程明伟，吴 鸿

(贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550001)

1 工程概况

岩寨水电站工程位于长江流域沅江水系清水江支流巴拉河中下游。水库大坝位于贵州省黔东南州台江县老屯乡岩寨村上游7.7 km处，坝址位于岩寨村对岸，距台江县城44 km，坝址以上流域集水面积1007.4 km2。工程设计以发电为主，电站总装机2×12500 kW，水库枢纽由拱坝、溢洪道、发电进水口、放水底孔等建筑物组成。大坝为C20混凝土双曲拱坝，最大坝高70 m，厚11.65 m，厚高比0.166，属薄拱坝，泄水建筑物为坝顶溢流表孔，布置在坝顶中部河床段，分5孔布置，单孔净宽11.4 m，总净宽57.0 m。

水库校核洪水位616.90 m，总库容9920万m3，规模属中型水库，工程等别为Ⅲ等，大坝、坝顶溢流表孔、放空底孔、取水隧洞取水口及右岸新增溢洪洞等主要建筑物级别为3级，其洪水标准按100 a一遇(P=1.0%)洪水设计，1000 a一遇(P=0.1%)洪水校核。

根据《岩寨电站大坝安全鉴定报告书》(2020)，被评定为三类坝，存在主要问题有：(1)水库抗洪能力不满足规范要求。(2)大坝坝顶位移控制网点不足，坝基扬压力长期未观测，监测资料整编分析工作不规范。(3)坝体廊道集水不能及时抽排，不利于降低坝基扬压力。(4)大坝无下放生态水设施。

本文仅针对泄洪能力不足进行分析并提出相应的设计加固措施，其余问题业主已编制相应专题报告已予解决。

2 存在问题原因分析

岩寨电站水库大坝泄洪设施除险、泄洪能力不足的主要原因是大坝安全鉴定阶段设计洪水成果较初设成果有较大出入、洪峰及洪量的统计参数较初设阶段有所变化；洪峰CV由初设阶段0.86变为0.88，CS/CV由初设阶段的3.5变为4；最大24 h洪量由原来的0.5变为0.62，CS/CV由初设阶段的3变为3.5；最大72 h洪量由原来的0.4变为0.52，CS/CV由初设阶段的3变为3.5；同时参考水文站延长的水文资料(2002年～2015年)使坝址洪峰、洪量均值变大，洪峰均值增大了5.83%；W24 h洪量均值增大了16.3%；W72 h洪量均值增大了11.9%。见表1。

表1 洪水计算成果统计表

3 除险加固方案比选

经分析计算现有闸门即使全开也不能满足泄洪要求，因此需采取其他工程措施来增大下泄流量。现场查看，结合闸门运行情况，发现通过调整现有溢洪道弧形工作闸门吊耳位置，能抬高闸门底缘进而增加一定泄洪能力。在保证正常水位不变，大坝坝顶高程不变的前提下结合前期设计成果、安全鉴定结论，除险加固设计主要考虑以下两个方案：

方案一：降低坝顶溢流表孔原堰顶高程(605.5 m)1.0 m，溢流堰净宽不变(57 m)，降低后堰顶高程为604.5 m，溢流方式为设闸控制泄洪。

方案Ⅱ：改造闸门吊耳+新增设闸溢洪洞方案，既保留原坝顶溢流表孔结构不变，改造闸门吊耳增大了原溢流表孔泄流能力，不足部分通过新增1孔岸边设闸溢洪洞实现。

由表2可知，方案Ⅰ降低堰顶方案虽然不受地形地质条件影响，投资较其他方案优，但该方案主要存在以下两方面的问题：一是坝顶溢流表孔改造施工过程中，需对溢流面及闸墩弧形闸门槽混凝土进行局部切割及填补，需对原设置钢筋进行保护切割及新设钢筋等埋植工作，施工难度大，施工质量难以控制，且施工中对挡水大坝的影响难于评估，后期的结构和钢筋修复工作难度较大，且恢复效果难以达到原状。二是由于整个施工过程需降低水位至602 m，将会损失部分发电量。

表2 除险加方案比较表

综上分析：经过对地形地质条件、枢纽布置、施工条件、加固对工程结构和效益的影响、投资等综合因素比较，综合施工期安全和施工难度以及对大坝安全的影响等，推荐采用投资相对较贵、但施工条件较好、施工质量和建筑物安全风险可控的方案Ⅱ(改造闸门吊耳+新增设闸洞式溢洪洞方案)。调洪成果见表3。

表3 改造闸门吊耳+新增设闸洞式溢洪洞方案调洪成果表

4 除险加固设计

4.1 新增溢洪道

新增设闸溢洪洞由引渠段、控制段、溢洪洞段和挑流消能段四部分组成[1]。实施内容包括新建引渠段、控制段、溢洪洞、挑流消能。控制长20.162 m，宽13 m，堰顶高程为605.5 m；控制段下游接溢洪洞，洞长323.638 m，城门洞型截面尺寸宽8 m～6 m，高10.309 m～8.732 m，设计底坡为0.058，高程由598.881 m至580.110 m。隧洞末端接挑流鼻坎，采用挑流消能，挑流段长9.306 m，宽6 m，消力池底板厚1.5 m，挑流角30°，鼻坎高程581.592 m。

(1)坝顶高程复核，考虑正常蓄水位和校核洪水位工况，取两者大值作为坝顶高程[2]，见表4。

表4 坝顶高程复核计算表

经计算除险加固后现状坝顶高程满足要求。

(2)溢洪道下泄流量复核计算

溢洪洞进口堰型为WES实用堰，溢洪道泄流能力计算式计算如下[3～4]：

表5 泄流能力计算成果表

经计算除险加固后新增溢洪道泄流能力满足要求。

4.2 原闸门改造

闸门更改吊耳位置采用现场切割原吊耳，对应面板表面打磨光滑，重新设计吊耳现场定位焊接，并在底竖梁对应位置增设肋板，并对现场焊缝进行100%超声波探伤检测。探伤结果满足要求后进行防腐处理。

闸门吊耳位置调整后启门力作用在闸门上的荷载(启闭机容量)大小和方向不变，闸门自重荷载增加5 kN，启门力和自重合力为50.5 kN，门体自重增加对结构受力是有利的。复核吊耳位置改造后门体主要应力为：主梁弯应力72.6 N/mm2<150 N/mm2，主梁剪应力为53.5 N/mm2<90 N/mm2，跨中扰度4.32 mm<9.5 mm；支臂弯应力103 N/mm2<150 N/mm2，支臂平面内稳定计算为123.58 N/mm2<150 N/mm2，支臂平面为稳定计算为116 N/mm2<150 N/mm2；支铰推力原为2066.4 kN，调整后为2066.0 kN；闸门自重增加后启门力复核为370 kN<450 kN。吊耳调整后复核闸门结构强度，稳定性和启闭机容量满足要求。

5 结论

岩寨水库除险加固工程实施后将解决水库泄洪能力不足，能使水库按原有的正常蓄水位蓄水发电，使其更好地为企业创收、为社会做贡献。