1 ·工程概况
    里横电站位于江西省黎川县德胜关境内的里横村张家陂，距县城约20 km，距德胜关政府所在地1. 8 km。
    大坝座落于抚河流域黎滩河支流里横水上，坝址以上集雨面积8. 99 km2，设计发电装机容量160 kW，是一座以发电为主的小( 2) 型水电工程。电站于2003 年10 月兴建，2004 年2 月建成并投入运行。
    枢纽工程主要建筑物有: 混凝土拱坝、坝内放水管、输水发电隧洞、发电厂房。
    拱坝体型基本参数为: 拱坝为C15 混凝土埋石坝，坝顶高程245. 47 m，坝基高程229. 27 m，最大坝高16. 2 m，坝底宽2. 95 m，厚高比0. 182。坝顶弧长44. 61 m，坝顶弦长38. 55 m，河谷宽高比2. 38，坝顶宽1. 15 m，两岸坝顶下游侧设有50 cm 高混凝土挡水。
    顶 拱外半径24. 175 m，顶拱最大中心角105. 736°，底拱中心角18. 34°，采用定圆心单曲拱。溢流坝段位于拱中心处，为坝身表孔开敞式泄流，溢流净宽19. 3 m，堰顶高程245. 47 m。
    坝内放水管位于大坝右侧坝体内，内衬钢管，管径50 cm，管中心高程233. 0 m，管后设一只Z584T—50 闸阀控制。
    输水发电隧洞位于大坝左侧山体内，隧洞全长265 m，纵坡1∶ 500，进口闸式底板高程为235. 0 m。洞身为城门洞型，尺寸为1. 4 × 1. 8 m，隧洞出口接压力钢管，钢管伸入隧洞，与隧洞段用混凝土封堵，钢管内径50 cm。
    厂房布置于里横水左岸河漫滩上，距大坝约300 m，采用地面引水式厂房。厂房为单层现浇混凝土框架结构，平面尺寸为6 m × 9 m，电站装机160 kW。
    2 ·工程存在问题
    水库自建成以后，工程已出现多处隐患，若不及时处理，将危及建筑物安全，给水库下游造成严重损失［1］。
    工程存在的主要问题有:
    1) 溢洪道泄流能力不够，以至汛期坝顶过水，水流直接冲击坝肩，两坝肩山体已形成冲沟，局部坝脚悬空。
    2) 未设消能设施，水流冲击坝脚，影响大坝安全。
    3) 大坝基岩裂隙发育，施工时未进行灌浆处理，下游有大量黄泥析出［2］。
    4) 两坝肩基础差，施工时未达可利用基岩面，存在少量松动块石［3］。
    2005 年6 月坝顶过水1 m多，冲刷两坝肩，严重影响大坝安全，时刻危协下游人民生命财产安全，对电站大坝进行除险加固迫在眉睫。
    3· 工程加固前安全复核
    工程加固前安全复核内容包括3 项: 大坝抗洪能力复核、大坝应力复核和大坝拱座稳定分析计算。
    3. 1 大坝抗洪能力复核
    根据国家颁布的《防洪标准》( GB50201—94) 规定，并结合工程实际情况，按20 a一遇设计，按100 a一遇洪水校核大坝的安全性; 现状设计洪水位( P =5%) 为247. 44 m，现状校核洪水位( P = 1%)为247. 98 m。
              
    计算中采用吹程0. 6 km，多年平均年最大风速9. 6 m/s，正常运用条件风速采用多年平均年最大风速的1. 5 倍，非常运用条件风速采用多年平均最大风速。
    经计算所需最大坝顶高程为248. 60 m，实际坝顶高程仅245. 97 m，远低于计算所需坝顶高程，洪水直接过坝，冲击两坝肩，严重影响大坝安全［4］。
    3. 2 大坝应力复核
    坝体应力、变形计算采用北京勘测设计院提供的拱坝通用程序GADAP28 进行分析计算。计算对坝体拱梁网络的划分，采用10 层水平拱，水平河谷一侧加1 根梁。
    温度荷载形成方式按规范方法。库底平均温度按8℃计。荷载组合分为基本组合和特殊组合二类。
    1) 基本组合包括3 种类型: ①正常蓄水位及相应尾水位和设计正常温降、自重、泥沙压力; ②正常蓄水位及相应尾水位和设计正常温升、自重、泥沙压力; ③设计洪水位及相应尾水位和设计正常温升、自重、泥沙压力［5］。
    2) 特殊组合: 校核洪水位及相应尾水位和设计正常温升、自重、泥沙压力［5］。
    经计算，坝体出现的最大压应力为21. 24 kg /cm2，最大拉应力为13. 72 kg /cm2。均在规范规定的范围内，符合要求。
    3. 3 大坝拱座稳定分析计算
    拱坝坝基岩性主要为细质砂岩，两岸坝基基岩开挖较浅，基岩中主要发育两组节理，其中大致平行河流方向的节理最发育，垂直河向的节理也有。
    节理等结构面互相切割，造成坝肩岩体完整性较差。右坝肩岩层倾后河床，坝肩基岩中有多组节理分布，其中以平行河流向的节理为主，部分垂直坡向的节理裂隙分布，尤其微张开的裂隙对岸坡稳定不利［6 － 7］。深部微～ 新基岩中的节理等结构面大都呈闭合状，没有发现控制岩体整体稳定的软弱结构面。
    整个坝基岩完整性较差，稳定分析时采用刚体极限平衡法中的空间矢量代数法进行计算，分析中假定坝肩滑移体为四面体，由前裂面P1、侧裂面P2、底滑面P3及临空面P4构成。计算出滑移体各结构面面积，四面体重量及渗透压力。拱端作用力由拱坝应力分析结果求得，并计算稳定安全系数。
    选取滑动四面体采用沿顶拱拱端上游面切向取为前裂面，前裂面倾角为90°，侧裂面通过顶拱拱端上游点的铅直面，夹角取值为0°，5°，10°，15° 等，以求出安全系数最小值，底滑面为水平面，各取拱圈高程。
    各层拱圈计算时，侧裂面及底滑面摩擦系数f =0. 60，按剪摩公式计算时，侧裂面及底滑面的摩擦系数和凝聚力取f’ = 0. 75，C’ = 0. 3 MPa。
    经计算，纯摩公式计算的最小安全系数为0. 97，剪摩公式计算的最小安全系数为3. 50，接近规范允许值，拱座稳定处于临界状态，拱座稳定存在安全隐患［8 － 9］。
    4 ·除险加固设计
    除险加固设计内容有以下5 项: 工程等级、标准及总体布置、大坝坝顶加高处理、大坝两坝肩新建重力墩、溢流坝段改造和两坝肩下游侧冲沟处理。
    4. 1 工程等级、标准及总体布置
    里横电站为小( 2) 型水电工程，大坝为混凝土拱坝。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》( SL252—2000) 的规定: 本工程等别为Ⅴ等; 水工建筑物级别: 永久性主要建筑物为5 级，永久性次要建筑物为5 级，临时建筑物为5 级。永久性主要建筑物设计洪水标准采用20 年一遇，校核洪水标准为100 a一遇; 永久性次要建筑物设计洪水标准采用30年一遇，校核洪水标准为200 a一遇; 临时性建筑物洪水标准采用5 a一遇。根据现场安全检查与分析上述工程现状复核成果，本次加固设计对大坝进行加固处理。确定的主要加固设计项目有: 大坝坝顶加高处理; 大坝两坝肩新建重力墩; 溢流坝段改造; 两坝肩下游侧冲沟处理。
    4. 2 大坝坝顶加高处理
    由于大坝防洪要求不满足要求，大坝坝顶过水，本加固设计对两边非溢流坝段进行加高处理，加高坝沿顶拱圈弧线布置，采用C15 混凝土浇筑，宽1. 15 m，高2. 13 m，加高后坝顶高程247. 60 m。坝顶上游边设置60 cm高C15 混凝土防浪墙，墙厚25 cm，下游边设置栏杆，栏杆采用Φ8 管钢。浇筑新坝体前，应对新老坝体间的接合面进行凿毛并冲洗。
    4. 3 大坝两坝肩新建重力墩
    本次大坝加高后，大两侧岸坡新建C15 混凝土重力墩，重力墩沿顶拱拱圈切线方向布置，其中左侧墩长3. 5 m，右侧墩长3. 6 m。
    重力墩顶与坝顶齐高，并设置防浪墙，墩顶宽1. 15 m，上游面铅直，下游面为1∶ 0. 4 斜坡。重力墩基础应开挖至可利用基岩，并对基岩进行固结灌浆处理。
    4. 4 溢流坝段改造
    原溢流坝溢流堰为折线型实用堰，泄流能力小，且下游出口为跌流，水流直接冲击坝脚，影响大坝安全，固本次设计对溢流坝段进行改造。
    改造后溢流堰堰面为WES 堰型，堰顶高程为245. 47 m，堰顶高现状坝顶上游边，溢流段平面收缩角为49. 77°，中心线与拱中心线重合，溢流净宽21 m，下游出口净宽18. 73 m。下游出口设置挑流鼻坎，挑角15°，两边设置边墩，为C20 钢筋混凝土结构。
    4. 5 两坝肩下游侧冲沟处理
    由于坝顶过水，两坝肩下游侧已被冲毁，并形式冲沟，局部坝基悬空，固本次设计对两坝肩下游冲沟采用C15 混凝土回填处理，并对坝基进行固结灌浆处理。
    回填混凝土表面使与现状山体表面齐平，回填混凝土与基岩接处面设置锚筋，锚筋伸入基岩≥1. 5 m，间距为2 m。固结灌浆孔在混凝土浇筑前预埋，孔深≥3 m，间距1. 5 m，平行坝轴线布2 排，在混凝土浇筑到一定厚度后进行灌浆。
    灌浆材料为水泥砂浆，灌浆压力应根据实验确定，一般应≥0. 3 MPa。
    5· 结语
    除险加固后，两坝肩通过混凝土回填与固结灌浆，基岩整体提高，解决了拱座稳定隐患问题。
    采用WES 堰型进行改建溢洪道增大泄流能力，且两侧加高非溢流坝坝顶，洪水泄入原河床部位，两坝肩坝脚不再受到水流冲刷。
    工程目前运行正常，解除了对下游人民生命财产威胁，使电站正常发挥其效益。