摘要：针对目前国内气动盾形闸坝技术的运用尚处于实验摸索阶段，尚没有成熟施工工艺可供参考。结合中铁二十局咸阳湖二期项目及渭河杨凌河道整治项目气盾坝工程施工实践，总结了气盾坝安装工程从埋件安装、气囊盾板安装及运行调试等环节的主要施工方法，对类似工程施工有参考指导作用。
关键词：气动盾形闸；气囊；盾板；安装；施工技术
前言
本施工方法是在咸阳湖二期及渭河杨凌河道整治项目气动盾形闸坝工程施工的基础上，通过实践总结而形成的，对以后此类工程施工具有参考价值。气动盾形闸坝，是一种新型的挡水结构，其兼具橡胶坝和钢闸门的优点，刚柔并济，是结合橡胶坝与钢板坝（闸）之所长相结合而创新出来的新型水工建筑物。其结构主要由盾板、充气气囊及控制系统等组成。利用充气气囊支撑盾板挡水，气囊排气后塌坝，气囊卧于盾板下，可避免河道砂石、冰凌等对坝袋的破坏；有塌坝立坝快、便于检修、运行管理简单、使用寿命长抗震能力强、对基础的适应性高，景观效果佳等特点，因此在国内将得以广泛应用。
1、工艺流程
气动盾形闸坝安装工程施工工艺流程：预埋件安装→砼浇筑施工→精确放样→气囊就位→气嘴连接→盾板就位→锚栓紧固→限位带安装→运行调试验收→多次充排启闭→工作压力实验→盾板限位带调整→验收。坝体段安装工程结构见图1：
图1坝体段安装工程结构图
2、施工方法
2.1预埋件安装
预埋件主要分三大类，分别为锚固体系埋件、充排气管路系统。其中锚固体系埋件是重点项目，安装精度要求较高，需采取独立加固体系，防止钢筋晃动对埋件产生影响。
图2锚固体系预埋件安装示意
锚固体系预埋件部位见图2：
2.1.1预埋定位螺栓
气囊及盾板固定预埋螺栓采用42mm镀锌螺栓。限位皮带螺栓采用36mm镀锌螺栓。螺栓材料尺寸及安装要求见下表：
序号名称型号长度容许偏差安装轴线允许偏差
1镀锌螺栓42mm±3mm±2mm
2镀锌螺栓36mm±3mm±2mm
预埋螺栓安装好后，由专人使用包装工具将螺栓丝口位置包扎，用以保护螺栓部会在施工过程中被伤损破坏。
2.1.2下垫板
垫板采用铸钢构件，表面经过热镀锌，外层加银色封闭漆防腐；下垫板安装时，为了使定位螺栓稳定，预埋垫板件与底板钢筋笼必须处于分离状态，这样才能使预埋螺栓保持稳定，不会因为钢筋笼的微小晃动而发生偏移。
支撑部位施工完成后进行下垫板安装，采用点焊将下垫板与支撑部位连接，每组下垫板之间要求两两点焊连接为一个整体。保证施工或浇筑过程中不会出现偏差；并精确控制顶面位置，允许偏差：2mm；然后进行螺栓安装。
2.2充、排气管路系统安装
2.2.1 DN400钢套管
按照设计要求将钢套管切割，做防腐防锈处理后，按照测量尺寸进行定位。起始端距离坝底板顶面200mm，坡度为1.5 %通向坝体外检修竖井。
2.2.2充排气管安装
本工程充、排气管采用DN50型PPR管，壁厚8mm，接头采用人工热熔接头。主管道使用DN400型，壁厚8mm钢管为套管。主要施工方法如下：
1）按图纸要求安装充排气管路，用热熔器连接PPR管路（必须由专业管路安装工严格按管路安装规程操作），注意热熔接头接好后的内径，不能少于原管内径的80%。安装时保证管路内干净整洁无杂物，不能立即密封的端头，用胶带包裹密封，防止进入杂物。
2）管路布置时，从坝的最远端到最近端（以离控制房近的为近端，离控制房远的为远端），管路要有一定的倾斜度，远端的高程高于近端的高程。
3）布置完毕要将管路固定在基础的钢筋或者单独用短钢筋固定好，每2~3米要有固定点，以保证管路的倾斜度和牢固度。
4）在总管路的入口处，要按照图纸要求排布，并在每条管路上做好标记，按1、2、3、4……..n号分别标记好，以便于与控制房的管路对接。图纸要求是上下多层排布的，要按照要求，分好上下层，并做好标记。
5）基础底板内的管路与控制房的管路对接时，要按照气囊的顺序连接，不能随意连接，以利于运行的控制。
6）安装完成后对管路充气吹扫，保证管路畅通无阻。
7）安装高压软管，要保证连接处密封好。
2.2.3充排气系统安装
按照图纸要求将充排气系统设备、控制柜在控制房就位，充排气连接管路、电线准备齐全。将充排气系统管路与支撑坝充排气管路连接，参照管路连接要求，严格按要求操作。由专业电工按照设计电路图连接充排气系统电路。安装时要注意电路连接一定要认真仔细，连接完成后，用万用表检测各电路的连接有无问题，防止接错造成短路。连接完成后必须对充排气系统进行气密性检测，可以结合下一步的管路气密性检测同时进行。对存在的问题及时进行整修。
2.3充气试压
对连接好的管路进行充气试压，检查管路的气密性。主要施工方法为：
1）将所有管路的坝底板一端用专用PPR堵头封闭，在靠近控制房一端安装压力表，对管路充气试压并做好压力试验记录。
2）对管路充气，压力达到0.7MPa---1MPa，关闭阀门，保压24小时之后，降压不超过0.02MPa.
3）如有降压，用发泡剂均匀的涂刷在各个管路连接件上、压力表接头上等可能漏气的地方进行排查，对漏气点做好标记，整套管路检验完后对漏气点进行维修。
4）维修完成后，重新测试，直至管路气密性符合要求为止。
5）试压合格后，打开阀门将气排空。
6）承压试验时要做好记录，检查压力表读数时室外温度需保持一致，因为空气容易受到热胀冷缩影响导致压力表读数出现偏差。
7）注意事项：
充气试压是重点工序，必须保证管路气密性符合要求，避免带来许多不必要的返工，如图3：
图3 DN50临时充、排气系统进行充气试压
2.4气管软盒安装
按照设计图纸要求对应操作井，做简易支架固定于坝底板钢筋笼上。确保稳固不晃动，坐标位置确定好后与DN90 PP-R套管相连接。
2.5底板砼浇筑
埋件、钢筋、模板工序验收合格后，进行砼浇筑施工，故采用台阶法浇筑。钢筋及预埋件按设计规范要求进行安装报检合格后进行混凝土浇筑，由于坝体底板厚度较厚，仓面也较大，预埋件较多，管路容易在浇筑过程中上浮，所以浇筑混凝土时必须采取分层、分段的浇筑方式，同时
严格控制浇筑速度。
2.6气囊盾板安装
在成型砼底板进行坝基清理，精确放样，气囊就位，气嘴连接，盾板就位，锚栓紧固，限位带安装。
2.6.1 坝基清理
将坝面所有堆放的物资和杂物清除干净。要求气囊塌落地段表面要求平整光滑。将预埋螺栓螺纹上附着的混凝土用钢刷清理干净。锚固螺栓下压板表面先将下压板上附着的混凝土凿掉，最后用磨光机清扫。施工中注意对压板及螺栓螺牙的保护。伸缩缝处先将伸缩缝内杂物清除并磨平，后灌入热沥青，要求接缝处平整光滑。边墙、中墩环氧树脂处理工艺：边墙、中墩在打磨平整后，涂刷环氧树脂胶。
2.6.2 精确放样
按设计要求，用墨线精确标出每一组气囊和盾板的塌坝线及两侧边线位置。
测量坝底板的总长度，参照设计图纸，画出坝底板的中心线，然后以中心线为基准依次画出各个气囊、盾板就位区域的两侧边线及其区域垂直平分线。
用墨线精确标出每一组气囊和盾板的塌坝线及每组就位区域的两侧边线及垂直平分线。
2.6.3气囊打孔、盾板拼接气囊打孔就位
由技术员指导标出螺栓孔位置，用飞机钻钻孔。该工序在精确画出定位线并通过检查校核后，按从一边向另一边的顺序对气囊打孔，打孔位置要精确对准预埋螺栓。打孔完成后，在将气囊就位前，将气嘴与充排气高压软管连接，然后将气囊对准螺栓就位。气囊与边墙之间、气囊与气囊之间的空隙，要在填充前，先在气囊下铺一层一布两胶的胶片，然后填充与气囊厚度相同的橡胶，填充完后，缝隙涂抹玻璃胶，然后将胶片包到上面。此工序需特别注意，打孔前技术员要做好技术交底工作，加强监督；所有须开孔的部位都要在技术员监督下进行。打孔期间操作人员必须严格依照技术员交底打孔。气嘴与充排气高压软管连接处，要连接严密，不漏气，注意不要损伤四氟垫。打孔后要求能精确地套入螺栓。另外，因打孔的工作量较大，故需要多台飞机钻同时作业。气囊钻孔安装过程中，盾板拼接可同步进行施工，盾板拼接处要安装产品配置密封条，螺栓采用不锈钢螺栓涂抹密封胶后人工紧固。拼装完成后进行盾板软连接打孔安装工作。
2.6.4.盾板的组装
盾板组装需在一块平整地面上，将各部分盾板按顺序摆放在地面上，保证盾板圆钢处水平，盾板上沿水平，板与板之间加橡胶密封条密封，然后用螺栓拧紧，紧固螺栓过程中，注意观察盾板平整度是否变化，有影响盾板平整度的及时采取措施。
2.6.5. 基础软连接与边墙、相邻两块基础软连接的处理
基础软连接按照图纸的尺寸要求，在技术员的指导下画线，打孔。打孔后安装到盾板上，紧固螺栓时注意调整压板，使压板成一条直线，同时要一次紧固到位。有出现螺栓打滑现象，用配套扳手上下拧住加固。
在确定盾板与边墙之间的距离后，从盾板向外量出比盾板与边墙距离长3mm的长度，将基础软连接裁断，安装后使基础软连接能紧密的贴合在边墙上。相邻的两块基础软连接接合要严密，不留空隙，将两块基础软连接接合处向两边200mm上下两面打磨粗糙，涂刷璜时得胶水，用一层高强薄胶带包起来，与基础软连接粘在一起。基础软连接的接合处安装要严密，不漏水。盾板软连接、边墙止水带的安装由技术员指导安装盾板软连接、边墙止水带，该工序重点是两种橡胶密封件与基础软连接的接合，要求接合严密，不漏水。该工序需要先将基础软连接在靠近盾板软连接、边墙止水带处的小压板、基础锚固压板拆下，将盾板软连接、边墙止水带的连接胶片安装在基础软连接下面，再将其压紧。所有的缝隙用玻璃胶填充。基础上压板锚固安装；在完成盾板进场打孔就位并通过验收后，可进行上压板的锚固安装。上压板安装顺序：先中间后两侧；并且必须加装垫片、螺母。用风炮逐一将螺母先旋紧一遍，然后用套筒扳手依次对每个螺母旋紧。所有螺母在旋紧一遍后停放12小时，再旋紧一遍。如此重复3－4遍后，完成对螺母的旋紧，后接受质检部门的抽样检查。
2.7充气试压
检测管路充气是否正常，气嘴连接处有无漏气，边墙止水带的密封情况等。将支撑坝充气升坝，升起至坝高高度，检查气盾坝的升起速度是否均匀，边墙处升起是否顺利，边墙的密封情况等其他状况是否正常。
2.8限位带安装
在完成充气试压并通过验收后，可进行限位带的安装。
首先按照设计长度在限位带从中心向两边量出同等长度，做好标记，然后在标记处放止脱管，将限位带沿止脱管绕过，将两层限位带放在两支限位螺栓中，用限位带上压板压住，止脱管要靠紧限位带上压板。注意限位带上压板的安装方向，限位带压板是宽边靠近限位带。限位带是在压板的靠近气囊一侧。
2.9调试坝高
用水准仪测量坝高，参照设计要求，通过调整限位带的固定位置，来调整到符合要求的坝高。
将坝充气至80KPa压力，用水准仪测量每块盾板上正对限位带位置的坝高，对不符合设计要求的坝高，做好标记，测量一遍后，排气将坝塌落到一定高度，然后通过调整限位带的固定位置来调整坝高。调整一遍后，重新充气升坝，用水准仪测量坝高，对不符合设计要求的，调整限位带。如此反复，直至每块盾板的坝高达到设计要求为止。
3、应用实例
该施工方法于2015年7月至2016年5月应用于咸阳湖二期工程，2017年4月在渭河杨凌河道整治工程中两次实践应用。在整个施工过程中，没有出现任何质量、安全事故，很好的履行了施工合同，工程合格率100%，该施工方法控制精确，工序连续流水作业，不但节约了材料，降低了施工成本，同时也缩短了施工工期。安装完实际效果图如下：
4、总结
该施工方法结合咸阳湖二期项目及渭河杨凌河道整治项目气盾坝工程施工实践，总结了气盾坝安装工程，从埋件安装、气囊盾板安装及运行调试等工序的主要施工方法，对今后类似工程施工有一定的参考作用。
参考文献
（1）水利水电工程施工手册 中国电力出版社
论文作者:张立清
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/12
标签：管路论文; 螺栓论文; 气囊论文; 压板论文; 底板论文; 预埋件论文; 基础论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;