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气盾坝（生态气囊支撑坝）施工工法”荣获“2020—2021年度贵州省级施工工法”和“贵州建工集团2020年企业工法”
发布时间：
2021-04-29
作者：
来源：
气盾坝（生态气囊支撑坝）施工工法
贵州建工兴印建筑工程有限公司
吴友邡 冉隆超 赵伟 张传华 张旭红
1. 前言
气盾坝又叫生态气囊支撑坝是一种新型的挡水结构，属于橡胶坝的改进产品也被称作气动盾形闸坝，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。
2. 适用范围
气盾坝形闸口体系适用范围广泛，可应用于各种河道治理及城市景观、大坝加高、分水、农田灌溉、防旱排涝、水力发电、海堤建设防海水倒灌、湿地及涵养地下水等工程。
3. 工艺原理
气盾坝系统是由钢护板、橡胶气囊、抑制带、锚固件、空压系统和闸门控制系统组成。利用空气压缩原理,通过给气囊充气和排气,使钢护板升起和倒伏,以维持特定的水位高度。并可在设计水位内实现任意水位高度的调节,且允许闸顶溢流。闸门全开时,门体全部倒卧在河底,可高效泄水,不影响景观和通航。闸门全关闭时,可以蓄水,超过设定水位时,可形成溢流景观。是-种先进、高效、节能、环保的水利设施。
3.1运行原理（图）
4. 工艺特点
4.1气盾坝结构安装简单，造价低，维护维修少，使用方便；
4.2具有安全，环保，节能等功能；
4.3具有良好的景观效果；
5. 施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程
5.2 操作要点
5.2.1 坝床清理
将坝面所有堆放的物资和杂物清除干净、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。
5.2.1坝床清理（图）
5.2.2充排气管路安装
5.2.2.1充排气管一般采用PPR管，管头之间用热熔方法连接。在热熔连接时，严格按照热熔的操作程序操作，确保接头无漏气现象。
5.2.2.1管热熔（图）
5.2.2.2管线布置时，从坝的最远端到最近端（以控制房为基准，离控制房近的为近端，离控制房远的为远端），管线要有一定的倾斜度，远端的高程高于近端的高程（坝长不同，倾斜度不同，一般图纸有要求，按图纸要求布线即可）。布线完毕要将管线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，以保证管线的倾斜度和牢固度。
5.2.3充气试压
5.2.3.1气囊：气囊充气后，停放24小时，查看有无漏气泄压问题，如果发现有漏气现象，要找到漏气点并及时处理好。
5.2.3.1气囊充气后（图）
5.2.3.2竖井内的管线：要检查竖井内的管线接头及阀门是否有漏气现象。
5.2.3.3高度试验：充气后检查每块盾板的高度是否一致，高度公差控制在2cm。如发现高度不一致时，要及调整限位皮带的长度，达到设计要求。
5.2.3.4充气设备的试验：要查看充气设备的运行是否正常，发现问题及时与充气设备的安装人员沟通，妥善处理
5.2.4 气囊、盾板放样
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。在坝床上下游选择合适位置停放吊车，由吊车将气囊逐一吊至坝床上，并铺设在各组气囊初始位置内。
5.2.5 气囊打孔就位
5.2.5.1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。
5.2.5.2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。
5.2.5.1气囊钻孔（图） 5.2.5.2气囊打孔（图）
5.2.6 盾板进场前准备
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。
5.2.6盾板组装（图）
5.2.7 基础上压板锚固安装
上压板安装顺序：先中间后两侧；必须加装垫片。用风炮逐一将螺母先旋紧一遍，然后用加强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。
5.2.8 充气试压
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。
5.2.9 限位带安装
调节支撑坝坝高，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。
5.2.10调试坝高
5.2.10.1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。
5.2.10.2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。
5.2.10.2调节支撑安装（图）
5.2.11对气囊、盾板及附件的保护
自气囊、盾板进场至安装完毕都要有专人负责管理和保护工作，严禁穿带钉鞋踩踏，气囊气嘴要密封保护，防止进入杂物。盾板搬运防止磕碰；安装期间将有大批螺栓和压板进场，需要做好保管工作，严防丢失，密切注意水文气象预报，及时掌握水情、汛情，适时采取相应措施保护气囊、盾板。
5.2.11 安装后（图）
5.2.12安装完毕对气盾坝进行复测；按要求并出具相关检测报告。
5.2.13组织有关部门及单位对气盾坝进行验收，并给出验收结论。
5.2.13安装完后（图） 5.2.13安装完后（图）
6. 材料与设备
6.1盾板、气囊、护墙板、限位带板、集成充排设备、锚固材料、集成控制柜系统；
6.2吊车、空压机、钢模、钢管、混凝土等。
7.质量控制
本工法适用于水利水电，并满足以下规范要求：
7.1《橡胶坝坝袋》(SL554-2011)
7.2《金属结构防腐蚀规范》（SL105）
7.3《橡胶坝工程技术规范》(GB/T 50979-2014)
7.4《水工金属结构焊接通用技术条件》（SL36）
7.5《水工钢闸门制造、安装及验收规范执行》GB/T14173-2008
7.6《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准—混凝土工程》（SL632-2012）
7.7《水利水电工程施工质量检验与评定规程》SL176-2007
7.8 施工现场的螺栓偏差在10mm≤偏差≤30mm时，靠近下游的螺栓向上游量取偏差尺寸的一半，定为基准线，量取气囊塌落线；以靠近下游螺栓为基准，量取盾板塌落线。
7.9垫板的上面扭上一个螺帽，调整螺栓的直线度，上下两个螺帽扭紧，扭紧后重新测量露出垫板工作面的螺栓高度和螺栓的直线度，不符合尺寸的要从新调整，公差±1mm；下压板的安装公差：水平和左右公差为2~3mm。
8. 安全措施
8.1施工过程中严格按国家有关规定执行。
8.2严格实行安全生产责任制，明确各级人员的安全责任。坚持开展安全例会。每日班前安全活动，增强安全意识。
8.3进入现场必须遵守安全操作规程，必须安全帽，穿绝缘鞋，特种作业人员必须持证上岗。
8.4电源线必须架空拉设，与高压线保持足够的安全距离，不得在高低压线下冲孔和吊放钢筋笼等施工作业。
8.5采用一机一闸一箱一漏一锁三级配电方式，机架上电箱电器完好，电动机接地不少于两处，接保护零线牢固可靠，接电保护器动作灵敏。
8.6作业前应检查设备各部位连接是否牢固，有无松动或磨损、变形、离合器刹车是否灵敏，钢丝绳是否断丝、磨损、扭结、变形，达到报废标准，作业后必须拉闸断电，锁好电箱。
8.7起吊重物时，在重物的下方和大臂的下方处，严禁停留战立和通行。
8.8氧气瓶和乙炔瓶最少保持10米距离，气瓶不能放倒使用，切割时10米内不得有可燃、易燃物品，氧气瓶和乙炔瓶必须的防晒、防高温措施，氧气瓶和乙炔瓶口不得有油脂。存放必须分开设置独立库房。
8.9 冬天要做好防寒防冻措施，夏天要做好防暑降温工作。
9. 环保措施
9.1水环境保护
在施工主体工程系统附近修建生产废水处理系统 1 套，对生产废水进行处理后回用于工程降尘和运输车的清洁冲洗，沉淀物经干燥后与弃渣一起处置。
9.2生态保护
加强施工期环境管理、加强宣传、加强监督，提高施工人员的环境保护意识。严禁施工人员捕捞，避免生产废水、生活污水直接排入水体；
9.3大气环境保护
通过洒水降尘、大风天气抑尘施工、增加收尘器、合理的进行混凝土搅拌及配备公路养护、维修、清扫队伍等措施，有效降低大气粉尘（颗粒物）污染；
10. 效益分析
气盾坝与橡胶坝比较来说，气动盾形闸门的瀑布景观效果好，使用寿数超越30年，远大于橡胶坝寿数，在闸口动作时，仅有在闸口板下流边缘会造成水流别离，因此不会卡门旋涡而引起的轰动，闸口钢板同气囊原料不同，有用减少共震，气盾坝充放气时间短，一般10-30分钟，可根据要求的时间内规划，既节省人力、物力、财力，有效改善沿河两岸居民生活、生产条件，增添旅游开发，促进经济、环境、协调发展。
11. 应用实例
11.1本工法应用于印江县城东郊生态坝项目，气盾坝建成后进一步提高印江河流域防洪引排能力。
11.2经相关部门、人员检测取得良好的评价，质量保证，施工操作方便、构造简洁，新颖美观，适用范围广，安全可靠，模块化，水生态景观效果良好，易于推广使用，取得了良好的社会效益和经济效益。
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