水力自控翻板壩在渡頭壩改造工程中的應用

陳海霞，王安源

（1. 湖南華禹水利水電勘測設計有限公司，湖南 長沙 410007；2. 湖南省水利水電勘測設計研究總院，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渡頭村，資水一級支流——赧水河段上游。工程主要功能為蓄水、灌溉，兼顧鄉鎮供水。工程主要由攔河壩、引渠式發電站進水口、灌溉進水口建筑物組成。攔河壩建于20 世紀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重，受水流沖刷剝蝕影響，壩面混凝土剝蝕嚴重，鋼筋裸露。本次改造主要任務是對原攔河壩進行改造，恢復原渡頭壩灌溉及供水功能。

經現場勘查，原渡頭壩壩體因外包混凝土老化、開裂，壩體內部填筑不密實等，在水流作用下逐漸淘空而致損毀。其中，主河床段損毀最為嚴重，約有25 m 壩體被全部沖走。為滿足灌溉、供水需要，急須對該壩體進行處理。若采用修復加固方案，所采取的工程措施主要有壩體固結灌漿、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、護坦重建等，對施工單位施工技術要求較高，且也需要修建圍堰等臨時工程，與重建攔河壩投資相差不大。綜合以往工程經驗，渡頭壩改造工程設計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 級建筑物，10 年一遇的洪水標準設計，50 年一遇的洪水標準校核，消能防沖為20 年一遇洪水標準。設計水位情況下，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，本次結合原壩體，同時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，右側與山嵐鋪保護圈項目堤防相接，壩基開挖至弱風化基巖，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 曲線形實用堰形式，上游壩坡直立；堰頭采用三圓弧形式，設計水頭為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勢

1）管理方便，不需要特別維護。

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，閘門依靠自重處于關閉狀態，攔蓄河水，保證灌溉、發電及航運的需要；當上游水位高于正常蓄水位0.2 m 左右時，閘門會依靠上游增大的水壓自動開啟，宣泄洪水，當閘門全開時，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構簡單、制造方便。翻板閘門的現場施工也比較簡便，大部分為裝配施工，工期短，造價低，維護簡單，尤其對于中小型山區河流，分布偏遠零散，運行管理相對較方便。

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，經計算10 年一遇設計洪水，河道已呈現漫灘的局面，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流。

本工程導流建筑物洪水標準采用5 年一遇枯期洪水，根據水文計算成果，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，現有可過流的建筑物為左岸電站引水渠及灌溉引水渠，經計算兩渠道最大過流能力合計24 m3/s，根據現場地形地質情況，河谷斷面呈“U”型，河道較寬，采用分期攔斷河床方式進行導流。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，可使二期導流洪水經翻板壩段泄流，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，順利實現右岸滾水壩段的施工，待滾水壩施工完畢后再進行預制翻板閘門的安裝，從而降低工程投資。

4 結論及建議

該工程于2019 年底已順利竣工，施工分期進行，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。運行期間由于山區河流上游枯枝及雜物漂浮物較多，汛期過后閘門關閉受到一定影響，需要在汛后清理雜物。因此，在山區漂浮物較多的河流設置水力自控翻板門要采取一定的措施。根據相關工程實踐有如下建議：

1）在門前設置攔污柵，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，大小視保護的范圍而定，在閘門開啟或關閉時，連桿和攔污柵一起運動[2]；

3）在上游設置導流墩，將漂浮物導向鉸座兩邊，減少漂浮物對鉸座的堵塞。