气盾坝在太白县虢川河治理工程中的应用

肖德轩 李香敏 周鑫 樊柯 高为民 孙永乐

摘要：气盾坝具有橡胶坝柔性充排形变的特点，同时也具有钢闸门刚性挡水的特点，目前广泛应用各类景观工程，文章通过太白县虢川河治理工程的工程设计实例，阐明气盾坝作为一种使用安全，管理简便和适用于各种河道，更适用于河道泥沙夹杂滚石杂物多的河道，将得到更广泛的应用。

关键词：气盾坝;河道治理;挡水建筑物

气盾坝，又称气动盾形闸门，由美国OHI公司与20世纪90年代研制而成。我国水利部将气盾坝纳入“948”引进项目计划，从而将气盾坝国产化。正是有了气盾坝国产化，使进口气盾坝坝高2-3米每延米造价50万元人民币价格，大幅度下降，才有市场的更好推广和应用。

1气盾坝优点

气盾坝是综合橡胶坝、钢闸坝二者之长的新型活动坝。由充气气囊支撑挡水盾板，实现充气蓄水和排气行洪。其结构主要由一组挡水盾板、一个或多个支撑气囊、一套锚固系统、一套止水系统、一套限位系统和一套集成控制系统组成。

气盾坝具有整体机构、少支墩和塌坝紧贴河床不阻水的特点洪汛过后不造成漂浮物的大量堆积和卡挂，极少需要涉水维修、维护。气盾坝模块化的安装方式，使建设和安装周期大幅度缩短。气盾坝充排时间短，停电条件下也可实现塌坝，增加了运行管理的安全性。气盾坝独特的设计结构在挡水运行和塌坝行洪时支撑气囊始终处于盾板的保护之下，盾板又有很强的抵抗冰凌和漂浮物能力，使其设计使用寿命可达30年;并且蓄水溢流形成的分层次的瀑布效果，十分美观。

2气盾坝设计

2.1工程概况

太白县虢川河两岸生态环境治理工程位于陕西省宝鸡市太白县城南。建设任务为城镇防洪和河道景观治理，治理范围为上起延安桥，下至红岩河大桥，治理河段长度4.37KM。设计内容包括河道内堤防及水生态治理，两岸堤防外景观绿化。本工程的建筑物主要有左右岸堤防改建、河道疏浚、蓄水区防渗、气盾坝等，其中左岸治理长度为4019.52m，右岸堤防治理长度为4280.88m，共计8300.40m;河道疏浚砂土开挖32.6万方;砂土填筑18.6万方;气盾坝3座，混凝土跌水堰6座。1#气盾坝3m×44m，1座，2#气盾坝3m×48.88m，1座，3#气盾坝3m×44m，1座。

2.2气盾坝坝体设计

气盾坝采用先进的穿孔式双排分散式锚固结构：将气囊和盾板分开锚固，使气盾坝受力更加合理提高可靠性和可维护性，气盾坝使用过程中如需更换或维修气囊，可不建围堰，不拆除盾板的情况下进行操作。

双排分散式锚固结构使盾板下游的坡降大，气盾坝又有充排时间短、塌坝紧贴河床不阻水的特点，通过快速降坝，提高下泄水流速度，可增大河道排砂、排淤能力。

气盾坝的气囊由多层斜交帘布和特种橡胶构成，采用多项授权专利进行制造，气囊整体成型，采用一体平板硫化工艺，硫化压力大，气囊骨架层粘合大幅度提高，并提高外观质量;此工艺形成四面封口密闭式气囊，保证气囊的气密性和整体强度;气囊的性能工作压力0.07-0.2MPa，设计压力可达1.0MPa，设计安全系数8-10倍，外层覆盖胶采用耐寒和耐老化性能优越的EPDM聚合物，EPDM聚合物耐老化性能超过50年，气囊在穿孔位置采用防脱纤维加强形式可以有效的防止气囊拔脱。盾板由厚度16mm以上钢板制作成弧形，迎水面焊接弧形加強肋，提高盾板整体强度。

2.3气盾坝基础底板设计

气盾坝底板采用分离式钢筋混凝土底板结构，顺水流方向9米。底板厚度1.5米，采用C25以上钢筋混凝土。为了满足基础防冻、抗滑、防冲效果，在底板上下游侧个设置一道深0.5米，宽度0.5米，坡比为1：1的齿槽。坝底板与上游侧铺盖、下游侧消力池底板之间分别设置一道651型横向橡胶止水带。

2.4气盾坝安装

预埋件的安装：用经纬仪、水平仪测量出盾板锚固螺栓和气囊锚固螺栓的位置定位点，再测量出下垫板的高程点，在坝的边墙位置做两个固定杆并拉线连起来，保证拉线的水平，按照从中间向两边墙安装的模式，摆放下垫板并用钢筋支撑，摆放的同时用水准仪、水平尺测量检验下垫板的水平高度;然后将螺杆套进下垫板的每一个螺孔内，拧上压紧螺母，并逐一检查和调整螺纹高度。最后用钢筋加固，防止浇筑混凝土时，预埋件的位置移动。

盾板及其气囊附件安装：先清理基础平面将基础平面所有堆放的物资和杂物清除干净。按照设计要求，安装充排气管路并试验气密性;再根据设计要求，打孔安装气囊，将气囊与充排气管连接，安装气囊锚固上压板，之后紧固气囊锚固螺栓并多次紧固;待气囊安装完成后，根据设计要求开始安装盾板，将基础软连接打孔后安装到盾板锚固螺栓上，安装盾板锚固上压板，之后紧固盾板锚固螺栓;最后安装止水带和限位带，整体安装完成后，将气囊充气盾板升起，调整坝高。

3结束语

气盾坝作为一种新的坝型，结合了橡胶坝和钢闸坝的多项优点，并能适应漂浮物夹杂滚石、凌汛频繁的河流。盾板和基础压板的柔性连接，在气盾坝运行过程中基础小幅沉降，也不会造成系统运行的失控和丧失运行能力;运行安全可靠，又有壮美的瀑布景观效果，还弥补了传统坝型的缺点，加之国产化气盾坝价格比进口气盾坝价格低。可在相关工程建设中推广应用。