长潭岗水电站位于湖南省凤凰县沱江中游的长潭岗峡谷内。坝址处两岸对称，基岩裸露，两岸坡度为45°～50°。坝址处有一顺河向断层带，总宽约61.00m。断层带内由角砾岩带、破裂岩带、岩块及陡倾角断裂面组成，裂隙发育。
水电站枢纽主要由浆砌石双曲拱坝、左岸引水式电站及开关站等建筑物组成。大坝最大坝高81.60m，坝顶以拱坝对称线为对称轴布置4孔溢流坝。溢流坝表孔采用折流墩短悬臂鼻坎挑流消能。大坝按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。坝下消能防冲设施按30年一遇洪水设计。水库正常蓄水位398.00m。特征洪水位下相应泄流量见表3.7。该电站枢纽工程于1990年开工，1994年第一台机组发电。
表3.7 特征水位与泄流量关系表
该工程1990年开工，1994年首台电机发电。但由于溢流坝弧门未及时安装，溢流坝长期处于无控泄流状态，坝趾产生严重冲刷。为此，建设单位决定对坝下河床进行混凝土防护，形成坝下消力塘。曾研究过梯形消力塘（平底板）方案，但试验过程中发现，消力塘底板上水流冲击压强（时均）超过250k Pa，底板稳定存在问题。因此，决定采用反拱形消力塘。通过模型试验及结构计算，确定了消力塘设计方案及体型尺寸。长潭岗水电站在我国首次采用反拱形消力塘，为验证设计研究成果，并为大型水电工程采用反拱形消力塘积累资料，开展原型研究工作。
3.6.1.1 反拱形底板的设计与布置
长潭岗水电站反拱形消力塘依照已建成的浆砌石双曲拱坝、坝顶泄水建筑物、坝下0+110.000m处二道坝进行布置。消力塘主要建筑物包括反拱形底板、两岸护坡及两岸重力式挡土墙。反拱形底板位于坝下0+036.00～0+081.00m，共分3块，每块宽15.00m。在底板接缝处底部设δ=1.2mm紫铜止水片，于拱端插入基岩0.50m，上部缝内用塑性止水材料（如橡胶或热沥青）填满。剖面轮廓呈圆形，内半径R=30.00m，底板厚度1.10m。反拱形底板上、下游各设12.00m宽过渡段，向两岸延伸与反拱形底板拱端齐平。为防止两岸淘刷和保证拱座稳定，自拱坝下游面至坝下0+093.00m设置护坡。护坡下端与反拱形底板拱端以永久缝相连。反拱形消力塘主要尺寸如图3.50、图3.51所示。
图3.50 反拱形消力塘平面布置图
图3.51 反拱形消力塘横剖面图
3.6.1.2 消力塘的施工
1.基础开挖
对反拱形底板及护坡基础，按结构控制尺寸开挖至弱风化基岩，采用预裂爆破开挖，以保证拱底板、拱座基岩的完整性。断层影响带开挖深度为断层宽度的1倍，并采用与底板混凝土强度等级相同的混凝土回填，为保证开挖后基岩完整性，开挖采用预裂爆破和光面爆破，残孔率保证80%以上。建基面一次成形，不平整度控制在±15cm之内，保证基岩的完整性。
2.底板混凝土浇筑
反拱形底板位于拱坝下0+24～0+90m，共分五块浇筑，即：0+24～0+36m，0+36～0+51m，0+51～0+66m，0+66～0+81m，0+81～0+90m。混凝土用搅拌站制备，水平运输采用手推车推至栈桥，用溜管入仓。反弧段用端模控制，护坡段用端模和底模相结合。底板连续整块浇筑，未留施工缝。施工过程如图3.52所示。
3.基础固结灌浆
在反拱形底板及拱座基础布置固结灌浆，灌浆孔、排距均为3m，孔深5m，呈梅花形布置。灌浆压强0.5MPa。断层带灌浆孔，待开挖后视基础情况加深加密。
消能工程基础固结灌浆共钻灌280个孔，灌前有73.7%的孔段不能满足设计要求，灌浆后，经12个检查孔压水试验检查，透水率为0.45～2.27Lu，平均0.879Lu，均小于设计值5Lu，全部满足设计要求，灌浆效果显著。
3.6.1.3 反拱形消力塘的原型观测
为了监测消力塘反拱形底板的安全运行，验证设计成果，同时为大型水电站反拱形消力塘设计、科研积累资料，进行泄水原型观测。根据反拱形底板水力及结构特性，结合长潭岗消力塘特点，拟定下列观测项目。
1.动水荷载
为监测泄水建筑物的运行情况，了解各种泄量下底板表面动水荷载分布规律，特在底板中心线和中心线左7.5m、左13.5m布置脉动压强传感器12支。观测仪器布置如图3.53所示。
2.底板扬压力(www.xing528.com)
了解静水和各种泄洪工况下底板底部动水荷载分布规律，并监控底板止水工作状态，在底板中心线上及左0+7.5m位置布置5支渗压计。
3.锚固钢筋应力
在反拱底板基础锚筋上安装3支钢筋计，钢筋计与锚筋焊接，埋设到锚孔中，锚筋上部又与整个底板钢筋网焊接，以测试基础锚筋的受力情况。
4.永久缝张合变化
为了监测底板拱端与拱座永久缝变化情况，在底板B1—3、B1—4拱端部位各布置1支测缝计。
5.拱端推力
为了解动水荷载作用下拱端部位的推（拉）力变化情况，在底板B1—3、B1—4布置3支应力计，通过对应力观测资料的分析处理，得出各泄洪工况拱端部位的推力。
图3.52 反拱形底板混凝土施工
图3.53 原型观测仪器布置
6.原型观测资料分析
2002年5月17日、7月24日，沱江上游两次普降暴雨，长潭岗电站溢流坝过水。5月17日溢流坝下泄流量10m3/s左右，7月24日暴雨过程，溢流坝堰顶水头1.2m，下泄流量101m3/s。本次原型观测资料主要介绍7月24日泄水观测成果。
（1）泄水流态。坝面溢流时，溢流坝进口水面平顺。两边墩由于绕流影响，水面跌落。溢流坝面上，水流透明，水流出反弧鼻坎后，表面掺气，呈乳白色。折墩约束水流，沿墩边水面雍高。由于折流墩影响，离开坝面后水舌继续收缩，呈两股独立射流入射水垫塘。水舌进入水垫塘之前，水舌四周与空气摩擦，充分掺气，呈喷射状。水舌入水垫塘后，入水处水流飞溅，但离开水舌30～40m处，感觉不到泄洪引起的暴雨。水垫塘中水面平稳。水位在332.10～332.90m之间。二道坝下游水面明显跌落。包括电站尾水渠出口的下游河道水流平顺。泄洪对电站运行无影响。水垫塘流态如图3.54所示。
（2）水垫塘底板上压强。消力池底板压强采用DASP数据系统进行数据自动采集并处理。采样频率采用200Hz。为消除仪器零漂等因素，泄洪前后采集信息，进行对比分析。通过分析计算，板上时均压强及脉动压强均方根值列于表3.8。
3.6.1.4 泄洪后的消力塘检查
2002年9月21日，经过一个汛期泄洪后，凤凰县水电局组织对消力塘进行抽水检查。检查结果表明，消力塘各部位完好无磨损，无裂缝，反拱形消力塘是安全可靠的，如图3.55所示。
表3.8 原型观测底板上的压强值
图3.54 泄洪时消力塘的水流流态
图3.55 泄洪后在对消力塘进行检查
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