大跨度底軸驅(qū)動(dòng)翻板閘門是一種能夠?qū)崿F(xiàn)雙向擋水、靈活啟閉、閘門開度無級(jí)可調(diào)、方便調(diào)度、工程隱蔽、無礙防汛和通航，改善河道景觀的新型閘門，該研究成果是對(duì)大跨度閘門設(shè)計(jì)的重大突破。該成果已在上海市蘇州河河口水閘工程中得到應(yīng)用，近3年的運(yùn)行情況表明，閘門運(yùn)行正常，安全可靠，百米跨度底軸驅(qū)動(dòng)閘門的成功應(yīng)用在國內(nèi)外尚屬首例。對(duì)大跨度底軸驅(qū)動(dòng)閘門兩個(gè)獨(dú)立液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閘門同步的控制、超長重載驅(qū)動(dòng)軸的支承和連接、制造和安裝工藝、水下金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備長效防腐、惡劣水質(zhì)環(huán)境下的軸承材料和軸承結(jié)構(gòu)形式、大跨度翻板閘門啟閉過程的補(bǔ)排氣方式等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了專項(xiàng)研究并成功應(yīng)用。大跨度底軸驅(qū)動(dòng)閘門的成功應(yīng)用，使蘇州河?xùn)|引西排和西引北排綜合調(diào)水成為現(xiàn)實(shí)，有效改善了蘇州河及其下游支流水質(zhì)，閘門無級(jí)可調(diào)實(shí)現(xiàn)了人水和諧的城市景觀，環(huán)境效益巨大，為上海市黃浦江北外灘的總體規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)，以及北外灘將與現(xiàn)外灘共同形成上海的經(jīng)濟(jì)金融中心奠定了基礎(chǔ)，社會(huì)效益顯著。

液壓鋼壩的運(yùn)行過程非常復(fù)雜。由于排水和風(fēng)浪的影響，閘門前的水位經(jīng)常變化，隨著閘門前水位的變化和水系統(tǒng)的不平衡，閘門的開度也不斷變化，這將使閘門的生產(chǎn)越來越嚴(yán)重。振幅的擺動(dòng)難以控制，以至于閘門失去平衡并發(fā)生“跳動(dòng)”，這很容易損壞閘門壩檻結(jié)構(gòu)并大大縮短了襟翼閘門的使用壽命甚至?xí)茐拈l門和閘門基礎(chǔ)，而液壓鋼壩可以有效避免這一系列現(xiàn)象。

目前，在我國的水利水電建設(shè)中，水閘和橡膠壩廣泛用于灌溉、發(fā)電、城市用水、景觀建設(shè)和環(huán)境治理等各領(lǐng)域，然而，橡膠壩存在運(yùn)行管理較復(fù)雜、安全性差、橡膠易老化等弊端，質(zhì)量事故發(fā)生率高。現(xiàn)在市場上出現(xiàn)大量鋼結(jié)構(gòu)閘門，但它們的單孔寬度都較窄，因此無論是提升式閘門或臥倒式閘門，在較寬的河道上都必須使用多孔結(jié)構(gòu)。

  我公司生產(chǎn)的鋼壩是一種新型可調(diào)控溢流壩，它由土建結(jié)構(gòu)、帶固定軸的鋼制壩體、驅(qū)動(dòng)裝置等組成。這種鋼壩適用于河道孔口較寬(10-100米)而水位差比較小的工況(1-6米)，由于它可以設(shè)計(jì)得比較寬

  ，減少了閘墩的使用，所以不僅結(jié)構(gòu)簡單，還可以節(jié)省不少土建投資。

  鋼壩可以立壩蓄水、臥壩抗洪排澇，還可以利用壩頂過水，形成人工瀑布的景觀效果，另有多角鎖定裝置選配，滿足多水位控制調(diào)節(jié)需求。

   代鋼壩(基礎(chǔ)型)

  特點(diǎn)：對(duì)加工精度要求較高、制作安裝工藝達(dá)不到要求則容易漏水，生產(chǎn)成本較高。目前市場上仿制的產(chǎn)品均為我公司 代鋼壩結(jié)構(gòu)，閘門及穿墻軸漏水嚴(yán)重。

   代鋼壩(景觀美化型)

  特點(diǎn)：增加背面裝飾，美觀效果好。

  第三代鋼壩(止水加強(qiáng)型)

  特點(diǎn)：增加多項(xiàng)止水專利，提高鋼壩的止水效果。

  第四代鋼壩(新式風(fēng)帆型)

  特點(diǎn)：

  1.止水效果優(yōu)于前三代鋼壩，優(yōu)于 規(guī)范要求，幾乎做到滴水不漏。

  2.閘門結(jié)構(gòu)更加合理，風(fēng)帆式門型使得原本上游水對(duì)閘門的側(cè)壓力部分轉(zhuǎn)化為對(duì)閘門向下的壓力，提高了閘門的穩(wěn)定性，造型更美觀。

  3.閘門安裝方便，開放式鉸座，縮短工期。

  4.有效解決閘門基礎(chǔ)不均勻沉降對(duì)閘門使用的用的影響。采用封閉式鉸座，一旦發(fā)生不均勻沉降，鉸座會(huì)卡死底軸，閘門無法正常啟閉。

  5.節(jié)省投資：設(shè)備投資、土建投資均有大幅度降低。

  6.維修方面，底止水橡皮更換更加方便。

  鋼壩與橡膠壩方案比較

  根據(jù)當(dāng)前社會(huì)對(duì)城市水利建筑物設(shè)計(jì)要求高的實(shí)際情況，為了提高水閘、壩的安全性和可靠性，我單位對(duì)橡膠壩和鋼壩在國內(nèi)外的使用情況及效果進(jìn)行了大規(guī)模的調(diào)研比較，得出如下結(jié)論：

  一、使用壽命

  鋼壩的設(shè)計(jì)使用壽命達(dá)50-60年。當(dāng)前國際上鋼制閘門 *長壽命的為近百年，國內(nèi) *早的福建小溪電站為1958年建成，至今仍在使用，而鋼結(jié)構(gòu)工程建筑在解放前就開始使用一直運(yùn)用至今的案例到處都有。 部門根據(jù)室內(nèi)測試資料和工程實(shí)踐初步判定橡膠的使用壽命為10-15年，一旦到期就必須要更換一次壩袋。至今國內(nèi)未有一條橡膠壩的壽命超過15年，上世紀(jì)我國東北地區(qū)建的許多橡膠壩現(xiàn)已拆除，2005年位于廣西東筍電站建的橡膠壩也已拆除改建鋼制閘門。

  二、損壞及維護(hù)

  1.壩的損壞

  (一)橡膠壩

  (1)人為破壞造成的損壞

  橡膠壩容易受到刀等工具的破壞，在容易受到人為破壞或河道內(nèi)尖角物較多的地方不宜安裝橡膠壩。

  (2)洪水過后的殘骸造成的損壞，以及對(duì)景觀的影響

  由于洪水過后遺留的各種殘骸——諸如民用設(shè)施與建筑材料這類尖利的物體很可能對(duì)壩體的上游面造成損傷，導(dǎo)致漏氣。微小處的漏氣可以修復(fù)，如果漏氣面積較大，修復(fù)起來就比較麻煩。另外，每次升壩或塌壩后各種殘骸遺留在壩袋上給景觀帶來極大影響，運(yùn)行單位每次都必須派員進(jìn)行擦洗，工作量較大。

  (3)放氣(水)造成的損壞

  放氣(水)期間，橡膠壩體可能會(huì)被緊靠壩下游面的尖利物體刺破。

  (4)火造成的損壞

  火是對(duì)橡膠壩 *為不利的潛在危害因素之一?；鹂梢鸫蠓秶膲误w破壞，而修復(fù)大面積的壩體有時(shí)是不可能的。對(duì)于很重要的壩，可行的辦法是提供備用橡膠壩，以便在出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)，能迅速替換，但這樣會(huì)造成運(yùn)行成本大大增加。

  (二)鋼壩 鋼壩閘門本身屬性決定了上述情況都不會(huì)發(fā)生。

  2.壩的維護(hù)

  鋼壩閘門的運(yùn)轉(zhuǎn)件采用的特殊復(fù)合材料，該種材料在水下運(yùn)行若干年無需添加潤滑油，也不會(huì)腐蝕，閘門本體也需要在三十年左右進(jìn)行一次防腐即可。

  而橡膠壩的維護(hù)成本非常高， *近有資料報(bào)道山東某工程攔河橡膠壩運(yùn)行五六年，壩體就已經(jīng)維修了三次，費(fèi)用高達(dá)600萬元(其他未計(jì)算)。

  三、運(yùn)行情況

  1.運(yùn)行時(shí)間

  橡膠壩是通過充氣或充水達(dá)到升壩目的的，正常需要2-3小時(shí)才能完成升壩或塌壩，時(shí)間較長，并且因?yàn)閴蝺?nèi)和管道內(nèi)會(huì)結(jié)垢等原因，橡膠壩充氣(水)、排氣(水)時(shí)間還會(huì)隨著使用次數(shù)和年份的增加而不斷增長。而鋼壩閘門采用啟閉機(jī)啟閉，運(yùn)行速度可達(dá)1-2米/分鐘，一般工程不超過2分鐘即可完成升壩或塌壩。這樣可有效的保證突發(fā)洪水時(shí)能及時(shí)泄洪和泄洪后能及時(shí)蓄水。

  2.運(yùn)行可靠性

  因?yàn)橄鹉z交聯(lián)。刺傷、管道聯(lián)結(jié)缺陷以及緊固系統(tǒng)和施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等問題的存在，橡膠壩容易泄露，故要不斷經(jīng)常性的充氣(水)，否則會(huì)出現(xiàn)一段時(shí)間內(nèi)壩泄氣(水)自動(dòng)塌下來的現(xiàn)象，甚至河道內(nèi)水流干都不知道，造成一定損失。而鋼壩采用液壓驅(qū)動(dòng)，具有鎖定功能，當(dāng)塌壩、升壩和調(diào)節(jié)水位時(shí)任意角度都可鎖定，不會(huì)發(fā)生移動(dòng)，另外e還可選配我公司生產(chǎn)的機(jī)械鎖定。

  3.壩頂溢流

  橡膠壩設(shè)計(jì)規(guī)范中明確規(guī)定溢流不能超過50cm，否則將易出現(xiàn)垮壩事件，而鋼壩可以克服這一缺陷，可以長時(shí)間不流量地從壩頂溢流形成瀑布效果。

  4.自動(dòng)化程度

  橡膠壩一般難以實(shí)現(xiàn)集中網(wǎng)絡(luò)控制，而鋼壩可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的自動(dòng)化控制和網(wǎng)絡(luò)控制，可以在 任一互聯(lián)網(wǎng)控制。

  四、安全可靠性分析

  橡膠壩一般須建一座供氣站或水泵房，管路多且復(fù)雜，而鋼壩僅僅配套兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置，該種驅(qū)動(dòng)裝置采用新型驅(qū)動(dòng)形式，它結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，無需油管，泵站等附屬設(shè)施，若發(fā)生停電或其他故障可以使用我公司生產(chǎn)的專用手動(dòng)裝置，進(jìn)行手動(dòng)操作，操作力只需5kg。這樣可以有效地保證需要塌壩時(shí)能塌壩，需要立壩時(shí)能立壩，安全性極高。

  五、冬季冰凍問題

  橡膠壩根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和實(shí)際使用情況，冬季一旦結(jié)冰就必須做好刨冰工作，否則將對(duì)橡膠壩造成致命的損壞，而刨冰工作完全依靠人工完成，既耗時(shí)又耗力，給管理帶來極大的不便。到春天解凍時(shí)，冰凌不能在橡膠壩上溢流，否則結(jié)實(shí)而鋒利的冰塊很可能把橡膠壩劃破。

  鋼壩則可以輕松安全地度過冬季。由于鋼材本身的堅(jiān)硬特性，和我公司制造鋼壩的特殊工藝，每年春天解凍時(shí)，冰凌可以an安全的在壩頂溢流泄洪。

  六、防腐問題

  鋼壩表面按照《水利水電鋼閘門制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》進(jìn)行熱噴鋅附著力極強(qiáng)， 機(jī)構(gòu)研究結(jié)果表明：沙的流速≤8m/s時(shí)，不會(huì)對(duì)鋅層構(gòu)成破壞，一般河流的流速不可能達(dá)到這個(gè)速度。

  七、淤積問題

  鋼壩是一種特殊結(jié)構(gòu)的壩閘形式，它沒有底門槽和側(cè)門槽，是門葉圍繞底軸心旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。上游止水壓在圓軸上，當(dāng)壩豎起來或倒下時(shí)，止水不離圓軸的表面，始終保持密封止水狀態(tài);側(cè)面止水同樣的原理，止水面始終不離開側(cè)胸墻(一般采用大理石)，故淤沙(泥)不會(huì)影響鋼壩的升壩和塌壩。

  針對(duì)淤積較嚴(yán)重的地區(qū)，一般在壩前設(shè)擋沙(泥)檻和喇叭口，一是為了有效地?fù)踝〈蟮氖瘔K，二是當(dāng)塌壩泄洪時(shí)，提高壩口位置的流速，可有效的讓泥沙、水混合物直接隨洪水沖至下游。

  在北方地區(qū)，立壩蓄水是鋼壩的主要功能。立壩時(shí)間較長時(shí)容易產(chǎn)生淤泥，但是鋼壩是由圍繞底軸向下游傾倒的，故塌壩時(shí)淤積的泥沙被水流沖向下游，不可能形成阻塞。另外，行洪后我們會(huì)根據(jù)當(dāng)?shù)氐哪嗌澈糠治龀鲇卸嗌儆偕?泥)沉定在門體上，并通過

  淤沙(泥)量計(jì)算出升壩時(shí)所需要的升壩力，充分考慮到升壩時(shí)克服淤沙(泥)的重力。

  八、能耗的對(duì)比

  100m橡膠壩的用電負(fù)荷量 *少需要功率100kw左右，每次升壩時(shí)間約為2-3小時(shí)，耗電量約為200-300kwh，有的工程為了長期升壩，需要電機(jī)不間斷工作。100m的鋼壩升壩和塌壩只需要4臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置，每臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置的額定功率為15kw。這樣100m的鋼壩用電負(fù)荷量只需功率60kw左右。每次升壩時(shí)間約為2-3分鐘，耗電量約為2-3kwh，升壩后電機(jī)即停止工作。

  九、影響泄洪斷面

  橡膠壩設(shè)計(jì)規(guī)范要求壩的底坎高20cm，并且由于塌壩時(shí)橡膠壩內(nèi)的水不能完全放盡，會(huì)形成不低于20cm的高度，兩者相加塌壩時(shí)橡膠會(huì)壩會(huì)在河流斷面形成不低于40cm的阻水?dāng)嗝妫瑖?yán)重影響泄洪流量。而鋼壩無此影響。

檢修由于單閘孔寬度大，通常不設(shè)置檢修閘門。因此，對(duì)于無條件檢修的閘門，應(yīng)按照免維修、少維護(hù)的要求設(shè)計(jì)底橫軸，適當(dāng)增加底橫軸軸壁厚度及水下部分使用年限，如蘇州河口閘，水下部分按30年設(shè)計(jì)。這樣雖增加了投資，但大大減輕了運(yùn)行管理的工作量。對(duì)于通過采取措施形成檢修條件的閘門，可適當(dāng)簡化底橫軸等結(jié)構(gòu)構(gòu)件及防腐設(shè)計(jì)。 液壓油缸的布置  液壓油缸的布置影響到油缸的容量和行程，本方案中，油缸容量為100t，行程為3m，拐臂長度為2.12m。若增加拐臂長度，則可減小油缸的容量增大油缸的行程；若減小拐臂長度，則會(huì)增大油缸的容量減小油缸的行程。這一點(diǎn)需要設(shè)計(jì)者根據(jù)工程的具體情況作出比較。液壓鋼壩根據(jù)安裝現(xiàn)場的情況，有時(shí)液壓壩需要配備 支座。但支座需要專購或另配，不屬推桿附件。1、安裝時(shí)，只要將支座用螺栓、螺母及平、彈墊固定在底坐上，再將推桿鉸耳安裝在固定銷套內(nèi)，與支座用螺栓擰緊即可。2、液壓壩使用前，先平放在地上，通過安裝支座濾油小車(過濾精度20μm)注入液壓油(牌號(hào) HM，粘度等級(jí)46～68)，油位在觀察口邊緣向下3cm左右，分體推桿油位應(yīng)在離油箱蓋板5cm以內(nèi)。接通電源，讓活塞桿往復(fù)動(dòng)作幾次，再補(bǔ)足油后，方可正常使用。3、高壓油管一定要用軟材料墊襯固定好，防止油管磨損破裂。4、使用的液壓油一年更換一次，或根據(jù)使用頻繁程度自行確定更換周期。5、長期閑置不用，再次投入使用前，要對(duì)電機(jī)進(jìn)行絕緣檢查，并確認(rèn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否正確。6、液壓壩使用環(huán)境溫度10～60℃。7、液壓壩的推拉力調(diào)節(jié)根據(jù)用戶訂貨時(shí)的推拉力要求，設(shè)備出廠前已經(jīng)調(diào)整好系統(tǒng)壓力，即推桿的推拉力已根據(jù)要求調(diào)好，一般不需再變動(dòng)。8、液壓壩油泵電機(jī)為Y系列鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)，均為4極電機(jī)。其功率按所選液壓壩推拉力的不同而異，范圍為0.37kW～11kW。

鋼壩組成部分 鋼壩閘門用于關(guān)閉和開放泄（放）水通道的控制設(shè)施。水工建筑物的重要組成部分，可用以攔截水流，控制水位、調(diào)節(jié)流量、排放泥沙和飄浮物等。閘門一般由活動(dòng)部分（也稱門葉）、埋固部分和啟閉機(jī)械3部分組成。門葉包括：承重結(jié)構(gòu)、行走支承、支臂、支鉸、止水裝置、吊耳等。埋固部分包括：軌道、鉸座、止水座、護(hù)角等。常用的啟閉機(jī)械有：卷揚(yáng)式、油壓式、螺桿式和移動(dòng)式機(jī)械。閘門分類方法較多，主要有：①按閘門的工作性質(zhì)可分為工作閘門、檢修閘門和事故閘門。工作閘門也稱主要閘門，能在動(dòng)水中啟閉。檢修閘門設(shè)于工作閘門前。用于建筑物或工作閘門等檢修時(shí)短期擋水，一般在靜水中啟閉。事故閘門多設(shè)于深孔工作閘門前，用于建筑物或設(shè)備出現(xiàn)事故時(shí)，能在動(dòng)水中關(guān)閉而在靜水中開啟；兼作檢修閘門時(shí)，也稱事故檢修閘門；需要在限定時(shí)間內(nèi)緊急關(guān)閉的事故閘門，稱為快速閘門。②按閘門關(guān)閉時(shí)門頂與水面的相對(duì)位置分為露頂式閘門和潛孔式閘門。③按門葉的外觀形狀分為平面閘門、弧形閘門、人字閘門、拱形閘門、球形閘門和圓筒閘門等。④按制造門葉的材料分為鋼閘門、鑄鐵鑲銅閘門、木閘門、鋼筋混凝土閘門和組合材料閘門。另外，有些閘門如翻板閘門可借助水力自動(dòng)啟閉，稱為水力自動(dòng)閘門。選擇閘門形式需要考慮其在水工建筑物中的位置、尺寸、設(shè)計(jì)水頭、運(yùn)用條件、制造能力和安裝技術(shù)水平等因素，要求做到泄流時(shí)水流條件好、止水嚴(yán)密、啟閉力小、操作簡便靈活、檢修維護(hù)方便等。平面閘門和弧形閘門是***常用的門型。在工作閘門中，大型露頂式閘門和高水頭潛孔式閘門多用弧形閘門，船閘上多用人字閘門和橫拉閘門，檢修閘門和事故閘門一般都用平面閘門。制造門葉的材料近代多用鋼材，而鋼筋混凝土多用做需要借自重關(guān)閉施工導(dǎo)流底孔的封堵閘門。