底轴驱动翻板闸在水利工程中的应用探讨

科技创新
底轴驱动翻板闸在水利工程中的应用探讨
□杨建中
赵磊
摘要底轴驱动翻板闸对下游冲刷影响小，建筑物整体刚度大，适应地基变形和洪水冲刷能力强，在结构安全、运行管理、使用寿命、景观效果等方面具有诸多优势。

通过底轴驱动翻板闸与平面直升闸、橡胶坝间的优缺点分析对比，探讨这一闸型在水利工程中的应用，以期对类似工程建设管理有所借鉴。

关键词翻板闸；水闸；橡胶坝；钢坝
收稿日期：2018-10-07
作者简介：杨建中，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，正高级工程师。

赵
磊，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，高级工程师。

底轴驱动翻板闸（俗称“钢坝”）是一种新型低水头挡水建筑物，具有结构安全、运行可靠、管理方便、使用寿命长、景观效果好等优势，近年来不仅在城市河道生态治理、景观建设、市政工程以及灌溉发电等工程中得到了较为广泛的推广和使用，而且在一些中、大型工程上也有应用。

该闸型一般采用液压驱动方式，可以任意调节上游水位，对下游冲刷影响也较小，其建筑物整体刚度很大，适应地基变形能力强，较一般水闸更能适应洪水冲刷。

底轴驱动翻板闸跨度可以很大且启闭灵活，适合于10～100m 宽的闸孔，不仅结构简单，节省土建投资，而且还可立门挡水，卧门行洪排涝，另外还可调节闸门倾角在门顶形成人工瀑布效果，因此常用于城市景观工程中。

1.底轴驱动翻板闸和平面直升闸门的应用对比
平面直升闸门应用十分广泛，具有闸门结构、制造、安装和运输相对比较简单，门叶可移出孔口，便于检修维护等优点。

尽管如此，平面直升闸门仍存在如下缺点：除升卧式平面闸门外，一般需要较高的机架桥和较厚的闸墩，影响过流和景观效果；具有影响水流的门槽，尤其对高水头闸门较为不利，容易产生空蚀现象；预埋件数量较多，对施工要求较高；启闭力较大，摩擦阻力影响大，需选用较大容量的启闭设备。

在城市河道生态治理和景观建设等工程中，由于不满意传统水闸高启闭机室的布置，往往倾向于选择与周围环境较为协调、景观效果较好的橡胶坝、底轴驱动翻板闸等水工建筑物。

相对于平面直升闸门来说，底轴驱
动翻板闸设计不必布置高耸的机架桥，闸墩和底板迎水面无闸门槽，仅需在翻板闸两侧布置较为隐蔽的驱动室，其中的驱动装置通过拐臂驱动支撑在转轴座上的底轴转动，带动固联在底轴上的闸门门叶按要求适时平稳可靠地做启、闭闸等动作，无须油管、泵站等附属设施，另外还配备了手动装置，操作力仅5kg 左右，操作方便。

因单孔净宽可至百米，翻板闸更适用于景观河道挡水建筑物单孔布置，此时驱动室完全隐藏于两岸，不影响河道行洪。

2.底轴驱动翻板闸和橡胶坝的应用对比
橡胶坝因为具有结构简单、抗震性能好、可用于大跨度、施工期短、操作灵活、工程造价低等优点，在许多国家等到了应用和发展，尤其是在我国和日本城市河道生态治理和景观建设等工程中，更是随处可见。

但是橡胶坝也具有一些缺点，如橡胶材料易老化、要经常维修、易磨损、不宜在多泥沙河道上修建等。

橡胶坝使用寿命一般为10～15a ，在其寿命期内，还要承受人为破坏和洪水过后的残骸、放气水、磨损、火造成损坏等各种风险，这给运行管理单位带来了诸多困扰，尤其对上游有较大蓄水面积的管理部门而言，常为橡胶坝的可靠运行而担心。

底轴驱动翻板闸设计使用寿命可达50～60a ，不存在橡胶坝存在的上述运行风险，该闸属于钢性闸门，闸门附属运转件采用特殊复合材料，一般具有好的韧性、一定的弹性及自恢复性，本身还具有摩擦系数低、自润滑免维护、耐磨损、耐腐蚀、承载力大、抗老化等特性，该材料在水下运行若干年无需加润滑油，也不会锈蚀。

翻
板闸闸门表面按照现行规范要求进行
热喷锌，附着力极强，沙的流速小于8m/s 时不会对锌层造成破坏，约30a 进行一次防腐即可。

橡胶坝正常升坝或塌坝一般要2～3h ，时间较长；底轴驱动翻板闸启闭速度可达1～2m/min ，能及时排泄突发洪水。

橡胶坝需布置泵房和较为复杂的充排水管路，随着使用年份的增加，充排水管道内会结垢，影响充排水效率，且管道或接头发生漏水时不易检修，这往往会给运行管理单位带来苦恼；底轴驱动翻板闸仅在两侧驱动室内配套两台集成式启闭机，操作简单方便。

橡胶坝溢流深度超过50cm 后，坝袋振动可能会致使坝袋遭受严重破坏，重则垮坝；底轴驱动翻板闸克服了这一缺陷，可长时间大流量从闸顶溢流并形成瀑布效果。

我国北方的运行管理单位常为橡胶坝冬季运行而担心，坝前一旦结冰，需要及时刨冰，费时费力，一方面给管理工作带来了不便，另外冰凌也威胁着坝袋安全；底轴驱动翻板闸由于钢材本身属性，可以通过较为简单的操作运行而安全过冬。

3.结语
底轴驱动翻板闸在结构安全、运行管理、使用寿命、景观效果等方面具有诸多优势，近年得到了较为广泛的推广和使用。

该类型水闸由中国电机工程学会和中国水力发电工程学会于2004年研究开发，起步相对较晚，在实践中积累的经验也相对较少。

在实践中参建各方应多总结，进一步完善，让这种新型水闸的优势得到充分发挥，更好地服务于水利工程建设。

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