启闭限位装置在龙湾店气盾坝中的应用

张之营，于县委，陈吉亮

（山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276006）

近年来，气盾坝技术在我国水利工程建设中得到了较快应用和发展。兖州市龙湾店气盾坝工程是泗河综合开发项目中改建的拦蓄建筑物，是兖州市地下水回灌工程的核心建筑物。利用其节制水流和提高水位功能，满足了当地工农业用水需要和增补地下水要求，发挥了显著的经济效益和生态效益。

龙湾店气盾坝总净宽210.0 m，共设3孔，每孔净宽70.0 m，挡水高度3.5 m。闸门选用3孔，每孔11套6.3 m×3.5 m-3.5 m（宽×高-挡水水头）钢盾板。汛期气盾坝塌坝、闸门开启泄洪；非汛期气盾坝充坝、闸门关闭挡水。非汛期生态用水通过调节闸门挡水高度向下游补水。

1 气盾坝的组成

气盾坝由盾板、充气气囊、基础锚固螺栓、气动冲排系统组成。其中，钢盾板正面挡水，具有充涨功能的气囊提供对挡水盾板的支撑，基础锚固螺栓和软连接构筑坝的整体结构，充排气控制系统提供运行动力，实现升坝和降坝。

2 气盾坝充排气管及限位皮带安装

2.1 气盾坝充排气管道安装

1）混凝土底板浇筑完成后，在提前预留的管道沟中安装。充排气管道采用De50PPR管，两根管道口之间采用热熔处理。

2）充排气管道从离控制室最远端开始安装，管道根据管道沟的坡降进行高差控制，最远端的管道为每一层管道的最高处。每层管道安装完成后，两管之间用木塞或塑料垫块进行隔离，间距至少4.0 cm，保证每根管道的独立性。管道隔离完成后用钢筋进行加固，每隔4.0 m一处加固点，保证管道的倾斜度和管道的牢固。

3）气盾坝管道为一根气管控制一个气囊，最远端控制气管在最下层，以此类推。在管道沟的下端按照顺序，每层、每排进行编号，以便于与控制室的管道连接。

4）管道全部安装完成后（包含管道和气囊接口处全部安装完成），对管道进行打压试验，稳压24 h。确保管道接口及气囊不会出现漏气现象。

2.2 限位皮带及倾角仪安装

1）所有充排气管道试压合格后，对控制盾板高度的限位皮带进行安装。限位皮带是连接盾板和底板预埋螺栓之间的控制皮带，具有控制盾板高度的作用，防止盾板上升过高造成破坏。每块盾板有三根控制皮带，首先将盾板上的皮带用压板固定在盾板上，然后将盾板升到设计高度。根据升到设计高度皮带长度来固定预埋件上的皮带。

2）限位皮带安装完成后，对控制盾板的倾角仪进行安装。倾角仪主要是通过信号线与控制室里柜体进行连接，每一根信号线的安装与管道安装类似，每根信号线编号要与控制柜一致。主要是从混凝土底板至盾板上方倾角仪位置之间的距离长度要控制准确，避免因为盾板起落造成信号线损坏。

3）信号线、管道及倾角仪全部安装完成后对预留混凝土管道沟进行浇筑，浇筑之前首先要检查管道之间的间距及管理固定的牢固程度。然后用细沙对管道沟进行掩埋，砂与混凝土顶部的最小尺寸控制在15.0 cm左右。掩埋完成后对砂进行灌水密实，保证中间不会出现空隙，砂密实后用二期混凝土浇筑。

2.3 调试限位皮带长度及倾角仪角度

1）首先进行倾角仪的调试。按照提前计算好的角度把盾板全部上升到设计高度，再根据达到设计高度的盾板去调整每一块盾板的角度。以靠近墩墙的盾板为参照点，把第一块盾板升到设计角度查看是否满高程，如不满足微调盾板角度让其达到设计高度。然后依次往下调整，如两块盾板之间没有错台不需调整，待全部调试完成后记录下柜体里每块盾板调整完的角度，以后根据此数据对盾板进行升降。

2）根据倾角仪调整完成后的角度去调整限位皮带的长度，盾板达到设计高度后，检查每一根限位皮带的长度，如出现过松或过紧的情况及时调整，调整到合适长度用螺栓压紧皮带。

3 限位系统的优缺点

1）气盾坝盾板系统可以实现自动控制、耗电低、节约运行费用，气盾坝控制系统采用空气作为充胀介质，即使在没有电的情况下也可以控制闸门开启泄洪，不存在漏油问题，不会造成水和周围环境污染，工程安全性和可靠性高。

2）一孔气盾坝为一个柜体，可以对一孔盾板一键充气、排气。一孔盾板全部升起来大约需30 min左右，全部排干气大约10 min，非常简单高效，有利于排洪泄洪。

3）盾板充气时如发现两块相邻盾板上升高度不一致，系统能自动识别，自动调节，保证上升高度同步一致。

4）气盾坝安装对预埋件、混凝土平整度、安装精度要求非常高。气盾坝连接全部为软连接，如在盾板安装时两个相邻盾板之间有错台，与锚固螺栓相连的皮带长度不一致就会造成盾板安装完成后相邻盾板的高度、位置出现偏差，影响外观质量。

4 气盾坝技术应用前景

4.1 分水、泄洪

气盾坝技术可以应用到河流的分洪中，合理控制断面流量；在洪水期自动控制上游水位，使其保持低水位，并借助洪水带走上游沉积的泥砂；或直接全班倒伏，保证原河道的泻洪能力。

4.2 灌溉、发电

气盾坝充排气控制系统可以准确控制灌溉渠道的水位和分流流量；当渠道流量变化时，可以自动控制分水建筑物前的水位，保证分水的均匀性。

气盾坝盾板挡水形成高水位，增加水电站的发电能力；一般泄水闸板顶部过水深度仅为0.25～0.5 m，气盾坝可以创造较高水头并可以准确控制上游水位，汛期安全泄放洪水，汛期过后气盾坝升起挡水；此外，冬季上游可以形成稳定的冰盖，防止冰凌堵塞电站引水口。

5 结语

限位装置作为气盾坝系统中重要的组成部分，其安装的精准度、材料的强度、运行过程中的稳定性等都是整个建筑物能够正常运行的重要保证。

而气盾坝作为一种新型的挡水结构，随着我国水利事业的发展，对水利生态建设提出了更高的要求，气盾坝技术将会有更广阔的的应用空间。