2 陆水蒲圻水利枢纽趾墩消力池空蚀破坏实例
陆水蒲圻主溢流坝共分5孔,每孔净宽9.4m,由于结构要求,隔墩延伸至脚反弧段上,坝下为二级消力池,池长88m。在坝趾反弧段上每孔设置两个趾墩,趾墩高度3.5m,顶面向下倾斜5°,墩的端部为梯形截面。往下游距趾墩48m,在一级、二级消力池分界处设置一排高2.5m,通水面垂直背水面倾斜的消力墩。在二级消力池末端设置尾槛(趾墩及消力墩的几何轮廓形状都是经过减压模型消能空穴特性试验确定的)。
消力池于1966年竣工,堰顶至池底高差18.5m,最高库水位至池底最大水头35.00m。设计池首单宽流量80m3/s(校核洪水为101m3/s)。1967年5—6月,主溢流坝两次度汛,下泄流量接近20年一遇的泄洪流量。当时按四孔全开一孔关闭方式泄洪(堰顶水头11m,最大下泄流量2560m3/s)。泄洪期间,当堰顶水头超过6.50m以后,观测人员在导墙及闸墩上曾感觉到消力池中有锤击声响,在主坝廊道中则可清晰地听到类似放鞭炮的响声,这种响声随库水位下降至25.00m而逐渐减弱至不再听见。汛后抽水检查发现趾墩和消力墩本身均未破坏,但紧接每个趾墩下游的护坦表面均有一对接近对称的蚀损坑。蚀损坑出现在趾墩后下游0~0.3m以外,各对蚀损坑多数在表面已连成一片,总宽度不超过趾墩宽度,深度多在1m以内,最大深度1.3m,钢筋露出,有的断裂(图1)。
图1 蒲圻溢流坝消力池趾圢后护坦空蚀破坏示意图
以后经过1∶31比尺的单孔水工模型,1∶31比尺双孔减压模型以及1∶80比尺整体模型试验,又经1967年12月现场三结合研究讨论,决定采用将趾墩间回填混凝土,将趾墩改成坝趾差动坎的方案,进行改建。
改建成差动坎后,消力池首护坦还出现过磨损等局部破坏,1970年和1973年又两度进行了1∶40比尺的减压箱模型试验,并在1973年初对池首进行了整修。