拉薩河治理2#閘工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決措施

（中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司 合肥 230601）

1 工程概況

1.1 概況

拉薩河2#閘為拉薩河城區(qū)段綜合整治規(guī)劃自下而上的第2 座攔河建筑物，采用橡膠壩和調(diào)節(jié)閘相結(jié)合的布置形式，為Ⅱ等大（2）型工程，包括橡膠壩及調(diào)節(jié)閘、分流島及充排水泵房、左右岸導(dǎo)流堤等部分。該工程兼具攔蓄環(huán)境水、改善水生態(tài)環(huán)境、回補(bǔ)地下水、營造生態(tài)濕地等綜合功能，橡膠壩共設(shè)7 跨，單跨長72.0m，壩袋高2.2m，壩袋采用二布三膠結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)閘共5 孔，單孔凈寬8.0m，采用平面鋼閘門。

1.2 氣象水文

2#閘位于拉薩河下游段，屬高原溫帶半干旱氣候。多年平均氣溫7.7℃，年最高氣溫29.5℃，年最低氣溫-18℃；多年平均降水量447mm，雨季6—9月降水量約占全年的89%。

拉薩站所在的工程河段初冰為11月下旬至12月上旬，終冰為2月中下旬，凍日數(shù)85d；多數(shù)年份12月上旬至次年2月上旬有流冰（花）。

拉薩河河床平均比降1.5‰，屬寬谷游蕩型河道。拉薩站推移質(zhì)輸沙量估算為26.3 萬t。

1.3 工程地質(zhì)

工程所在地海拔約3640.0m，閘址區(qū)地層包括閘基現(xiàn)代河床沖積層（Q4al）、閘肩防洪堤人工堆積層（Q4ml），閘址區(qū)土層從上而下可分為3 層：

素填土（①2）：灰褐，稍密～中密，稍濕，主要由卵石、碎石、礫石等回填而成，層厚4.0～4.3m，層底高程3636.17～3636.68m。主要分布于已建防洪堤及閘左岸西側(cè)。

細(xì)砂（②）：灰色，松散，稍濕～飽和，主要由細(xì)砂粒組成，含少量粉粒、粘粒、礫石，級配不良，層厚0.50～1.70m。

卵石（③1-4）：灰褐色，稍濕，松散～密實(shí)，飽和，卵石含量約50%～75%，一般粒徑20～40mm，最大粒徑300mm，級配差，以中細(xì)砂為主充填，該層分布于整個(gè)場地，據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料該層層厚達(dá)450m，勘察深度內(nèi)未揭穿。

2 工程布置及設(shè)計(jì)

2.1 總體布局

根據(jù)拉薩市城市總體規(guī)劃要求，將拉薩市城區(qū)段之間河段規(guī)劃為象征城市之腎的生態(tài)濕地，把該河段營造為拉薩市生態(tài)濕地及居民休閑游覽的濱水景觀帶。蓄水工程的布置既要滿足蓄水興利的基本功能要求，還要結(jié)合周圍的環(huán)境及城市園林景觀規(guī)劃打造成優(yōu)美的水利風(fēng)景區(qū)，提升拉薩城市的魅力。

在多泥沙河流建橡膠壩，應(yīng)采用高灘建壩，主槽建閘的方案，閘壩結(jié)合，可增強(qiáng)橡膠壩調(diào)度的靈活性，中小洪水可通過調(diào)節(jié)閘下泄，避免頻繁塌壩。壩址處河道主槽偏右岸，為便于沖砂和檢修，在右岸布置調(diào)節(jié)閘，閘的規(guī)模根據(jù)河道主槽寬度、非汛期洪水流量等因素確定。

閘址位于柳吾大橋下游約1.5km 處，上游距離3#攔河閘約2.93km，下游距離青藏鐵路拉薩河大橋約3.78km。工程由橡膠壩、調(diào)節(jié)閘、充排水泵房、導(dǎo)流堤及上下游河道等部分組成。工程順?biāo)飨蜃陨隙路謩e為上游引河、上游沉砂池、鋪蓋、閘（壩）底板、護(hù)坦、下游防沖槽及下游河道。為確保洪水期過閘流態(tài)平順，兩岸分別填筑導(dǎo)流堤。導(dǎo)流堤頂高程3641.0m，與堤頂高程一致；左右岸導(dǎo)流堤頂設(shè)7.0m 寬的對外連接的混凝土道路；為維持閘址區(qū)河勢穩(wěn)定，確保閘址區(qū)水流順暢，需結(jié)合河道護(hù)岸工程整平上下游引河，對左右岸灘地進(jìn)行疏挖，并將疏挖后的卵石填筑至閘址區(qū)主泓整平，為工程和河道的安全提供可靠的保障。

2.2 橡膠壩布置及設(shè)計(jì)

為保障拉薩河防洪安全，工程布置應(yīng)不減少原河道過水?dāng)嗝妫季旨纫獫M足功能要求，也要緊湊合理，安全可靠。根據(jù)壩址處的河道情況，橡膠壩布置7 跨，采用枕式結(jié)構(gòu)，單跨長度72.0m，隔墩厚度2.0m，橡膠壩段總長516.0m。橡膠壩底板采用C25 鋼筋混凝土平底板，底板表層設(shè)0.4m 厚的C40 耐磨混凝土。隔墩采用鋼筋混凝土直墻式結(jié)構(gòu)，壩墩頂高程為3639.30m。為避免橡膠壩袋兩端與墩墻結(jié)合部位出現(xiàn)塌肩現(xiàn)象，引起局部溢流，影響橡膠壩的正常運(yùn)行，將墩墻根部底板按1︰10 抬高0.3m，壩袋端部與隔墻接觸部位采用12mm 的復(fù)合不銹鋼板襯砌，以確保壩袋端部接觸密實(shí)，避免壩袋枕頭磨損。

橡膠壩順?biāo)鞣较蜃陨隙乱来尾贾蒙嫌纬辽俺?、上游埋石混凝土護(hù)底、鋼筋混凝土鋪蓋、混凝土防滲墻、壩底板、下游護(hù)坦及下游防沖槽。為便于沉砂，上游沉砂池與上游河道設(shè)1︰10 邊坡平順連接，橡膠壩上游沉砂池底高程為3634.30m，底寬150.0m；沉砂池后接順?biāo)飨蜷L4.5m 的埋石混凝土護(hù)底，護(hù)底厚2.4m，埋石混凝土護(hù)底后設(shè)C25 混凝土鋪蓋，長20.0m，厚0.8m；橡膠壩底板頂高程為3635.8m，順?biāo)飨蜷L度11.0m，厚1.8m；為便于消能，同時(shí)避免淤積，壩下游設(shè)護(hù)坦，護(hù)坦總長35.0m，其中斜坡段長4.0m，水平段長31.0m；護(hù)坦下游設(shè)防沖槽，防沖槽頂高程3634.60m，槽深3.0m。

該工程橡膠壩壩袋結(jié)構(gòu)型式采用單袋雙錨線充水式橡膠壩，壩袋內(nèi)壓比為1.35，壩袋型號選定JBD2.2-220180-2 型，采用兩布三膠結(jié)構(gòu)，壩袋總厚度為9.9mm。

壩址區(qū)地基為卵石，滲透系數(shù)大，為延長滲徑減少蓄水漏失，該工程橡膠壩采用水平防滲與垂直防滲相結(jié)合的防滲方式，上游鋪蓋齒坎下設(shè)混凝土防滲墻。

2.3 調(diào)節(jié)閘布置及設(shè)計(jì)

為避免橡膠壩擋水后頻繁充坍壩，增強(qiáng)蓄水位調(diào)節(jié)靈活性，同時(shí)兼顧沖砂，在橡膠壩右側(cè)設(shè)置調(diào)節(jié)閘。壩址處河道主槽位于河道右岸，寬度約50.0m 左右，為便于沖砂，故橡膠壩布置在右岸主槽部位，由此確定，調(diào)節(jié)閘共5 孔，單孔凈寬8.0m。閘室采用鋼筋混凝土開敞式結(jié)構(gòu)，共兩聯(lián)，分別為3 孔一聯(lián)和2 孔一聯(lián)，閘室順?biāo)飨蜷L16.6m，垂直水流向總寬49.3m，閘頂布置交通橋、啟閉機(jī)房排架及檢修橋等。工作閘門采用平板鋼閘門，配卷揚(yáng)式啟閉機(jī)。調(diào)節(jié)閘的上下游布置及結(jié)構(gòu)形式與橡膠壩基本相同。

3 工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)問題及解決措施

3.1 需要解決的問題

（1）采取措施減緩壩袋磨損問題是工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。工程所在河段河道推移質(zhì)下泄量大，壩袋磨損輕則減短壩袋的使用壽命，重則造成橡膠壩報(bào)廢，甚至出現(xiàn)突然失控情況。

（2）防止推移質(zhì)沉積造成工程附近淤積問題是工程設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。大量推移質(zhì)在汛期經(jīng)工程所在河段隨洪水下泄，若措施不當(dāng)，會造成淤積問題，影響工程安全運(yùn)行。

（3）避免冬季冰凌刺破壩袋或影響調(diào)節(jié)閘閘門啟閉問題。該工程冬季偶有結(jié)冰現(xiàn)象，經(jīng)實(shí)地調(diào)研，冰凌基本不大，但仍需采取一定措施防止冰凌對工程造成影響。

（4）壩袋抗紫外線防老化問題。工程地處青藏高原，海拔較高，紫外線強(qiáng)度較大，如何減緩紫外線照射老化也需引起重視。

（5）高原型機(jī)電設(shè)備的選型問題。高海拔地區(qū)，大氣壓較低，如何選擇合適的機(jī)電設(shè)備也是工程設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)。

（6）工程在拉薩市區(qū)，工程景觀效果亦是該工程的關(guān)鍵點(diǎn)。拉薩是藏傳佛教的發(fā)源地，如何將工程與圣城拉薩濃厚的地域文化結(jié)合起來，尤為重要。

3.2 解決措施

（1）減緩壩袋磨損及防止推移質(zhì)淤積問題

壩袋磨損主要有推移質(zhì)通過磨損、塌落線部位壩袋與底板下沉積物的接觸磨損和堵頭式橡膠壩兩端與墩墻接觸磨損。在推移質(zhì)較多的河道上修建橡膠壩，可采取一定的預(yù)防壩袋磨損的措施，具體有：①在河道主槽建沖砂閘，利用上游來水進(jìn)行沖砂，灘地修建橡膠壩，減小橡膠壩壩袋磨損，拉薩河壩址處河道主槽位于右岸，故在右岸設(shè)置調(diào)節(jié)閘進(jìn)行沖砂，同時(shí)可減緩工程上游的淤積；②橡膠壩上游修建沉砂池，阻礙泥砂向前推進(jìn)，但拉薩河推移質(zhì)含量大，極易淤積攔砂池，需定期進(jìn)行清理；③適當(dāng)抬高壩底板頂高程，盡可能阻礙推移質(zhì)從壩袋上部通過，同時(shí)壩底板抬高后過壩流速加大，可減小推移質(zhì)在壩袋頂部的磨損時(shí)間；④適當(dāng)增加壩袋外膠厚度、改進(jìn)壩袋外膠層材料特性，提高抗磨性能。正常兩布三膠壩袋厚度約8.5mm 左右，由于壩袋厚度過厚坍壩時(shí)容易引起褶皺，該橡膠壩壩袋厚度適當(dāng)增加至9.9mm；規(guī)范規(guī)定正常壩袋外層膠磨耗量小于0.8cm3/1.61km，通過改進(jìn)壩袋外膠層材料特性，可使壩袋外膠層磨耗量小于0.4cm3/1.61km 以內(nèi)。⑤提高壩袋接觸部位的光滑度，減小壩袋的摩擦力。壩袋端部與隔墻接觸部位采用復(fù)合不銹鋼板襯砌，以確保壩袋端部接觸密實(shí)光滑，避免壩袋枕頭磨損，在壩袋下游塌落線范圍內(nèi)，壩底板表面采用水磨石處理，增加壩底板的光滑度，從而減緩壩袋磨損。

根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，采取以上措施后，可有效減緩壩袋的磨損，但目前推移質(zhì)對壩袋的磨損問題在國內(nèi)外還無法精確分析計(jì)算，拉薩河行洪期間推移質(zhì)含量大，尚無法確切判別推移質(zhì)對壩袋的磨損程度，壩袋的使用壽命問題還有待檢驗(yàn)。

（2）防止冰凌刺破壩袋或影響閘門啟閉問題

拉薩河冬季結(jié)冰情況較少，但為避免冰凌對工程的影響，仍需采取一定的措施。為防止冬季壩頂溢流情況下冰凌刺破壩袋，橡膠壩冬季結(jié)冰情況下運(yùn)行時(shí)禁止壩頂溢流，根據(jù)上游來水情況，調(diào)整調(diào)節(jié)閘開度，上游來水全部由調(diào)節(jié)閘下泄。為防止冰凍對閘門啟閉的影響，設(shè)計(jì)對工作閘門進(jìn)行防冰凍措施。在主軌、反軌內(nèi)側(cè)設(shè)置熱管融冰防冰凍設(shè)備（埋設(shè)于二期混凝土內(nèi)）用以防止止水及正、反向滑塊結(jié)冰影響閘門的正常運(yùn)行；在門體蓄水位高程附近設(shè)置熱管融冰防冰凍設(shè)備以防止門體結(jié)冰影響閘門的正常運(yùn)行。設(shè)置一套獨(dú)立的電控系統(tǒng)，電控柜布置在啟閉機(jī)控制房內(nèi)。

（3）減緩因紫外線老化的措施

拉薩河河道徑流量比較大，壩頂常年處于溢流狀態(tài)，壩袋常年處于水面以下，抗紫外線條件相對較好，由于拉薩地區(qū)紫外線強(qiáng)度較大，該工程壩袋主膠采用耐老化、耐腐蝕、抗磨損、抗凍性及耐水性均很好性能優(yōu)異的氯丁橡膠膠料，同時(shí)添加抗臭氧劑、紫外線吸收劑等外加劑，可充分減緩壩袋因紫外線照射老化破壞。

（4）高原型機(jī)電設(shè)備選型的措施

根據(jù)工程所在地的海拔高度，經(jīng)調(diào)研和計(jì)算分析，為滿足機(jī)電設(shè)備絕緣及散熱需求，對主要機(jī)電設(shè)備進(jìn)行降容使用。所選主要機(jī)電設(shè)備參數(shù)較平原地區(qū)放大約1.5 倍，保證機(jī)電設(shè)備安全運(yùn)行。

（5）建筑風(fēng)格的創(chuàng)新

在建筑風(fēng)格上，把拉薩市的傳統(tǒng)藏族文化與該工程的建筑風(fēng)格和諧統(tǒng)一，將拉薩地域文化融入建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格當(dāng)中，傳承地域文化創(chuàng)新建筑風(fēng)格，在建筑外形上及建筑色彩搭配上大膽創(chuàng)新，運(yùn)用一系列的技巧，通過點(diǎn)、線、面及色彩組合等，將拉薩河2#閘建成拉薩市一道具有地域文化特色的亮麗風(fēng)景。

4 結(jié)語

拉薩河2#閘投入使用以來，經(jīng)歷多次洪水考驗(yàn)，上下游河道未發(fā)生明顯沖刷淤積問題，壩袋質(zhì)量運(yùn)行正常，機(jī)電設(shè)備安全可靠，建筑景觀效果受到廣泛好評。實(shí)踐證明，工程設(shè)計(jì)是成功的■