分体式气动升降水坝的制作方法

1.本实用新型涉及水坝技术领域，特别涉及一种分体式气动升降水坝。


背景技术：

2.挡水闸坝是河道治理和挡河蓄水的关键设施。随着科学技术的发展，水坝的坝型和功能也不断的创新和改进，拦河坝从固定式发展成智能可升降式。从水坝升降运行的动力方面分类来看，有机械传动、液压传动、气动等模式。在安全性方面，目前各种坝型都充分考虑大坝运行的安全稳定，而从后期维护和环境保护方面进行考虑，机械传动坝型无疑是运行维护成本最高的。液压传动坝型具有精准的性能，但液压油泄漏在河水中污染环境是一个非常难以解决的问题。气动传动系统的坝型在所有运行动力形式中是对环境最友好，运行维护成本最低的。事实上，气动盾形闸门是目前河道水利治理中采用最多的一种坝型。而气动浮箱坝是基于浮力原理发明出来的一种新型拦河水坝形式，同样是采用空气动力。这种拦水坝是利用水的浮力来实现水坝的升降运行，最早的技术是在水坝河床混凝土结构基础上修建基坑，整个坝体都放在坑内，坝体底部安装有浮箱，采用往浮箱内注水和抽水的方法实现沉浮。往浮箱内注水坝体下沉，对浮箱内抽水则将其重量减轻，从而使水坝在浮箱产生的浮力的带动下上升。这个技术在实际应用中存在两个缺陷：
3.1、原技术是整体结构的，浮箱具有固定的体积，而拦水坝是整体安装在水坝基础坑内，且坑体内的体积是有限的，存水量也是有限的，因此水坝升降过程中抽水和排水的时间都比较长，运行速度很慢。如果要加快速度，动力配置要很高，因为需要同时配备两套动力系统，即一套抽水，一套加水。
4.2、水长期在浮箱内容易长青苔和浮游生物，使得浮箱管道闸门易堵塞，最终导致浮箱无法升降。
5.另外最重要的是，气动浮箱水坝多采用迎水面闸门转动的方式进行升降，这种方案存在不合理之处：水坝是弧形面，用类似雨刮的装置进行封水，这套装置对水坝基础施工精度要求比较高，预埋件安装的位置要精确，同时密封压块的抗老化性要很好，不然会出现大量的水坝底部渗透的问题，时间太长了就会有大块的沙石进入基坑，造成水坝无法下降。另外河道如果出现基础沉降变形，就会造成浮箱卡住的现象。而且一体化设计的坝体，当拦水坝比较高时，需要更深的基坑以适配更大的浮箱，增加施工难度。


技术实现要素：

6.为了克服上述现有技术中的至少一种缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可有效降低施工难度的分体式气动升降水坝。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：分体式气动升降水坝，其安装在河道的含水基坑中，包括挡水板、导流板和浮力支撑结构；
8.所述挡水板的一端铰接在基坑上，另一端与所述导流板的一端相铰接，所述导流板的另一端铰接在所述基坑上，以遮蔽所述基坑；
9.所述浮力支撑结构设置在所述基坑内并部分浸没在所述基坑内的水中，所述浮力支撑结构包括桁架结构和气囊，所述桁架结构与所述挡水板相抵接。
10.其中，所述导流板为伸缩板。
11.其中，所述导流板的每个子板组成台阶状结构，所述导流板的坡度为0
°
～40
°
。
12.其中，所述气囊设置在所述桁架结构的下部，所述气囊包括至少一个高位气囊和至少一个低位气囊。
13.其中，所述桁架结构的上部具有第一面和第二面；其中，所述第一面与所述挡水板相抵接，所述第二面与所述导流板相抵接。
14.其中，所述桁架结构的顶部具有第一滚轮，所述桁架结构的侧部具有第二滚轮。
15.其中，所述挡水板的内侧壁上设置有第三滚轮。
16.其中，所述挡水板和所述导流板均通过安装座安装在所述基坑上，所述安装座上设置有止水板。
17.其中，还包括限高结构，所述限高结构设置在所述基坑内用于限制所述浮力支撑结构的最大上浮高度。
18.其中，还包括导水管，所述导水管的一端与所述基坑相连通，另一端与消力池相连通。
19.本实用新型的有益效果在于：本实用新型所提供的分体式气动升降水坝，通过导流板、挡水板和浮力支撑结构的组合可至少缩小基坑2m的施工深度，有效降低施工难度。
附图说明
20.图1所示为本实用新型在具体实施方式中分体式气动升降水坝在收拢状态下的结构示意图；
21.图2所示为本实用新型在具体实施方式中分体式气动升降水坝在展开第一阶段的结构示意图；
22.图3所示为本实用新型在具体实施方式中分体式气动升降水坝在展开第二阶段的结构示意图；
23.图4所示为本实用新型在具体实施方式中分体式气动升降水坝在完全展开下的结构示意图。
24.标号说明：1、挡水板；11、第三滚轮；2、导流板；3、浮力支撑结构；31、桁架结构；311、滚轮a；312、滚轮b；313、第二滚轮；314、第一面；315、第二面；32、气囊；4、基坑；5、安装座。
具体实施方式
25.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
26.参见图1至图4所示，分体式气动升降水坝，其安装在河道的含水基坑4中，包括挡水板1、导流板2和浮力支撑结构3；所述挡水板1的一端铰接在基坑4上，另一端与所述导流板2的一端相铰接，所述导流板2的另一端铰接在所述基坑4上，以遮蔽所述基坑4；所述浮力支撑结构3设置在所述基坑4内并部分浸没在所述基坑4内的水中，所述浮力支撑结构3包括
桁架结构31和气囊32，所述桁架结构31与所述挡水板1相抵接。
27.其中，所述挡水板1的一端铰接在基坑4上，另一端与导流板2的一端相铰接，所述导流板2的另一端铰接在基坑4上，即形成类似三角形封盖结构以遮蔽基坑4的开口，从而避免河道内的水流进入基坑4内。所述基坑4内具有一定深度的水，因此能够为浮力支撑结构3提供一定的浮力以使浮力支撑结构3能够在基坑4内上、下移动，并当其在基坑4内向上移动时能够将导流板2和挡水板1撑起从而使分体式气动升降水坝展开，从而使其挡水功能得以实现，如图4；当然，当其在基坑4内向下移动时，挡水板1和导流板2在其自身重力作用下而向下旋转，从而实现分体式气动升降水坝的收拢，如图1所示，此时浮力支撑结构3完全或接近于完全收拢在基坑4内，而导流板2和挡水板1接近于完全平伏的状态，因此能够有效避免其对河道水流的影响。
28.参见图1至图4可知，当所述分体式气动升降水坝完全处于展开状态时，所述挡水板1的挡水高度主要由挡水板1自身长度以及挡水板1受浮力支撑结构3所支撑所旋转的角度所决定，因此这种结构设计能够有效降低对基坑4施工深度的要求。举例而言，由于气动浮箱坝的挡水高度与浮箱浮出基坑4的高度直接相关，因此当需要拦水5m时，其基坑4需要做到6m甚至更深以满足坝体的安装，而对于现有的施工技术而言基坑4下挖6m是困难的。而采用本实用新型所提供的分体式气动升降水坝，浮力支撑结构3的支撑高点位于2.5m位置(完全展开时)，基坑4水平面以下需要1m的高度对浮力支撑结构3加强以限制其形变抑或位移，即在此示例中浮力支撑结构3的整体高度仅需3.5m，即基坑4深度仅需4m便满足安装的需求。而这2m的深度差是非常关键的，大幅度降低了施工难度，特别是坝型越高，其优点则越突出。
29.在一种实施方式中，所述导流板2为伸缩板，以保证分体式气动升降水坝的完全展开，以及支持挡水板1以更大的旋转角度进行抬升，从而允许挡水板1具有更大的挡水高度范围。所述伸缩板为现有结构，如发明人在先申请cn202211251620.3，因此以引用的方式将其并入本文中。在一种可选的实施方式中，每组子板上优选设置对应的启动伸缩缸，从而为分体式气动升降水坝展开时，即导流板2展开时提供助力。
30.在本实施方式中，所述导流板2的每个子板组成台阶状结构，所述导流板2的坡度为0
°
～40
°
。即在一些特殊的生态环境中，当所述导流板2的坡度为40
°
时，即使存在导流板2提供平缓的洄游通路水生生物依然难以通过导流板2洄游至上游，因此优选将导流板2设置为伸缩板的同时，在其每个子板上形成台阶状结构，以降低水生生物的洄游难度，以及免于修建渔道，从而降低建造成本。同时，沿此坡度导流板2流下的河水噪音可以得到有效控制，真正实现生态环保。
31.所述导流板2表面优选以钢制格栅板以正常，表面铺装耐磨橡胶板，以降低分体式气动升降水坝整体重量的同时，提高其表面的耐磨性，延长其使用寿命，同时安装、运输方便，造价低。
32.在一种实施方式中，所述分体式气动升降水坝具有高位和低位两种挡水位，两种挡水位优选通过气囊32进行切换，如将所述气囊32设置在所述桁架结构31的下部，所述气囊32包括至少一个高位气囊32和至少一个低位气囊32。其中所述低位气囊32可产生相较于高位气囊32更低的浮力，因此可降低浮力支撑结构3整体的上浮高度，从而保持分体式气动升降水坝处于低位高度。高位气囊32同理，在此不加以赘述。
33.所述气囊32的形态应当是可变的，在一种实施方式中，所述气囊32为高压硫化成型，不充气状态下呈平板状，厚度仅15cm，其充气后的直径可根据所需浮力多少进行选择，即形成前述低位气囊32和高位气囊32。同时，由于本实用新型所提供的分体式气动升降水坝的展开动力主要基于基坑4内的水对气囊32所给予的浮力，且无需额外的动力进行支持，因此当遇见突发险情时，仅需要对气囊32进行放气便可实现分体式气动升降水坝的快速收拢，具体放气方式如开启气囊32充气管路上的放气阀。
34.在一种实施方式中，所述桁架结构31由螺栓球和连接管拼接而成。所述桁架结构31的上部具有第一面314和第二面315；其中，所述第一面314与所述挡水板1相抵接，所述第二面315与所述导流板2相抵接。其中，所述第一面314和第二面315并非平面，仅代指桁架结构31中优连接管和螺栓球所拼装形成，并分别与挡水板1和导流板2相抵接的一侧。参见图1至图4可以看出，所述桁架结构31的上部接近于梯形，其中第一面314和第二面315分别为其腰。当所述桁架结构31上升至最高点时，此时第一面314抵接在挡水板1上，第二面315抵接在导流板2上，此种结构设计使桁架结构31为导流板2和挡水板1的展开做出支撑，同时限制桁架结构31的继续上移，即作为一种限高设计进行使用。采用螺栓球和连接管所拼接形成几何框架，在实际的安装过程中无需现场焊接，质量可控。当然，并不排除利用型钢现场焊接形成桁架结构31的实施方式。
35.在一种实施方式中，所述桁架结构31的顶部具有第一滚轮，所述桁架结构31的侧部具有第二滚轮313。所述第一滚轮包括滚轮a311和滚轮b312，其中滚轮a311位于桁架结构31的顶部，滚轮b312位于桁架结构31顶部侧面的边角处。示例性的，参见图2所示，此时分体式气动升降水坝处于展开的第一阶段(挡水板1坡度为5
°
)，此时气囊32内逐步进行充气而使桁架结构31向上移动，在其向上移动的过程中，滚轮a311首先与挡水板1接触从而降低桁架结构31与挡水板1之间的摩擦力，而滚轮b312不与挡水板1相接触；当分体式气动升降水坝处于展开的第二阶段(挡水板1坡度为30
°
)时，参见图3所示，此时滚轮a311不与挡水板1接触，而滚轮b312开始与挡水板1相接触以继续促使挡水板1向上旋转。并当分体式气动升降水坝处于完全展开的状态下(挡水板1坡度为60
°
)时，滚轮b312可与挡水板1接触抑或不接触。
36.在此实施方式中，所述第二滚轮313主要用于桁架结构31与基坑4侧壁之间的支撑和限位，同时降低桁架结构31在上移抑或下移过程中与基坑4侧壁之间发生摩擦(侧向位移)。
37.在一种实施方式中，所述挡水板1的内侧壁上设置有第三滚轮11。具体参见图1所示，所述第三滚轮11用于挡水板1在收拢状态下在桁架结构31上进行支撑，以限制挡水板1与导流板2之间的最大夹角，从而避免夹角过大对二者之间铰接件的破坏，以及避免夹角过大导致河水从铰接件的缝隙中渗入基坑4中。在一种优选的实施方式中，所述铰接件中在保证密封性的前提下，其转动轴是可拆卸的，因此当需要对基坑4内部件进行维护时，仅需将转动轴取出而使挡水板1和导流板2相分离，即暴露基坑4，且无需进行提前的围堰处理。
38.在一种实施方式中，所述挡水板1和所述导流板2均通过安装座5安装在所述基坑4上，所述安装座5上设置有止水板。示例性地，所述止水板的一端安装在基坑4上，另一端自由地贴合在挡水板1和导流板2上，即遮蔽所述安装座5，从而避免河水中及其所含的硬质杂质进入其铰接部位。优选所述止水板为耐磨橡胶材质，从而增加其耐磨性和使用寿命，从而
降低所保护的铰接部位不受硬质杂质掺入而导致磨损。
39.在一种可选的实施方式中，所述分体式气动升降水坝还包括限高结构，所述限高结构设置在所述基坑4内用于限制所述浮力支撑结构3的最大上浮高度，所述限高结构可以为一体式结构，如前述限高设计，抑或独立限位件，如限位绳等。
40.在一种实施方式中，所述分体式气动升降水坝还包括导水管，所述导水管的一端与所述基坑4相连通，另一端与消力池相连通，即通过消力池对基坑4内水进行补充，即保持二者水位相同，此种设计能够在气囊32排出气体体积变小，即分体式气动升降水坝下沉时，以消力池的水补充入基坑4中。同时优选所述气囊32始终位于所述基坑4内水位线之下，从而保证其所产生的浮力稳定。在此种设计下，基坑4内容易存在大量淤泥，若不及时清理则容易阻碍分体式气动升降水坝的正常收拢，因此优选在所述基坑4内设置污泥泵，以对基坑4内的淤泥进行及时排出。
41.实施例1
42.参见图1至图4，分体式气动升降水坝，其安装在河道的含水基坑4中，包括挡水板1、导流板2、浮力支撑结构3、限高结构和导水管；
43.所述挡水板1的一端铰接在基坑4上，另一端与所述导流板2的一端相铰接，所述导流板2的另一端铰接在所述基坑4上，以遮蔽所述基坑4；
44.所述浮力支撑结构3设置在所述基坑4内并部分浸没在所述基坑4内的水中，所述浮力支撑结构3包括桁架结构31和气囊32，所述桁架结构31与所述挡水板1相抵接；
45.所述导流板2为伸缩板；
46.所述导流板2的每个子板组成台阶状结构，所述导流板2的坡度为0
°
～40
°
；
47.所述气囊32设置在所述桁架结构31的下部，所述气囊32包括至少一个高位气囊32和至少一个低位气囊32；
48.所述桁架结构31的上部具有第一面314和第二面315；其中，所述第一面314与所述挡水板1相抵接，所述第二面315与所述导流板2相抵接；
49.所述桁架结构31的顶部具有第一滚轮，所述桁架结构31的侧部具有第二滚轮313；
50.所述挡水板1的内侧壁上设置有第三滚轮11；
51.所述挡水板1和所述导流板2均通过安装座5安装在所述基坑4上，所述安装座5上设置有止水板；
52.所述导水管的一端与所述基坑4相连通，另一端与消力池相连通。
53.具体的，参见图1所示，此时分体式气动升降水坝处于收拢状态，气囊32完全或接近完全放气，桁架结构31几乎收拢于基坑4内，导流板2和挡水板1几乎接近平伏的状态，挡水板1内的第三滚轮11抵接在桁架结构31上。
54.参见图2所示，此时分体式气动升降水坝处于展开的第一阶段，此时气囊32微微充气以基于其所产生的浮力将桁架结构31向上抬起，桁架结构31在第二滚轮313的限制下竖直向上移动至其滚轮a311抵接在挡水板1上，且第三滚轮11脱离于桁架结构31的接触，此时挡水板1受桁架结构31的挤压而向上抬起，导流板2与挡水板1同步抬升。
55.参见图3所示，此时分体式气动升降水坝处于展开的第二阶段，此时气囊32未完全被充满，桁架结构31受气囊32所产生的浮力作用继续上升至其滚轮b312与挡水板1接触，滚轮a311脱离于桁架结构31接触，此时挡水板1继续向上抬起，而导流板2中至少一层的子板
伸展开。
56.参见图4所示，此时分体式气动升降水坝处于完全展开的状态，此时气囊32完全或接近完全被充满，桁架结构31中第一面314抵靠在挡水板1，其第二面315抵靠在导流板2上，此时挡水板1处于预设的最高抬升角度(坡度)，导流板2完全或接近于完全被展开。
57.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。