岗南水库正常溢洪道现有问题与稳定情况分析
1 岗南水库正常溢洪道基本情况
岗南水库正常溢洪道是岗南水库主要泄水建筑物之一，历经初建、改建、加固三个建设过程。正常溢洪道始建于1960年，当时正常溢洪道工程是按坝顶高程212 m设计，并全部建成正式运用。当时溢洪道分上、下两层溢洪，上层为4孔净宽12 m的开敞式溢流堰，堰顶高程198 m，每孔安装12×12.3 m弧形钢闸门，每孔溢流堰下设两个宽4.5 m，高3 m的溢洪涵洞，洞底高程190 m，两个洞口共用一扇钢筋混凝土平板闸门控制泄量。上下层之间为一最大厚度是5 m的钢筋混凝土鱼形隔板，两涵洞之间设有3 m宽钢筋混凝土支墩。当汛期库水位达到205 m高程时，上下层闸门全开时最大泄量3 200 m3/s。1966年正常溢洪道进行改建，原溢流堰全部凿除，新建小堰，堰顶高程从198 m降至191 m，原有弧形钢闸门下移7 m，使之落在新建小堰上，闸墩扇形筋系将墩面混凝土凿除17 cm后重新布设。此时闸室总宽56.4 m，分4孔，每孔净宽12 m，墩厚2.8 m，闸室长32 m，闸室以下有1∶22.2的陡槽段长47 m与挑坎连接，挑坎为差动式结构，坎顶高程分别为188.42 m和186.68 m，其下齿底高程174 m，闸室安装有四扇12×12.3 m的弧形钢闸门，门顶高程203.3 m。1989年正常溢洪道进行加固，原挑坎局部凿除长15 m后，以1∶20.66的坡度延长陡槽段140 m，底板厚1 m，下接圆弧挑坎，圆弧半径23.3 m，挑射角20度，挑坎顶部高程180 m。挑坎底部设防淘齿墙，其基础置于弱风的角闪片麻岩上，底部高程分别为南角墙处157 m，中线部位161 m，北角墙处164 m。
2 正常溢洪道目前存在的问题及其对工程稳 定的影响分析
2.1 锥铰金属材料质量问题
正常溢洪道弧形闸门锥铰部分部件不符合设计要求，其中3号锥形轴含磷0.088％，比设计允许含量0.04％高120％，容易产生冷脆；4号支承环含碳量0.16％，比规定范围0.32％到0.4％低50％以上，不能满足设计钢号；4号锥形轴的铜瓦质地疏松，不易承受最大压力。以上三个不合格部件组装在一起，安装在第四号锥铰位置（从右数第二孔左侧）在气温较低承受最大压力时，极易发生故障而影响闸门安全启闭。
2.2 分段施工后新旧混凝土质量与结合问题
分阶段施工使二期混凝土与原混凝土结合部位质量如何很难预料。1988年是改建后第一次泄洪，泄量仅400 m3/s，检查发现，四个溢流堰面上部程度不同地存在冲刷现象，其中北边第一孔最为严重，冲刷面积约0.5 m2，深13 cm。 “96·8”泄洪是加固后最大一次泄洪，泄洪过程中，北边1、2、3孔溢流面都有多处冲刷且面积较大，其中北1孔1.5 m2 3处，最深达18 cm，北2孔有7 m2和6 m2冲坑各一个，深2 cm，北3孔6 m2冲坑一个深5 cm，3m2冲坑一个深3 cm，系改建时取消底孔闸墩后所填补的混凝土，分析其主要原因是，后填补混凝土质量差，与旧混凝土结合不牢。另外，各溢流堰面及陡槽表面都有多处小面积冲坑，这些冲坑极易引起气蚀、冲刷。若遇长时间大流量泄洪时，这些冲坑必然会遭受更严重的冲刷。
2．3 闸墩裂缝问题
正常溢洪道实用堰裂缝位于堰顶中部，裂缝方向与水流方向相同，长约3 m，宽1～5 mm。三中墩的裂缝分布有相同规律，均位于200 m高程处，为顺下游方向的水平缝，裂缝沿闸墩两侧面及弧面连成一线，长约16 m，宽1～50 mm，两侧面裂缝愈靠近闸门愈向上倾，并逐渐尖灭，经检测计算，裂缝深度为16 cm，考虑堰面钢筋及缝内充填物的影响，实际裂缝尺寸较实测偏大，对此裂缝需进行化灌处理，否则高水位运行时，在上游库水的巨大推力作用下，裂缝会向严重发展，导致溢洪道失事。闸墩裂缝深度较有规律，迎水弧面及其附近裂缝较深，接近或超过50 cm，愈往闸门侧裂缝深度愈小，尤以中墩裂缝深度为大，两侧次之。
2.4 地质问题
1983年冬对正常溢洪道闸室开挖两口竖井勘探，结果表明正常溢洪道处于较差的工程地质条件之中。闸室基础及陡槽以下都有倾向下游的软弱夹层和夹泥层。其中夹泥层在200 m高程出露于闸室前南裹头，夹泥厚度3～5 cm，连续性好，构造面呈舒缓坡状，上下岩层错动1.2 m。横穿闸室基础，倾向溢洪道下游,严重影响闸室的稳定。另有顺岩层发育节理、顺水流发育的节理倾向上游发育的节理（j4）破坏了岩体的完全性，且顺岩层发育的夹泥层、云母蛭石软弱夹层是良好滑动面，这些不利因素对正常溢洪道稳定构成严重威胁。
2.5 挑坎下游冲坑问题
2.5.1 “96·8”泄洪情况 “96·8”洪水是岗南水库建库以来最大一次洪水，此次正常溢洪道自8月4日起到9月1日止，共泄洪28天，总泄水量10.706 9亿m3，最大泄量为2 200 m3/s，是工程加固以来最大的一次泄洪，历时16小时30分。
2.5.2 挑坎下游冲刷情况与分析 此次泄洪，挑坎下游发生较大冲刷。紧邻挑坎处有一较小冲坑，深约1 m，为小流量泄洪时冲刷而成，距挑坎17 m左右为活动的大小不一的块石，是较大流量泄洪时，水舌入水后形成向后的巨大旋滚，将部分被冲刷的石块推于此处。经对冲坑的水下测量与计算可知，总冲刷量达15 017 m3，最大冲刷深度10 m（以汛后冲坑内水面高程171.3 m为基准，冲刷量亦是171.3 m以下），冲坑最低点高程161.3 m，比北角墙处防冲齿墙底部高程164 m低2.7 m，与中线部位防冲齿墙底部高程161 m基本持平，冲坑最深处距挑坎46 m。此冲坑两侧较深，是水舌进入冲坑后，于冲坑两侧形成迥流的洪水冲刷所致。冲坑上游侧较下游侧坡度大，冲刷较多。这是由于汛期泄量不断变化，小于最大泄量时的各泄流情况下，水舌落入水中时，落点都在上游侧，冲刷部位都发生在冲坑上游侧。
综上所述，岗南水库正常溢洪道经过近40年的运用，已存在很多影响其稳定的因素，任何一种因素都有可能导致溢洪道失事，特别是正常溢洪道地质条件较差，虽然经扩建加固将有软弱夹泥层的不良地段封在陡槽之下，然而溢流堰及陡槽新旧混凝土结合部位混凝土质量堪忧，“96·8”泄洪泄量仅2 200 m3/s且时间不长，就多处被冲，若长时间大流量泄洪时溢流堰及陡槽部位难保不被破坏，一旦被破坏，不利的地质条件与下游冲坑形成一组极不利建筑物稳定的深层滑动面，使整个建筑物毁于一旦。因而，在目前管理工作中要加强对正常溢洪道各部位的检测，掌握其动态。同时，在本次水库除险加固工程中，对其重点部位进行加固处理，以确保正常溢洪道工程万无一失，从而保障黄壁庄水库及下游千百万人民生命财产的安全。
Current Condition and Stability in Gangnan Reservoir Spillway
CHEN Xueying，ZHANG Hongrui
(Gangnan Reservoir Administrative, Shijiazhuang 050410,China)
Abstract: As an important flood discharge facility in the Guangnan Reservoir, the spillway has played a key role in its 40year operation. Owing to long period use, many problems affecting the spillway stability occurred, such as the material qualities of the cone hinge metal materials, the concrete joints, the pier cracks, the geology and the scour hole in the lower reaches of the flip bucket. The paper analyzes the causes and proposes some improvement measures.
Keywords: gangnan reservoir; spillway;analyze
作者简介：
陈雪英(1969 )，女，河北省岗南水库管理工程师。
张红瑞，河北省岗南水库管理局
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