大型钢坝闸在株洲白石港勒坡抬水坝工程中的应用

大型钢坝闸在株洲白石港勒坡抬水坝工程中的应用

勒坡抬水坝位于湖南省株洲市东北部湘江右岸一级支流白石港中游地带。该文介绍了大型钢坝闸在株洲白石港勒坡抬水坝工程中成功应用，既满足了水系抬水的功能要求，又营造了良好的工程景观，为钢坝闸在景观水系中的应用提供了参考。

标签： 大型钢坝闸;抬水坝;应用;设计

1 概述

近年来随着国民经济的日益发展，人民生活水平逐步提高，发展生态友好型城市已成为社会各界的广泛共识。城市水环境作为生态城市的重要组成部分，正受到愈来愈多的关注与重视。水闸工程是城市水利项目的节点工程，担负着防洪排涝、水体拦蓄、引调水等多重功能，同时也具有一定的河道景观改善功能，因此目前水闸工程也日趋提倡亲水性、隐蔽性与生态性。钢坝闸作为一种新型的闸门型式，可有效地减少闸门上部水上构筑物，形成开阔水面，有效拦蓄水体，并可根据需要形成跌水瀑布，营造良好的生态水景观。同时该门型也继承了传统直升门安全稳定、双向挡水等优点，因此该门型在城市水利工程中具有广泛的应用前景。

2 钢坝闸工作原理

钢坝闸（也称底横轴翻转门）是近几年发展起来的新型闸门，属于水利工程中的翻板式闸门。它由门叶、固定在门叶底部的底横轴、底铰座、自润滑轴承、底水封、侧水封、液压驱动装置，以及液压锁定装置等组成（见图2-1、2-2）。

图2-1 钢坝闸平面图

图2-2 钢坝闸立面图

门轴通过底铰座固定在闸底板上，并与门叶相连。门轴设置底水封，门叶设置侧水封，确保止水效果。液压驱动装置及锁定装置布置在闸墙后侧的地下启闭机房内，门轴穿过闸墙与驱动装置连接。液压驱动装置驱动门轴转动，进而控制闸门启闭;液压锁定装置可根据不同要求设定锁定点，确保闸门固定在相应角度，控制闸门开启度。

钢坝闸门常年位于水下，结构简单，地面无任何建筑物，不仅具有挡潮、除涝、蓄水及引水的基本功能外，还较易与周边环境相协调，景观效果较好。闸门采用下翻式开启方式，便于控制水位。闸门通过一根固定在闸底板上的转动轴来启闭，该启闭方式可有效避免河底异物进入转动轴。

3 株洲白石港勒坡抬水坝

3.1项目概况

株洲白石港勒坡抬水坝位于湖南省株洲市东北部湘江右岸一级支流白石港中游地带，为了抬高上游潜龙湖景观水面而设置，坝址控制集水面积约190km2，主要建筑物有景观抬水闸与右岸船闸，本文重点关注其中的景观抬水闸。

结合区域旅游等综合开发，白石港水系景观要求较高，勒坡抬水坝不仅要满足汛期河道排洪要求，还要充分考虑景观效果，与周边环境相协调。

坝址处白石港河道宽约55m，单孔40m净宽、门高4m的下卧钢坝闸，闸室采用钢筋混凝土坞式结构，宽为48m，河中不设闸墩，两侧设竖井，一座设于左岸闸墙后，一座与船闸闸室外墙相接。竖井内设置起闭机房，竖井内坝轴向净宽2.7m，顺水流向长13.8m。

无水上构筑物的大型钢坝闸方案利于汛期泄洪排涝，坝顶水面开阔，景观效果好。另外，钢坝闸可根据要求控制启闭高度，通过闸上泄水形成景观瀑布，营造了一处靓丽的风景线，景观效果见图2-1、2-2。

图3-1闸坝鸟瞰图

图3-2 闸坝下游立视图

3.2闸坝门型选择

根据拦蓄水闸门的分类主要有半潜式、闸顶泄洪、闸底泄洪3大类。

其中半潜式闸门型式有：人字门、浮箱式船形门、横拉门等，主要特点是：闸门开启时门体置于岸墙两侧，对景观环境影响较小但闸门底枢心须在干施工条件下安装，不宜在动水中启闭。为配合河道防洪排涝要求，勒坡抬水闸需在动水中启闭，故该门型不予以考虑。

闸底泄洪闸门型式有：平面直升门、双扉直升门、升卧门等，主要特点是：水上类运行灵活，安全可靠，能在动水中启闭，维护检修方便。地面启闭机房建筑物体量较大，景观效果不能满足白石港景观水系要求，故亦不考虑该门型。

闸顶泄洪闸门型式有：下卧门、钢坝闸、弧形门、橡胶坝等。

（1）下臥门

下卧门常年位于水下，结构简单，地面无任何建筑物，不仅具有挡潮、除涝、蓄水及引水的基本功能外，还较易与周边环境相协调，景观效果较好。缺点是液压启闭机露天布设，检修较不方便，本工程不建议采用。

（2）钢坝闸

钢坝闸是下卧门的改进型，启闭机布置在闸墙后侧的地下启闭机间里，闸门通过一根固定在闸底板上的转动轴来启闭，景观上及检修的便利性上略胜于下卧门，但闸门为悬臂结构，启闭机的功率要求更大，总造价高于下卧门。

（3）弧形门

弧形门总体布局美观大方，检修比较方便，结构受力较好，但开启的过程中庞大的门页露出水面，景观效果不如下卧门和钢坝闸，本工程不建议采用。

（4）橡胶坝

橡胶坝由于充排时间很长，橡胶容易老化，耐久性较差，且景观效果相对较差，不建议采用。

闸门的门型在满足功能要求外，在一定程度上是由景观要求所决定的。由于钢坝闸的特殊结构，单孔宽度较大，在景观要求较高的区域中具有较大的优势。通过不同门型方案比选，本工程选择了钢坝闸方案。

3.3金属结构设计

钢坝闸门宽40m，门高4m。为方便安装检修，闸门由3块独立门叶拼装而成，连接方式为螺栓连接。闸门材料均采用Q235钢，面板厚10mm。为确保止水效果，钢闸门两侧设止水密封条，并在闸墙临水侧采用大理石贴面。闸门采用底轴驱动方式启闭。底轴与底板及底槛连接固定，外直径为DN1000mm。闸门与底轴采用螺栓连接方式（见图3-3）。

图3-3闸门剖面图

3.4启闭机房

钢坝闸采用双边同步启闭方式，闸室两侧竖井内均设置启闭机房，启闭机房净宽2.5m，内置一台容量2000kN、扬程5.0m的液压集成启闭机。集成启闭机单独配置油泵，可有效地避免启闭不均的问题。启闭机房内设锁定装置，固定闸门。启闭机房内设潜污泵，及时排出积水。图3-4为启闭机房剖面图。

图3-4 启闭机房剖面图

4 结语

钢坝闸是一种新型的闸门结构型式，该类闸门单孔较宽，无上部建筑物，景观效果好，运行安全稳定，在景观水系隔断中具有良好的应用前景。株洲白石港勒坡抬水坝在景观水系中成功应用了该类闸门，为该类闸门的应用提供了一个成

功的案例。

参考文献：

[1]姚泽永.钢坝闸在城市用水及景观建设中的优势[J].水利科技与经济，2010，10：1195-1196.

[2]蔡金丽，孟建发.钢坝闸——一种新型挡水结构的设计和应用[J].水利建设与管理，2011，08：34-35+64.