产品展厅
产品展厅
底轴钢坝，学术名称为底轴驱动翻板闸门，是一种适用于河道治理的新型水工结构。它是继水力自动翻板闸门、液压升降坝之后发展起来的又一种新颖实用的活动坝型，主要由门体、驱动轴、液压系统及土建结构组成。
底轴钢坝的发展历程可追溯至20世纪末，最初应用于小型河道治理工程。2008年7月，中国电机工程学会与中国水力发电工程学会在杭州召开技术鉴定会，正式认定底轴钢坝具备双向挡水、无级调水及隐蔽防汛功能，关键技术包括超长驱动轴支承与液压同步控制。此次鉴定会标志着底轴钢坝技术进入成熟应用阶段，随后该技术被广泛应用于上海苏州河河口水闸工程等大型项目，取得了良好的经济效益和社会效益。
近年来，随着液压技术、材料科学和控制系统的不断发展，底轴钢坝技术也得到了不断优化和完善。部分改进型底轴钢坝采用曲臂结构降低底轴扭矩，支持单跨60米以上应用；新型自润滑轴承材料的应用进一步提高了设备的耐久性；智能化控制系统的引入实现了远程监控和自动调节，推动底轴钢坝向高性能、智能化方向发展。
底轴钢坝适用于10-100米宽河道与1-7米水位差场景，广泛应用于城市河道治理、景观营造、防洪排涝、农业灌溉和生态修复等领域。其主要应用场景包括：
城市河道治理：用于调节水位、改善水环境、打造亲水景观。底轴钢坝可升坝蓄水形成宽阔水面，提升城市景观品质；又可塌坝行洪，满足城市防洪排涝要求。例如，杭州京杭大运河杭州段河道治理工程采用底轴钢坝后，有效改善了河道水质和景观环境，成为城市新的名片。
防洪工程：作为防洪闸门，底轴钢坝启闭灵活、响应速度快（通常在1-2分钟内完成启闭），适合紧急泄洪需求。在洪水来临或需要泄洪时，底轴钢坝能够快速响应，迅速卧倒坝体，恢复河道行洪能力，有效降低城市内涝风险。
灌溉系统：控制渠道水位，保障农业灌溉用水。底轴钢坝可实现无级调水， 控制上下游水位和泄流量，提高水资源利用效率，促进农业可持续发展。
景观工程：底轴钢坝可通过坝顶过水形成人工瀑布景观，结合灯光、绿化等元素，提升河道景观效果。部分城市将底轴钢坝与滨水公园、休闲步道等相结合，打造集防洪、景观、休闲于一体的城市公共空间。
生态修复：底轴钢坝的无门槽设计和翻板结构使其具有良好的生态适应性。坝体完全倒伏时，可与底板紧密相连，形成天然的鱼道，不影响鱼类洄游和水生生物迁徙；调节坝体角度还可模拟自然河流的水文节律，促进河流生态系统的恢复和健康发展。
底轴钢坝主要由底轴系统、门体结构、驱动装置、止水系统和控制系统五大部分组成，各部分协同工作实现挡水、泄洪和景观营造的多重功能。
底轴系统：是整个钢坝的支撑与旋转中心，由高强度钢材制作的主轴、轴承及轴座构成。主轴贯穿门体底部，两端与闸墩内的轴承连接，确保门体在启闭过程中能够灵活转动，同时承受门体自重、水压力等产生的荷载，保证结构的稳定性。底轴通常采用高强度合金钢锻造而成，直径根据坝体跨度和水压力计算确定，一般为300-800mm。
门体结构：是底轴钢坝的核心挡水部件，采用低碳合金全钢或钢筋混凝土加钢板复合结构。全钢结构门叶由面板、腹板、翼缘板和加劲肋组成，面板厚度一般为16-30mm，根据水头高度和跨度大小确定。腹板和加劲肋采用Q345B高强度钢材，通过焊接形成箱型结构，提高门叶的整体刚度和抗变形能力。门体表面采用热喷锌防腐处理，涂层厚度不小于86微米，并喷涂聚氨酯面漆，提高抗腐蚀性和美观度。
驱动装置：多采用液压启闭机或电动推杆，为门体的旋转提供动力。液压启闭机通常布置于闸坝两侧的驱动室内，通过两侧边墩内的液压启闭机带动闸门的拐臂驱动，拐臂带动底轴转动，从而实现闸门竖起时蓄水、卧倒时排水的目的。液压启闭机具有启闭力大、操作灵活、可实现自动化控制等优点，能够根据实际需要 控制闸门的开启角度和速度。
止水系统：包括侧止水、底止水和顶止水，通常采用橡胶材料，分别设置在门体与闸墩、门体底部与河床基础以及门体顶部与挡水结构之间，能有效阻止水流渗漏，保证挡水效果。底轴止水带采用圆弧贴合式结构，当门竖起或卧倒时，底轴止水带不会离开底轴表面，始终保持接触，形成动态密封；侧面止水采用"Π"形止水形式，通过侧墙的挤压达到止水目的，即使在闸门呈卧倒式时，由于止水面没有脱离侧墙，也不会形成侧漏水。
控制系统：由传感器、控制柜及远程操作终端组成，可实时监测水位、门体位置等数据，实现自动化控制和远程操作，提高运行效率与安全性。控制系统通常采用PLC（可编程逻辑控制器）作为控制核心，配合液位传感器、流量传感器、压力传感器等设备，实现水位的自动调节、故障诊断和应急处理功能。
底轴钢坝的结构设计具有以下显著特点：
无门槽设计： 消除了传统闸门的底门槽和侧门槽，避免了门槽淤积和杂物卡阻问题，尤其适用于多泥沙、多漂浮物的河流。同时，无门槽设计也提高了底轴钢坝的生态适应性，坝体完全倒伏时可形成天然的鱼道，不影响鱼类洄游和水生生物迁徙。
大跨度结构：单跨宽度可达10-100米，有效减少了传统水闸所需的闸墩数量，简化了结构，使得河道过水断面更加流畅，减少了水流阻力，提高了泄洪效率。大跨度结构还能营造出连续的水面景观，提升河道的整体美观度。
一体化受力结构：门体与底轴采用一体化连接设计，受力路径清晰明确，能够有效分散和传递水压力，避免了传统液压坝因多段铰接结构产生的应力集中问题。一体化结构还提高了底轴钢坝的抗冲击能力，能够承受洪水携带的砂石、漂浮物撞击而不易损坏。
模块化设计：将坝体拆分为若干标准模块单元，每个模块单元在工厂预制完成后运至现场组装。这种设计方式不仅提高了生产效率和产品质量，还大大缩短了现场施工周期。与传统水闸相比，底轴钢坝施工周期可缩短30%-50%，尤其适合城市河道等对施工时间敏感的工程。
多样化造型设计：门体可设计为平板形、弧形或异形，适应不同工程需求和景观要求。弧形门体能够更好地适应水流特性，减少水流阻力；异形门体则可与周边环境更好地融合，提升景观效果。部分底轴钢坝还可配合形成小型船闸，满足小型游船的通航需求，实现水利功能与景观营造的有机结合。
底轴钢坝的挡水原理基于杠杆原理和液压传动技术。当需要挡水时，液压启闭机驱动拐臂带动底轴旋转，使门体逐渐竖起至垂直位置。此时，门体与水平面呈90°夹角，形成一道坚固的挡水屏障，拦截上游水流，抬高水位。
在挡水状态下，底轴钢坝通过三重密封止水系统实现有效挡水：底轴止水带与底轴表面紧密贴合，阻止底部漏水；侧面止水带通过侧墙的挤压达到止水目的，防止侧面漏水；顶部止水带与上游止水墩接触形成密封，避免顶部漏水。 的密封止水系统可使底轴钢坝的泄漏量控制在0.1L/min·m以下，达到国际先进水平。
底轴钢坝的挡水高度可通过调节门体竖起角度实现无级调节，上游水位可 控制在设定值范围内。这种 的水位调节能力使得底轴钢坝能够适应不同季节的水文条件变化，兼顾防洪、蓄水和灌溉需求。
当需要泄洪时，液压启闭机驱动拐臂反向旋转，带动底轴和门体逐渐卧倒，减小门体与水流的夹角，增大过流断面面积，从而实现泄洪。门体可卧倒至与河床基础平齐的位置，此时过流面积接近自然河道，可畅泄洪水、上游堆积泥沙、卵石和漂浮物而不阻水。
底轴钢坝的泄洪响应速度快，单个坝面起落可在30秒以内实现，完全满足大水期应急操作的需求。在洪水来临或需要泄洪时，底轴钢坝能够快速响应，迅速卧倒坝体，恢复河道行洪能力，有效降低城市内涝风险。
底轴钢坝还具备良好的排沙排漂性能。单扇坝面可进行小幅度调理，漂浮物即可顺利通过；排沙只要单个坝体频频起落，即可将坝基 冲洗清洁，避免了传统水闸因门槽淤积导致的泄洪能力下降问题。
底轴钢坝可实现0-90°范围内的无级调节，通过控制底轴旋转角度， 控制上游水位和泄流量。其调节原理基于液压传动技术和自动化控制系统：
液压传动调节：液压启闭机通过液压缸的伸缩运动，将液压能转化为机械能，驱动拐臂和底轴旋转，带动门体实现不同角度的调节。液压系统具备过载保护、自动补压功能，确保运行稳定可靠。
自动化控制调节：控制系统通过传感器实时监测河道水位、流量、门体位置等参数，并将监测数据反馈至PLC控制器。PLC控制器根据预设程序和参数阈值，自动调节液压启闭机的动作，控制门体旋转角度，实现水位的自动调节和流量的 控制。
远程调节：通过网络通信技术，管理人员可在控制中心远程监控和操作底轴钢坝。即使不在现场，也能实时了解设备运行状态，并根据需要发出操作指令，实现集中管理和调度。远程调节功能还支持与其他水利设施的联动控制，提高水资源综合利用效率。
底轴钢坝设计有完善的应急操作机制，确保在停电或设备故障情况下能够安全泄洪。应急操作主要通过手动应急装置和应急泄洪系统实现：
手动应急装置：当系统断电时，操作人员可通过手动泵提供高压油源，驱动液压缸动作实现坝体启闭；也可通过手动操作拐臂直接带动底轴旋转，实现门体的应急调节。
应急泄洪系统：部分底轴钢坝配备应急泄洪系统，当水位超过预设阈值且系统检测到故障时，会自动触发应急泄压阀，释放液压系统压力，使坝体在自重和水压力作用下自动倒伏泄洪，确保及时泄洪，保障下游安全。
应急操作原理的设计使得底轴钢坝即使在无人值守的偏远地区也能安全运行，有效提升了水利工程的安全性和可靠性。
底轴钢坝具有出色的挡水性能，主要体现在以下几个方面：
高挡水高度：可适应1-7米的水位差，满足不同河道的挡水需求。对于城市河道，底轴钢坝通常设计为1-3米的挡水高度，既能形成宽阔水面提升景观效果，又不会对防洪造成过大压力；对于灌溉渠道或小型水库，底轴钢坝的挡水高度可根据实际需求设计为3-7米，满足蓄水和灌溉要求。
可靠的止水效果：采用三重密封止水系统，包括底轴止水、侧面止水和顶部止水，有效阻止水流渗漏。 的密封止水系统可使底轴钢坝的泄漏量控制在0.1L/min·m以下，达到国际先进水平，确保挡水效果稳定可靠。
良好的抗冲击能力：全钢结构的底轴钢坝具有高强度和抗冲击能力，能够承受洪水携带的砂石、漂浮物撞击而不易损坏。其一体化受力结构能够有效分散和传递冲击力，减少局部应力集中，提高设备的整体抗冲击性能。
底轴钢坝的泄洪排涝性能优异，主要体现在以下几个方面：
大泄流能力：坝体完全倒伏后，过流面积接近自然河道，可畅泄洪水、上游堆积泥沙、卵石和漂浮物而不阻水。与传统水闸相比，底轴钢坝的泄流量更大，泄洪效率更高，特别适用于多砂、多石、多树、多竹和寒冷地区的河流。
快速启闭速度：单个坝面起落可在30秒以内实现，完全满足大水期应急操作的需求。在洪水来临或需要泄洪时，底轴钢坝能够快速响应，迅速卧倒坝体，恢复河道行洪能力，有效降低城市内涝风险。
良好的排沙排漂性能：无门槽设计和翻板结构使其具有出色的排沙排漂性能。单扇坝面可进行小幅度调理，漂浮物即可顺利通过；排沙只要单个坝体频频起落，即可将坝基 冲洗清洁，避免了传统水闸因门槽淤积导致的泄洪能力下降问题。
底轴钢坝具备精准的水位调节性能，主要体现在以下几个方面：
无级调节能力：可实现0-90°范围内的无级调节，通过控制底轴旋转角度， 控制上游水位和泄流量，调节精度可达±5cm，满足不同工程需求。
自动化控制：配备智能化控制系统，实现水位的自动调节和流量的 控制。系统可根据预设程序和参数阈值，自动调节门体旋转角度，保持上游水位稳定在设定范围内，提高水资源利用效率。
远程监控与调节：通过网络通信技术，管理人员可在控制中心远程监控和操作底轴钢坝，实时了解设备运行状态，并根据需要发出操作指令，实现集中管理和调度。
底轴钢坝不仅具有出色的水利性能，还具备良好的生态与景观性能：
生态适应性：无门槽设计和翻板结构使其具有良好的生态适应性。坝体完全倒伏时可形成天然的鱼道，不影响鱼类洄游和水生生物迁徙；调节坝体角度还可模拟自然河流的水文节律，促进河流生态系统的恢复和健康发展。
景观营造能力：可通过坝顶过水形成人工瀑布景观，结合灯光、绿化等元素，提升河道景观效果。门体可设计为平板形、弧形或异形，适应不同工程需求和景观要求，与周边环境更好地融合，打造集防洪、景观、休闲于一体的城市公共空间。
环境友好性：钢制结构抗腐蚀能力强，液压系统寿命长，日常维护工作量小，对环境影响较小。同时，底轴钢坝的建设和运行过程中产生的污染物较少，符合可持续发展要求。
底轴钢坝的日常维护主要包括以下几个方面：
液压系统检查：定期检查液压油位、油质、油泵压力及管路密封性，确保液压系统正常运行。一般每月检查一次液压油位，每半年更换一次液压油，清洗液压滤清器，排除系统内的杂质。
防腐保养：定期检查闸门及底轴的防腐涂层，及时修补破损部位，防止腐蚀加重。一般每年进行一次全面的防腐检查，每5-10年进行一次重新防腐处理，确保设备的使用寿命。
止水系统维护：检查底轴止水、侧面止水和顶部止水的密封情况，及时更换磨损或老化的止水橡胶，确保止水效果稳定可靠。一般每季度检查一次止水系统，发现漏水问题及时处理。
电气系统检测：检查控制系统、传感器及电缆连接，防止电气故障。定期清洁控制柜内部灰尘，检查接线端子是否松动，测试传感器的准确性和稳定性，确保电气系统运行正常。
结构安全评估：定期对底轴钢坝的结构进行安全评估，检查底轴、门体、拐臂等部件是否存在变形、裂纹、磨损等情况，及时发现并处理安全隐患。一般每3-5年进行一次全面的结构安全评估。
底轴钢坝在运行过程中可能出现以下常见故障及处理方法：
液压系统故障：常见故障包括液压油泄漏、油压不足、油泵异响等。液压油泄漏通常是由于管路接头松动或密封件损坏引起的，处理方法为紧固接头或更换密封件；油压不足可能是由于液压油污染、油泵磨损或溢流阀故障导致的，处理方法为更换液压油、维修或更换油泵、调整溢流阀压力；油泵异响一般是由于缺油或部件磨损引起的，处理方法为添加液压油或更换磨损部件。
门体卡阻：门体卡阻通常是由于杂物卡滞、底轴变形或轴承损坏引起的。处理方法为清理门体周围杂物、校正底轴变形或更换磨损轴承，确保门体旋转灵活。
止水系统漏水：止水系统漏水可能是由于止水橡胶磨损、老化或安装不当引起的。处理方法为更换磨损或老化的止水橡胶，调整止水装置的安装位置和压紧力，确保止水效果。
电气系统故障：电气系统故障包括控制系统死机、传感器失效、电缆短路等。处理方法为重启控制系统、更换失效传感器、修复短路电缆，确保电气系统运行正常。
为确保底轴钢坝的安全稳定运行，应采取以下管理措施与建议：
建立完善的管理制度：制定底轴钢坝的操作规程、维护制度、应急预案等管理制度，明确岗位职责和工作流程，确保设备管理规范化、标准化。
加强人员培训：对操作人员和维护人员进行专业培训，使其熟悉底轴钢坝的结构、工作原理、操作规程和维护方法，掌握故障处理技能，提高管理和维护水平。
定期进行监测与评估：建立底轴钢坝的运行监测系统，实时监测设备运行状态和河道水文参数；定期对设备进行安全评估和性能检测，及时发现并处理安全隐患和性能下降问题。
加强与相关部门的协作：底轴钢坝的运行管理涉及多个部门，应加强与水利、环保、市政等部门的协作配合，建立信息共享和联动机制，提高水资源综合利用效率和防洪排涝能力。
持续改进与创新：关注底轴钢坝技术的发展趋势，及时引进和应用新技术、新材料、新设备，不断优化设备性能和管理水平，提高底轴钢坝的运行效率和使用寿命。
