊車將盾板吊至指定位置，微調(diào)至與標(biāo)線重合，微調(diào)盾板的間距，使盾板與盾板的間距達(dá)到設(shè)計(jì)間距。

（3）安裝連接橡膠板。盾板擺放好后，鋪設(shè)軟連接橡膠板。鋪好后現(xiàn)場(chǎng)打孔再鋪設(shè)相應(yīng)的壓板并擰緊螺栓，然后再鋪設(shè)鉸鏈蓋板和側(cè)止水。

（4）安裝邊墻止水帶。在兩側(cè)盾板最外側(cè)安裝邊墻止水帶，材質(zhì)為EPDM 橡膠，安裝允許誤差1 mm。

（5）連接限位帶。在邊墻上用儀器標(biāo)好盾板擋水高度值，氣袋充氣，盾板升至適當(dāng)位置先安裝盾板限位帶，然后安裝限位槽的限位帶，必須保證所有盾板在同一高度時(shí)才固定限位槽的限位帶。擰緊所有限位帶螺母后，做連續(xù)充排升降試驗(yàn)2～3次，如有問題及時(shí)調(diào)整。

5 安裝后調(diào)試

5.1 充氣試驗(yàn)

（1）氣囊。氣囊充氣后，停放24 h，查看有無漏氣泄壓情況，如果發(fā)現(xiàn)有漏氣現(xiàn)象，找到漏氣點(diǎn)并及時(shí)處理好；

（2）豎井內(nèi)管線。檢查豎井內(nèi)管線接頭及閥門是否有漏氣現(xiàn)象。

5.2 高度調(diào)整

用水準(zhǔn)儀測(cè)量每塊盾板上正對(duì)限位帶位置的壩高，對(duì)不符合設(shè)計(jì)要求的壩高做好標(biāo)記，排氣將壩塌落到一定高度，然后通過調(diào)整限位帶的固定位置來調(diào)整壩高。調(diào)整完成后重新充氣升壩，用水準(zhǔn)儀再次測(cè)量壩高，對(duì)不符合設(shè)計(jì)要求的，調(diào)整限位帶。如此反復(fù)，直至每塊盾板的壩高達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

通過對(duì)比，氣袋升降式翻板閘門結(jié)構(gòu)施工可以縮短工期，節(jié)約成本，能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)在河道治理及城市景觀等工程中應(yīng)用推廣，將發(fā)揮較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。見表1。

表1 氣袋升降式翻板閘門結(jié)構(gòu)施工與常規(guī)節(jié)制閘施工經(jīng)濟(jì)效益分析對(duì)比

7 結(jié)語

2019年12月31日，對(duì)氣袋升降式翻板閘門安裝進(jìn)行驗(yàn)收。經(jīng)驗(yàn)收，氣盾壩安裝質(zhì)量合格，經(jīng)過6 個(gè)月的試運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)明顯漏水現(xiàn)象，說明安裝過程質(zhì)量控制可靠。本次安裝過程中的質(zhì)量控制對(duì)其他氣盾壩項(xiàng)目具有較好的參考價(jià)值和借鑒意義。