水力自控翻板壩在渡頭壩改造工程中的應(yīng)用

陳海霞，王安源

（1. 湖南華禹水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，湖南 長沙 410007；2. 湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院，湖南 長沙 410007）

1 工程概況

渡頭壩改造工程位于湖南省武岡市鄧元泰鎮(zhèn)渡頭村，資水一級(jí)支流——赧水河段上游。工程主要功能為蓄水、灌溉，兼顧?quán)l(xiāng)鎮(zhèn)供水。工程主要由攔河壩、引渠式發(fā)電站進(jìn)水口、灌溉進(jìn)水口建筑物組成。攔河壩建于20 世紀(jì)70 年代，壩軸線呈L 形布置，長109 m，為漿砌石外包薄層混凝土溢流壩，壩頂高程320.1 m，壩高約6 m，2017 年汛期壩體被洪水沖毀25 m，剩余壩體混凝土裂縫嚴(yán)重，受水流沖刷剝蝕影響，壩面混凝土剝蝕嚴(yán)重，鋼筋裸露。本次改造主要任務(wù)是對(duì)原攔河壩進(jìn)行改造，恢復(fù)原渡頭壩灌溉及供水功能。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，原渡頭壩壩體因外包混凝土老化、開裂，壩體內(nèi)部填筑不密實(shí)等，在水流作用下逐漸淘空而致?lián)p毀。其中，主河床段損毀最為嚴(yán)重，約有25 m 壩體被全部沖走。為滿足灌溉、供水需要，急須對(duì)該壩體進(jìn)行處理。若采用修復(fù)加固方案，所采取的工程措施主要有壩體固結(jié)灌漿、壩基帷幕灌漿、沖毀壩段重建、壩面裂縫處理、壩體伸入基巖錨桿、護(hù)坦重建等，對(duì)施工單位施工技術(shù)要求較高，且也需要修建圍堰等臨時(shí)工程，與重建攔河壩投資相差不大。綜合以往工程經(jīng)驗(yàn)，渡頭壩改造工程設(shè)計(jì)擬采用原攔河壩壩體拆除重建方案。

2 壩型選擇

本工程攔河壩為4 級(jí)建筑物，10 年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，50 年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)校核，消能防沖為20 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)水位情況下，渡頭壩的下泄流量為1 090 m3/s；校核水位情況下，渡頭壩的下泄流量為1 700 m3/s。原攔河壩為全河段WES 堰滾水壩的型式，本次結(jié)合原壩體，同時(shí)考慮上游淹沒及施工條件等綜合確定攔河壩垂直于兩岸直線布置，壩型為滾水壩+翻板壩組合的形式，壩軸線總長為103 m，見渡頭壩改造工程平面布置圖（圖1）。

滾水壩段：布置在右岸河床，右側(cè)與山嵐鋪保護(hù)圈項(xiàng)目堤防相接，壩基開挖至弱風(fēng)化基巖，長度約53.5 m，壩體采用C15 埋石混凝土外包500 mm 厚C25 混凝土。滾水壩最大壩高6.1 m，堰頂高程為320.1 m，采用WES 曲線形實(shí)用堰形式，上游壩坡直立；堰頭采用三圓弧形式，設(shè)計(jì)水頭為2.15 m；下游壩坡坡比為1∶1.5，末端采用R=4 m 的反弧段連接。見圖2。

圖1 渡頭壩改造工程平面布置圖

圖2 滾水壩段剖面圖

翻板壩段：布置在左岸河床，右側(cè)與滾水壩段相接，壩基置于基巖上，長度約49.5 m，壩體采用C25 混凝土。閘底坎采用寬頂堰的形式，堰頂高程為317.2 m，最大壩高3.2 m，堰頂寬度為7.2 m；堰頂布置8 扇6 m（寬）×2.9 m（高）混凝土水力自控翻板門。見圖3。

圖3 翻板壩段剖面圖

3 水力自控翻板壩在本工程中的優(yōu)勢(shì)

1）管理方便，不需要特別維護(hù)。

水力自控翻板門是一種起閉靈活可靠的一種水工閘門[1]。上游水位為正常蓄水位時(shí)，閘門依靠自重處于關(guān)閉狀態(tài)，攔蓄河水，保證灌溉、發(fā)電及航運(yùn)的需要；當(dāng)上游水位高于正常蓄水位0.2 m 左右時(shí)，閘門會(huì)依靠上游增大的水壓自動(dòng)開啟，宣泄洪水，當(dāng)閘門全開時(shí)，河床泄流狀況與天然河床相差無幾。特別是水力自控翻板閘門的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便。翻板閘門的現(xiàn)場(chǎng)施工也比較簡(jiǎn)便，大部分為裝配施工，工期短，造價(jià)低，維護(hù)簡(jiǎn)單，尤其對(duì)于中小型山區(qū)河流，分布偏遠(yuǎn)零散，運(yùn)行管理相對(duì)較方便。

2）汛期增加過流能力，減少上游淹沒。

渡頭壩所在河段汛期流量較大，經(jīng)計(jì)算10 年一遇設(shè)計(jì)洪水，河道已呈現(xiàn)漫灘的局面，原攔河壩為全線滾水壩型式，堰頂高程為320.1 m，左岸采用49.5 m 翻板壩后，汛期利于行洪，上游淹沒較原攔河壩有一定程度的減小。

3）施工期有利于施工導(dǎo)流。

本工程導(dǎo)流建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)采用5 年一遇枯期洪水，根據(jù)水文計(jì)算成果，本工程11 月～次年2 月分期洪水為201 m3/s，11 月～次年3 月分期洪水為257 m3/s，10月～次年3 月分期洪水為299 m3/s。

除河床段外，現(xiàn)有可過流的建筑物為左岸電站引水渠及灌溉引水渠，經(jīng)計(jì)算兩渠道最大過流能力合計(jì)24 m3/s，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)情況，河谷斷面呈“U”型，河道較寬，采用分期攔斷河床方式進(jìn)行導(dǎo)流。一期圍左岸，利用原攔河壩沖毀缺口過流，完成翻板壩底板澆筑。二期圍右岸，利用翻板壩段進(jìn)行過流，完成滾水壩的施工。本工程左岸采用翻板壩型式，可使二期導(dǎo)流洪水經(jīng)翻板壩段泄流，在較低的上游水位雍高下，降低二期右岸滾水壩基坑圍堰的高度，順利實(shí)現(xiàn)右岸滾水壩段的施工，待滾水壩施工完畢后再進(jìn)行預(yù)制翻板閘門的安裝，從而降低工程投資。

4 結(jié)論及建議

該工程于2019 年底已順利竣工，施工分期進(jìn)行，一期施工左岸翻板壩段，二期施工右岸滾水壩段，且該工程施工進(jìn)展順利。汛期水力自控翻板閘門的開啟，同頻率洪水下減小了上游水位的雍高及淹沒程度。運(yùn)行期間由于山區(qū)河流上游枯枝及雜物漂浮物較多，汛期過后閘門關(guān)閉受到一定影響，需要在汛后清理雜物。因此，在山區(qū)漂浮物較多的河流設(shè)置水力自控翻板門要采取一定的措施。根據(jù)相關(guān)工程實(shí)踐有如下建議：

1）在門前設(shè)置攔污柵，人工定期清除柵前的漂浮物；

2）在水力自控門連桿上焊接弧形的攔污柵，大小視保護(hù)的范圍而定，在閘門開啟或關(guān)閉時(shí)，連桿和攔污柵一起運(yùn)動(dòng)[2]；

3）在上游設(shè)置導(dǎo)流墩，將漂浮物導(dǎo)向鉸座兩邊，減少漂浮物對(duì)鉸座的堵塞。