封闭抽排护坦可解决水垫塘内动水压力允许值P增大对塘底板的破坏

力愈高。根据枢纽特征，要求的混凝土强度用式（6）计算：

R01.25=24KTnv1.38ρ0.396/δ （6）

式中：R0为混凝土抗压强度，N/ cm2；K为安全系数，取2.0；T为枢纽1年内泄水天数；n为枢纽水垫塘检修年限；V为水流冲击流速，m/s; ρ为水中含砂量以kg/m3计；δ为抗冲磨混凝土厚度，以cm计。

美国作过一个100号混凝土，用水流速度53.0m/s冲磨24h，其表面只有轻微损坏。隔河岩水垫塘底板表而作一层400号混凝土厚40cm，设计时在室内作350号混凝土冲磨试验，水流流速达到45m/s，表面无任何损坏。葛洲坝二江闸表面作400号混凝土厚40cm。大江闸作450号混凝土厚40cm。小浪底工程用700号混凝土抗冲磨。三峡工程左岸临船封堵门门槽用600号硅粉加钢纤维混凝土。现场施工时抽样试验其强度大于6.86 kN/cm2，而且是泵浇的。

目前国内已研究成功400~450号混凝土，再加钢纤维，加硅粉，用高分子浸渍等，使混凝土强度大大提高。其次混凝土用铸石或铁矿石等作骨料提高混凝土抗冲能力。也可采用3.2.2节中的措施降低混凝土强度。 3.4 塘底板掀起破坏3.7.8.9

1pmax把结构缝上pmax进到板下，把板掀起破坏。进到板下面有如下3种途径：○

2从塘底板上的贯穿性裂缝进去；○3pmax把塘底板局部的止水冲坏，顺结构缝进去；○

混凝土冲坏进到板下。进到板下又有三种情况：1底板基岩不是微新岩石；2基岩是微新的、但有结构面或为高倾角的层状岩石；3板的混凝土与基岩之间有缝隙。pmax进到板下缝内，在全缝面上都是pmax的力，把板掀起。否则pmax就是进到板下，也进不到板下的缝内，更不会把板掀起。

3.4.1 pmax把止水片冲坏的可能性

在塘底的板结构缝上设止水铜铜片厚1.0~1.5mm，长28~35cm两边埋在混凝土内10~15cm。设缝宽1.0mm，最大时均动力压力为9807kpa，也不会把它冲坏。冲坏止水有两种形式：一是把止水拉断：二是把止水从混凝土中拉出来。铜的抗拉强度29.40 kN/cm2，而9807kpa水柱在缝宽1.0mm长10mm的止水上产生的力为98.07N，小于同面积铜片的拉力2.94KN。其次混凝土与铜片之间的粘着力，只要大于9.81N/cm2就不会把止水片拉出来。混凝土与铜片之间的粘着力远远大于1.0kg/cm2。底板缝宽实际上没有1.0mm，因为底板混凝土都是在冬季浇筑或降低入仓温度浇筑。其最高温升与泄洪时的水温差别不大，甚至没有水温高，用此温差计算缝宽是很小的，甚至是压缝。板分块尺寸也多在15.0m以下。用此尺寸计算缝宽就更小了，止水片上的受力也就更小了。

3.4.2 pmax从板的贯穿性裂缝进到板下的可能性

板上出现贯穿性裂缝，是由于混凝土浇筑时，入仓温度超过设计的温度而造成的；也有的是施工时寒潮冲击造成的。塘底板是薄壁结构，又处在基础强约束区内。容易出现贯穿性裂缝。但是混凝土一般都在低温季节浇筑或采取了降低入仓温度的措施。按混凝土施工规范设计和施工浇筑混凝土，不会产生裂缝，更不会产生贯穿性裂缝。板块尺寸较小，表面又设置了钢筋网，混凝土浇筑又连续进行，施工期寒潮袭击又及时加盖草袋保温，这些措施都能有效地防止裂缝，特别是贯穿性裂缝。70年代施工的葛洲坝工程二江泄水闸消力池是目前最大的，近100000m2，封闭抽排的面积达140000 m2。施工时按施工规范施工，600多块护坦板没有出现裂缝，特别是贯穿性裂缝。在底板施工完后在廊道内向排水槽通水，加压检查结构缝面上的止

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水效果很好。

3.4.3、pmax把局部混凝土冲坏

某工程一次洪峰把消力池冲成40.0m深坑，给人印象深刻。除了它为保下游人民生命财产安全而超标准运行，加大水力学条件外，还有池底板混凝土施工时没有按规范进行。如混凝土施工间歇期超标，最长达280d。混凝土的离差系数0.38。这样的混凝土被水流很快冲坏了。基岩为层状岩石，层厚30~40cm，高倾角，其上有顺流向断层和两个垂直流向断层交会，所以把它冲成深坑。

总之3.4.1至3.4.3节中它们施工质量的好坏，直接关系到pmax能否把底板掀起，冲坏。塘底混凝土施工按施工规范施工，不会出现前述问题。时间在前进，技术在发展，管理水平在提高，30a后的今天施工质量会更好。何况塘底板混凝土与基岩间还有粘着力。它对塘底板抗浮稳定、掀起是有利的。

4、调整泄水方案

用封闭抽排护坦解决△P增大对塘底板的破坏。因此，水垫塘内△P可大于15×9.81Kpa，pmax加大，坝体内表孔、深孔的泄量加大。坝体内孔的尺寸相应加大或增加孔数。参加泄洪的泄洪洞取消。如溪洛渡工程，泄水建筑物有表孔7个，尺寸为12.5m×13.5m，深孔8个尺寸为6m×16.7m，泄洪洞4个进口尺寸为14m×12m。若将表孔孔高加高4.0m可省1个泄洪洞；若将深孔孔高加高2.1m又可省1个洞；若加2个表孔又可省1个洞；若加2个深孔又可节省1个洞。孔口尺寸加大或孔数增多，使坝体局部应力加大，采取工程措施解决。这是坝工专业的问题，也是一个可以解决的问题。

△P增大后，塘底板安全不满足要求时，可用前述3.2.2节的措施解决。总之用增加一点投资（坝体和水垫塘投资有微小增加），换回在泄洪洞上的投资节省。

5、结束语

5.1、用封闭抽排护坦可以解决△P增大后水舌对水垫塘底板的破坏。 5.2、封闭抽排护坦设计、施工，都有成熟的经验，更有工程实践。 5.3、敬请“七五”“八五”攻关的专家和砼拱坝设计规范制定的专家指点。

参考文献：

[1]黄国强：岩基基础护坦板设计[J]人民长江1983（6）

[2]黄国强：隔河岩工程水垫式消能底板设计[J]泄水工程与高速水流1994（2） [3]黄国强：葛洲坝工程二江泄水闸封闭排水护坦板设计[J]人民长江1985（1） [4]黄国强：减少或取消泄洪洞的研究[Z]2006年湖北省， 17-2007-A-007号 [5]黄国强：泄流表面抗冲磨设计[J]人民珠江1999（4）

[6]黄国强：泄流高坝下游冲刷坑规模的探讨[J]人民长江1987（1）

[7]黄国强：水垫塘消能建筑物的安全问题[C]//泄水工程与高速水流论文集1999

[8]黄国强：基岩冲刷计算公式评述及基岩冲刷的研究[J]水利水电工程地质1993（1）

[9]夏叶青，雷长海，蒋为群，黄国强，坝下游冲刷坑形成机理的探讨[C]//泄水工程调整水流论文集2006

[10]夏叶青、雷长海、游万敏：皂市水利枢纽泄洪消能建筑物水力设计[J]人民长江2008（21） [11]隔河岩工程泄洪消能防冲设计初步研究[J]水利水电技术1992(10) [12]砼重力坝设计规范SL319-2005

黄国强 夏叶青 2012.1.2

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