中铁二十局集团第五工程有限公司
摘要：目前，国内用于低水头集挡水、泄水和景观功能于一体的活动坝型主要有液压钢坝、橡胶坝、水泥翻板坝等，这些传统的坝型，普遍存在这样或那样缺陷。随着新科技的飞速发展，随着新科技的飞速发展，各种新型施工挡水工程不断出现，这其中，生态气囊支撑坝因其运行原理简单，耐久性好，造景美观等优势，在河道治理工程中被广泛使用。本文结合在建工程实例，详细说明生态气囊支撑坝施工技术，为类似工程提供参考。
关键词：生态气囊支撑坝 气囊 盾板
1.引言
生态气囊支撑坝也被称作气盾坝，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）之所长而创新出来的新型水工建筑物，气盾坝系统由盾板、气囊、基础锚固螺栓和气动充排系统组成，其工作原理为利用充气气囊支撑盾板挡水，气囊排气后塌坝。同时，气囊排气后卧于盾板下，可避免河道砂石、冰凌等对坝袋的破坏。
这种新型的气盾坝具有塌坝迅速；各个部件均为预制部件，安装工期短；盾板及气囊模块化，便于修复，防洪渡汛能力突出，运行安全可靠；过水高度和运行状态持续可控；清污、排淤能力强；挡水和过水能力更高；充排时间短，运行管理简单；使用寿命长，综合效益高；抗震能力强，对基础的适应性高；景观效果佳等诸多优点。生态气囊支撑坝以其独特的优势，更是发挥出越来越重要的作用。
本文在中铁二十局集团有限公司咸阳湖以及杨凌水利项目施工的基础上，通过现场实践总结而形成的，对以后此类工程施工具有重要的参考价值。
2.工程概况
渭河杨凌示范区河道水面及滩面整治植绿工程变更项目施工河段位于陕西省杨凌示范区渭河中游干流，坝址距杨凌渭河大桥上游约4.152km。作为杨凌示范区重点建设项目，同时也是全省渭河整治工程的重要一环。项目建成后，实现渭河“水清、洪畅、岸绿、景美”具有重要意义。工程为5孔气动盾型闸型式，单孔闸坝过流宽度90m，5孔合计宽度450m，纵向分4个功能段，分别为：引渠段、闸室段、消力池段及海漫段。
3.生态气囊支撑坝施工流程
3.1混凝土基础施工
预埋件、钢筋、模板工序施工完成并验收合格后进行混凝土浇筑施工。本工程浇注混凝土采用商混进行浇注。在浇注砼时要严格控制振捣，振捣采用振捣棒振捣，对每一个振动部位都要振捣至不再冒出气泡，表面不下沉呈现平坦、泛浆为止。表面采用刮杠刮平，后进行人工收面，以保证表面平整度。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，在坝底板浇筑完毕，且混凝土强度已经达到设计标准。坝面平整度、边墙垂直度、平整度及光滑度均通过验收，预埋螺栓与下压板已经通过验收，即：螺栓中心线、螺栓间距尺寸准确，螺栓垂直度，螺牙保护完好，下压板平整度达到设计要求；坝底板上下游均有便利的通行道路，满足气囊、盾板进场及安装的需要，施工场地内有便利的供排水系统和供电系统。
3.2充排气管路安装
安装PPR充排气管路，操作要快速，精准到位。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）。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。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。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，以便于与控制房的管路对接。安装完成后对管路充气吹扫，保证管路畅通无阻。安装高压软管，要保证连接处密封好。
3.3气囊、盾板放样、安装
按设计要求，精确画出每一组气囊和盾板的塌坝线及两侧边线位置。按设计要求，测量出气囊、盾板的塌坝线。依据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。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。
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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处理：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。伸缩缝处理：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。
3.4盾板软连接、限位带的安装
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。先将基础软连接靠近盾板软连接、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。
将支撑坝充气升坝，升起高度以能顺利安装限位带为准。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。
3.5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）
将所有管路的坝底板一端用堵头封闭，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。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，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。直到试压合格后，打开阀门将气排空，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。
4.生态气盾坝的施工核心
生态气盾坝的工作原理为利用充气气囊支撑盾板挡水，气囊排气后塌坝。同时，气囊排气后卧于盾板下，可避免河道砂石、冰凌等对坝袋的破坏。由此可见，盾板和气囊的锚固是该工程施工的关键环节，而在该锚固系统的施工中，又有将两者共同锚固到一个锚固系统的的单锚固系统和将两者分开锚固的双锚固系统的区别。
4.1单锚固与双锚固的优缺点比较
咸阳湖二期在施工中，气盾坝预埋螺栓锚固体系一直沿用单螺栓锚固形式，即通过坝体底板混凝土内预埋螺栓，作为后期安装气囊及盾板的依托。将气囊及盾板软连接通过专业打孔设备打孔后安装在预埋螺栓上。施工过程中首先要将气囊安装于锚固螺栓，再进行盾板安装，安装时需要交叉施工，安装难度较大，且单锚固形式锚固螺栓长期受力较大，气囊运行后盾板出现故障需同时拆除，维修较为困难。
在本工程施工中，为改进气盾坝锚固体系中的缺点，将以往固有单锚固螺栓安装形式，改为预埋双锚固螺栓形式，将气囊与盾板锚固体系分离开来，通过对气盾坝气囊、盾板锚固体系的优化，使气盾坝气囊、盾板安装施工及运行阶段更换维护变得简单方便，实现坝体蓄水条件下更换气囊而不用塌坝截流。
5.施工总结
本工程气盾坝施工采用了气囊、盾板双锚固体系，优化了原有的施工工艺的同时，也使得安装过程变得简化，而且解决了坝体蓄水条件下不用塌坝截流即可更换气囊的困难，打通了气盾坝后期维护困难的制约瓶颈，从而大大降低施工及后期运行维护成本，为后续类似工程的设计及施工提供借鉴。
参考文献
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[4]水工混凝土钢筋施工规范 DL/T 5169-2013 国家能源局。
论文作者:韩娟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/3
标签：气囊论文; 锚固论文; 管路论文; 螺栓论文; 压板论文; 渭河论文; 混凝土论文; 《建筑学研究前沿》2018年第1期论文;