钢坝闸在北京市万泉河治理工程中的设计应用资料

1、钢坝闸在北京市万泉河治理工程中的设计应用摘要：钢坝闸是一种新颖、美观、实用的闸型，它在运行时升起闸门可蓄水，放倒闸门可行洪，挡水时可以适当调节一定开启角度来调节水位，同时闸门门顶可溢流过水，形成人工瀑布的景观效果。通过万泉河节制闸工程实例，阐述钢坝闸在北京市河道治理工程的设计应用。目前在北京市内已经通过竣工验收或正在施工的钢坝闸约为 7座，分别位于海淀区和顺义区。海 7 条河道、周家巷沟等60 潮白河、蓟运河三大水系，境内有大小河流 15 条，其中龙道河、箭杆河、小中河、七分干渠等为中小河道。这 7座钢坝闸都是建在中小河道上，分别是海淀区万泉河2座、周家巷沟1座、翠湖湿地3座（包括前章村沟、罗

2、家坟沟）、顺义区龙道河 17座钢坝闸的特征参数见表1。以万泉河节制闸为例，简要介绍钢坝闸在城市景观河道中的设计应用。万泉河位于北京市海淀区，是清河的一条重要支流，在其与清河的汇合口前建有一座橡胶坝。橡胶坝主要用于节制万泉河来水，形成水面景观。由于拟建京包高速公路跨万泉河桥与橡胶坝位置冲突，为保证高速路的顺利实施，需将橡胶坝迁址改建。通过对迁建闸址位置的比选，确定为现状橡胶坝上游。根据节制闸所处的地理位置、蓄水条件及运行要求，闸型需满足：景观效果良好，日常维护及运行管理方便的条件，工程对橡胶坝、水力自控翻板闸、钢坝闸作了比较。 3070 3 15d即可安装完毕。坝体为柔性软壳结构，能抵抗地震、波

3、浪等冲击，跨度大，不阻水。缺点是坝袋是由高分子合成材料聚合而成，容易受到尖锐物体或火的损坏；长期在室外环境中坝袋易老化，其使用寿命一般为10 15 a；升降坝是通过充泄水系统来完成，正常需要2 3 h，时间较长；橡胶坝运行时坝顶溢流高度不可大于 50 cm，所形成的瀑布景观效果一般；充泄水系统需要建泵房、充泄水管路，相对复杂，运行管理不够安全可靠。橡胶坝单延米投资约 3 万元（不含土建投资）。水力自控翻板闸最大的优点是不需要任何外力和人工监控，完全由门前水位变化，引起作用于门板上的水压力改变而实现闸门启闭。运行时正常挡水位等于或略低于门顶高程，当挡水位高于门顶0.1 0.3 m时，门板受水压力

4、作用而翻倒，当挡水位只有门高30%20%时，门板受重力作用而立起。缺点是由于水力自控翻板闸采用中间支铰结构，启闭闸门是由水压力或重力作用引起，所以泥沙淤积对其启闭闸门影响很大。开门时，门前泥沙淤积位于支铰支点以下形成启门阻力矩，致使闸门无法正常开启；闭门时，门后泥沙淤积或硬物卡在支铰处，致使闸门无法正常关闭；由于闸门启闭不受人为控制，对于有防洪调度要求的河道，不利于安全运行。水力自控翻板闸单延米投资约 5 万元（不含土建投资）。表 1 已建钢坝闸特征参数表钢坝闸外形新颖、美观、实用，可以形成大尺度景观效果。闸门采用钢材，表面进行热喷锌，坚固耐用。运转件采用特殊复合材料，在水下运行多年无需加润滑

5、油。闸门通过液压设备启闭，速度快，一般在 2 min之内即可完成。特有的锁定装置，可以有效地控制闸门开启角度，水位可以任意调节。启闭机可以配备手动装置，操作力只需 50 N，若遇停电或故障可以保障正常运行。钢坝闸单延米投资约10 万元（不含土建投资）。万泉河节制闸平、纵剖面如图 1、图 2。图 2 万泉河节制闸纵剖面图 mm钢坝闸主要由三部分组成：带固定轴的钢闸门门体、液压启闭设备和配套土建结构工程。钢坝闸闸门由门叶结构、底轴结构、拐臂结构、水封装置及锁定装置等组成。门叶结构为面板、T型主纵梁及型钢次梁等组合焊接钢结构，门叶与底轴之间采用螺栓连接，底轴作为门叶纵向悬臂梁的固端和闸门的驱动轴，按

6、扭转弯曲受力条件进行设计。本工程闸孔尺寸为 13m2.82 m，门叶高2.86 m、厚0.408m，底铰座中心高560，底轴直径 500mm。水封装置包括底止水、侧止水和铰止水，本工程选用聚酯强化橡胶。底止水始终抵靠在固定轴上，闸门启闭时，止水不离固定轴的表面；侧止水为P 型止水，固定在门体两侧，运行时止水不离开侧胸墙，侧胸墙对于光滑程度要求高，一般采用不锈钢或大理石材质；铰止水始终抵靠在铰座外圆柱面上。由于止水与底板、墩墙无缝接触，所以不需要设置底门槽和侧门槽。锁定装置设在底轴的两端，依靠液压启闭机对闸门位置精确控制，挡水时可以适当调节一定开启角度来调节水位，本工程采用双向液压锁。钢坝闸的启

7、闭设备与平板、弧形等闸门有所不同，它是一种新型的机电液一体化的液压启闭机，布置在两侧启闭室内，闸门上部没有传统的排架、工作桥，能够充分地满足景观的要求，同时也节省了土建工程投资。该设备由油缸、油泵、球绞启闭机座、集成插装式控制阀组、运行电机及高压连接软管等部分组成。闸门启闭时通过液压杆地平行移动带动固定轴转动，完成闸门的启闭。钢坝闸的闸门与启闭机由厂家负责设计、生产及安装，而配套土建工程则是由设计人员完成。万泉河节制闸所在河段为梯形断面，底宽 13 m，边坡12，河底高程37.68 m，堤顶高程 41.30 m，工程布置依次为：上游连接段、铺盖段、闸室段、消力池段及下游连接段等。上游铺盖段采用

8、钢筋混凝土结构，底板厚 0.4 ，长15 ，高程为37.68 ；两侧翼墙为重力式混凝土挡墙，墙顶高程41.30 。闸室为单孔整体式钢筋混凝土结构，闸孔净宽 13 m、长10 m，底板采用二级台阶式，上级台阶与铺盖段连接，高程37.68 ，下级台阶与消力池段连接，高程36.88 ，闸门安装在下级台阶，卧倒时与上级台阶齐平，边墩结合启闭机室布置为空箱结构，箱内净空 2m，墩顶高程41.30m。由于挡水时钢坝闸闸顶溢流，下游形成水垫面，消能条件较好。本工程下游消力池段为钢筋混凝土结构，池深 0.8 m、长 15 m、底板厚0.6 m，末端梅花形布置100 mm的PVC 排水管，间距2 m。翼墙为重力式混凝土挡墙，墙顶高程41.30 m。（1）钢坝闸作为城市河道中景观闸使用有其自身的优势，单孔闸宽最大可达 40 m，门高最大可达 4 m，门顶可溢流过水，形成人工瀑布，非常适合设置在有景观需要的中小河道。（2）钢坝闸是由底轴旋转带动门叶，从而实现闸门启闭，底轴是依靠两侧闸墩内的液压启闭装置控制，其同步性的精确度要求很高，闸室设计建议采用单孔整体结构。（3）钢坝闸是厂家的专利技术，造价高，工程一次性投入较大。在挡水高度2.82m时，都不含土 3 5 / 10 万元/延米。由于钢坝闸是一种