郭庆华，张吉祥

（1.山东省水利勘测设计院，山东济南 250014；2.淄博市水利局，山东淄博 255000）

气盾闸在淄博孝妇河综合整治中的应用

郭庆华1，张吉祥2

（1.山东省水利勘测设计院，山东济南 250014；2.淄博市水利局，山东淄博 255000）

本文介绍了一种新型挡水结构—气盾闸，结合在淄博孝妇河综合治理中的应用，说明了它的组成及运行方式，是生态河道河道景观设计的一种实用、美观的挡水结构类型。

气盾闸；生态河道；综合整治

孝妇河黄土崖段河道综合治理工程东起北京路孝妇河桥，西至滨博高速公路，长度为6.65 km。工程按100年一遇洪水标准设计，治理段设计洪峰流量为1 518.0 m3/s。为在河道主槽内形成连续水面，在滨博高速孝妇河大桥上游约250 m处（河道桩号5+493）新建1座气动盾形闸坝，闸室净宽100 m，顺水流方向总长86.5 m，闸门高5.0 m，底板高程33.5 m，设计蓄水位38.30 m。

1 气盾闸的结构原理

气动盾形闸门系统是利用空气压缩原理，通过气囊充气与排气，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。

2 气盾闸系统组成

气盾闸包括闸门系统和气动系统。闸门系统由门体、埋件和气囊组成；气动系统由压缩空气站、阀件、传感器、管道及附件组成。

1）门体。门体为钢构件,闸门靠自重和上游水压倒伏，倒伏后钢板覆盖气囊，门体靠气囊顶升，全升起时与水平面夹角65°左右。为防止下游侧水位较高时闸门向上游侧倾倒，门体设有强化型可折叠式安全抑制带。

2）不锈钢埋件。充气气囊与支撑结构的连接是气动闸门的核心技术，主要是通过预埋件与基础连接为一体。根部角钢、主锚定螺栓、楔部角钢等固定在河床基础上，调整到位后浇筑混凝土。

3）气囊。气盾闸门的气囊由内、中、外三层组合而成，内层为聚酯纤维强化的合成橡胶，中层橡胶为单体合成橡胶，外层为抗臭氧及紫外线的混合物橡胶。囊袋采用进口高分子材料制成,采用整体硫化工艺，实现高强度无缝对接。其脆性温度：小于-65℃；防热耐老化大于100℃。

3 工程设计

本工程设计闸门最大挡水高度为5 m，溢流高度0.3 m，双气袋宽4.0 m，升起角度约为52°。气囊满负荷挡水工作时压力0.2 MPa。

闸门门体采用Q345B碳钢，热喷锌加封漆进行防腐处理；闸门标准单元宽度为2.5 m，将4个标准闸门刚性连接为1跨，单跨宽10 m，共10跨，跨间采用聚酯纤维强化的合成橡胶连接。

闸门止水：强化钢板两侧设有螺栓孔，两侧闸墩内预埋有止水座板，相邻钢板间通过安装橡皮板实现止水，两侧止水通过预压实现。由于门体分节较多，因此对止水要求很高。气动盾形闸门分区控制，门体分区处采用P型橡皮止水，靠水压形成密封；不分区处采用条形橡皮，依靠压板压紧在面板上。两端侧向止水为P型止水，与闸墩板形成密封。水封材质选用聚酯强化橡胶。

闸门自控单元系统：是气动盾形闸设备配套的一套自动化系统，包括气囊充排气控制系统，气囊压力、充气口压力及进气口压力监测系统，水位监测系统，闸门开启高度及角度监测系统等，该闸门自控单元系统要与自动化控制中心系统相衔接，达到互联互通的目的。

4 运行方式

闸门的操作完全采用自动化进行控制，分为手动模式和自动模式两种，可通过手动现场操作控制，也可通过PLC自动控制闸门开启和倒伏，提供远程控制端口，可实现远程控制。

在自动模式下，自触摸屏设置水位，并设置水位感应带，本工程水位感应带设置为闸门高度加上允许最大闸顶水深0.3 m，确定为38.80 m，当上游水位高于设置水位时闸门自动倒伏排水。

PLC通过倾斜仪读取闸门角度,通过水位计读取水位,可以流量模式控制,也可控制在特定的水位高度。

闸板处于最高位时闸顶允许过水最大高度为0.3 m，此时闸顶过流量最大为22.49 m3/s，当上游来水超过22.49 m3/s时，需要对气动盾形闸倒伏，当上游来水量达到100年一遇洪水流量1 518 m3/s时，气动盾形闸需完全倒伏。

5 结语

气盾闸利用充气气囊支撑盾板挡水，气囊排气后塌坝，气囊卧于盾板下，可避免河道砂石、冰凌等对坝袋的破坏；气囊内填充介质为气体，塌坝迅速；各个部件均为预制部件，安装工期短；盾板及气囊模块化，便与修复。

（责任编辑 迟明春）

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1009-6159（2017）-04-0043-01

2016-02-22

郭庆华（1972—），男，高级工程师