水力自控翻板坝在渡头坝改造工程中的应用

陈海霞，王安源

（1. 湖南华禹水利水电勘测设计有限公司，湖南 长沙 410007；2. 湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南 长沙 410007）

1 工程概况

渡头坝改造工程位于湖南省武冈市邓元泰镇渡头村，资水一级支流——赧水河段上游。工程主要功能为蓄水、灌溉，兼顾乡镇供水。工程主要由拦河坝、引渠式发电站进水口、灌溉进水口建筑物组成。拦河坝建于20 世纪70 年代，坝轴线呈L 形布置，长109 m，为浆砌石外包薄层混凝土溢流坝，坝顶高程320.1 m，坝高约6 m，2017 年汛期坝体被洪水冲毁25 m，剩余坝体混凝土裂缝严重，受水流冲刷剥蚀影响，坝面混凝土剥蚀严重，钢筋裸露。本次改造主要任务是对原拦河坝进行改造，恢复原渡头坝灌溉及供水功能。

经现场勘查，原渡头坝坝体因外包混凝土老化、开裂，坝体内部填筑不密实等，在水流作用下逐渐淘空而致损毁。其中，主河床段损毁最为严重，约有25 m 坝体被全部冲走。为满足灌溉、供水需要，急须对该坝体进行处理。若采用修复加固方案，所采取的工程措施主要有坝体固结灌浆、坝基帷幕灌浆、冲毁坝段重建、坝面裂缝处理、坝体伸入基岩锚杆、护坦重建等，对施工单位施工技术要求较高，且也需要修建围堰等临时工程，与重建拦河坝投资相差不大。综合以往工程经验，渡头坝改造工程设计拟采用原拦河坝坝体拆除重建方案。

2 坝型选择

本工程拦河坝为4 级建筑物，10 年一遇的洪水标准设计，50 年一遇的洪水标准校核，消能防冲为20 年一遇洪水标准。设计水位情况下，渡头坝的下泄流量为1 090 m3/s；校核水位情况下，渡头坝的下泄流量为1 700 m3/s。原拦河坝为全河段WES 堰滚水坝的型式，本次结合原坝体，同时考虑上游淹没及施工条件等综合确定拦河坝垂直于两岸直线布置，坝型为滚水坝+翻板坝组合的形式，坝轴线总长为103 m，见渡头坝改造工程平面布置图（图1）。

滚水坝段：布置在右岸河床，右侧与山岚铺保护圈项目堤防相接，坝基开挖至弱风化基岩，长度约53.5 m，坝体采用C15 埋石混凝土外包500 mm 厚C25 混凝土。滚水坝最大坝高6.1 m，堰顶高程为320.1 m，采用WES 曲线形实用堰形式，上游坝坡直立；堰头采用三圆弧形式，设计水头为2.15 m；下游坝坡坡比为1∶1.5，末端采用R=4 m 的反弧段连接。见图2。

图1 渡头坝改造工程平面布置图

图2 滚水坝段剖面图

翻板坝段：布置在左岸河床，右侧与滚水坝段相接，坝基置于基岩上，长度约49.5 m，坝体采用C25 混凝土。闸底坎采用宽顶堰的形式，堰顶高程为317.2 m，最大坝高3.2 m，堰顶宽度为7.2 m；堰顶布置8 扇6 m（宽）×2.9 m（高）混凝土水力自控翻板门。见图3。

图3 翻板坝段剖面图

3 水力自控翻板坝在本工程中的优势

1）管理方便，不需要特别维护。

水力自控翻板门是一种起闭灵活可靠的一种水工闸门[1]。上游水位为正常蓄水位时，闸门依靠自重处于关闭状态，拦蓄河水，保证灌溉、发电及航运的需要；当上游水位高于正常蓄水位0.2 m 左右时，闸门会依靠上游增大的水压自动开启，宣泄洪水，当闸门全开时，河床泄流状况与天然河床相差无几。特别是水力自控翻板闸门的结构简单、制造方便。翻板闸门的现场施工也比较简便，大部分为装配施工，工期短，造价低，维护简单，尤其对于中小型山区河流，分布偏远零散，运行管理相对较方便。

2）汛期增加过流能力，减少上游淹没。

渡头坝所在河段汛期流量较大，经计算10 年一遇设计洪水，河道已呈现漫滩的局面，原拦河坝为全线滚水坝型式，堰顶高程为320.1 m，左岸采用49.5 m 翻板坝后，汛期利于行洪，上游淹没较原拦河坝有一定程度的减小。

3）施工期有利于施工导流。

本工程导流建筑物洪水标准采用5 年一遇枯期洪水，根据水文计算成果，本工程11 月～次年2 月分期洪水为201 m3/s，11 月～次年3 月分期洪水为257 m3/s，10月～次年3 月分期洪水为299 m3/s。

除河床段外，现有可过流的建筑物为左岸电站引水渠及灌溉引水渠，经计算两渠道最大过流能力合计24 m3/s，根据现场地形地质情况，河谷断面呈“U”型，河道较宽，采用分期拦断河床方式进行导流。一期围左岸，利用原拦河坝冲毁缺口过流，完成翻板坝底板浇筑。二期围右岸，利用翻板坝段进行过流，完成滚水坝的施工。本工程左岸采用翻板坝型式，可使二期导流洪水经翻板坝段泄流，在较低的上游水位雍高下，降低二期右岸滚水坝基坑围堰的高度，顺利实现右岸滚水坝段的施工，待滚水坝施工完毕后再进行预制翻板闸门的安装，从而降低工程投资。

4 结论及建议

该工程于2019 年底已顺利竣工，施工分期进行，一期施工左岸翻板坝段，二期施工右岸滚水坝段，且该工程施工进展顺利。汛期水力自控翻板闸门的开启，同频率洪水下减小了上游水位的雍高及淹没程度。运行期间由于山区河流上游枯枝及杂物漂浮物较多，汛期过后闸门关闭受到一定影响，需要在汛后清理杂物。因此，在山区漂浮物较多的河流设置水力自控翻板门要采取一定的措施。根据相关工程实践有如下建议：

1）在门前设置拦污栅，人工定期清除栅前的漂浮物；

2）在水力自控门连杆上焊接弧形的拦污栅，大小视保护的范围而定，在闸门开启或关闭时，连杆和拦污栅一起运动[2]；

3）在上游设置导流墩，将漂浮物导向铰座两边，减少漂浮物对铰座的堵塞。