拉萨市拉萨河（城区段）综合整治工程（4#闸）设计概述

陈浩，高诚，于野

（中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津300222）

拉萨市拉萨河（城区段）综合整治工程（4#闸）设计概述

陈浩，高诚，于野

（中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津300222）

拉萨市拉萨河（城区段）综合整治工程，位于西藏自治区拉萨市区境内的拉萨河干流，上起拉萨市献多电站尾水出口，下至青藏铁路拉萨河大桥，全长约18.36 km。工程目的是通过挖河心、固河岸、引水归槽、消除倒滩水、稳定河势，同时保证枯水期或平水期在拦河建筑物上游库区形成较大的水体水面，改善拉萨城区环境条件，提高拉萨市城市综合能力。该工程主要建筑物由橡胶坝、调节闸、充排水泵房和翼墙等组成。

拉萨河；综合整治；调节闸；橡胶坝；翼墙

1 工程概况

拉萨河流域是西藏自治区经济最发达、人口最密集的核心地区。拉萨市位于拉萨河下游右岸，海拔3650 m，是西藏自治区首府，是西藏政治、经济、文化和宗教中心，是藏传佛教圣地，是拥有1 300 a历史的文化名城。

拉萨市拉萨河中心城区段紧邻拉萨市区，上起拉萨市献多电站尾水出口，地面高程3657 m，下至柳吾区青藏铁路拉萨大桥上游990 m，地面高程3630 m。工程控制河道总长18.36 km，落差27.1 m。境内河谷地带地势低洼，地形平坦，由东向西缓倾，河谷两侧为高山，海拔3700～4 500 m，沿河两岸阶地发育，洪积、冲积扇广布。勘察区场地内河谷宽阔，一般为3～5 km，宽处有7～8 km，谷内地形平缓，阶地完整，牛轭湖和蛇曲发育，东高西低，河床地形坡度1.5‰。4#闸闸址位于新建的次角林大桥下游，紧邻次角林大桥，左岸为318国道，右岸为仙足岛环岛路，上游距离拉萨大桥约2.03km，下游距离已建成的3#闸约3.35 km。

2 工程地质

坝址区附近岩土层主要由第四系人工堆积（Q4ml）层、第四系冲洪积（Q4al+pl）层构成。其中，滩地土均为冲洪积（Q4al+pl）的卵砾石土，河床段地表局部为冲洪积（Q4al+pl）的粗细砂层。下伏基岩深度根据区域资料在80 m以上。

勘察区内河水、地下水为HCO3-Ca型水，对混凝土无腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性；卵石层透水和富水性强，渗透系数为0.116 1～0.127 2 cm/s，土体渗透性好，属强透水层。

场地内粗砂层在8度地震条件下会产生轻微液化。但场区内饱和少黏性土多分布于表部，或以透镜体形式出现；由于表层的粗砂均要清除，可不考虑其液化对工程的影响；呈透镜体分布于卵石层中的粗砂层，遇水在卵石层中具有消散作用，且粗砂层中黏粒含量为15%～18%，并且含有少量的卵石，则可不考虑液化现象；综合评价拟建场地无饱和粉土及砂土，可不考虑拟建场地地基土液化现象。

3 工程总体设计

4#闸（坝）的主体建筑物为橡胶坝，坝体左侧布置有调节闸，橡胶坝与调节闸之间以中隔墙连接，建筑物两侧上、下游以翼墙或护坡工程与两岸边坡相连。本工程闸坝线位于次角林大桥下游136 m。工程主要建设内容包括橡胶坝、左岸调节闸、上下游翼墙、充排水泵房、蓄水池、管理用房、上下游码头、河道疏浚及库区防浸没工程等组成。

3.1 橡胶坝布置

橡胶坝枢纽的布置应不减少原河道过水断面，既要满足功能要求，也要安全可靠。根据坝址处的河道情况及其与次角林大桥衔接的和谐美观要求，橡胶坝布置总长为526.5 m，分为6跨，采用枕式结构，单跨长度为86.50 m。橡胶坝采用分离式平底板，由墩下底板及小底板组成，墩底板和小底板分别宽10.5和15.50 m。底板高程3644.90 m，厚1.5 m，顺水流向长11.00 m。隔墩长11.0 m，厚1.5 m，两端采用半径为0.75 m的半圆形墩头，墩顶考虑布置的观测设施在多数情况下可以实现观测的目的，取顶高程为3649.00 m。为避免橡胶坝袋两端与墩墙结合部位出现塌肩现象，引起局部溢流，影响橡胶坝的正常运行，将墩底板顶面按1∶10抬高0.3m，用水泥砂浆抹平压光堵头与墩墙之间的缝隙，坝袋端部与隔墙接触部位采用复合不锈钢板衬砌，以确保坝袋端部接触密实。

橡胶坝坝袋结构采用单袋双锚线充水式橡胶坝，内压比为1.35，强度安全系数不小于8.0，型号选用JBD2.2-180180-2型，为两布三胶结构。坝袋要求采用无搭接缝的橡胶坝袋，以保证整体美观，同时需满足“同胶同色工艺”要求，保证彩色坝袋的夹层胶和内、外层胶同色。橡胶坝由坝袋、底垫片、锚固系统及进排气孔等组成。

橡胶坝顺水流向自上而下布置依次为：上游沉砂池、次角林大桥至橡胶坝之间的平整河道、混凝土铺盖、橡胶坝底板、下游护坦、下游海漫及防冲槽等。

沉砂池顺水流向长80.0 m，底高程3643.10 m，其上游与治理后河道采用1∶10的底坡平顺连接，其后采用埋石混凝土挡砂坎挡砂。埋石混凝土后为次角林大桥至上游铺盖之间的河床，为与上游铺盖平顺相接，对该部位河床进行整平处理，处理后河床高程为3644.60 m。混凝土铺盖长20.0 m、厚1.0 m、顶面高程3644.60 m，为防止细小的沙砾对橡胶坝袋的磨损，其上设有0.3m的挡砂坎，并与橡胶坝底板顺接。为避免塌袋泄洪后砂石淤积，并考虑消能防冲的要求，橡胶坝底板坝袋坍落线与锚固线之间增设2 cm厚水磨石层，以保证该部位的光滑度，同时在下游末端设有1∶5的斜坡段与下游护坦连接。混凝土护坦总长15.0 m、厚1.5 m，分为2段，即斜坡段和平直段，其中斜坡段4.0 m、坡比1∶5。护坦后为混凝土海漫，长15 m，厚1.5 m，顶面高程3643.70 m。护坦及海漫下铺设横、纵排水管网，排入海漫下游侧的防冲槽内。防冲槽底高程3639.20 m、深4.5 m、底宽6.2 m，槽内为大块抛石，顶面为0.5 m厚格宾石笼，并以1∶10的坡度与整治后的下游河道平顺衔接。

坝址处的河床、漫滩组成物质主要为强透水的松散—密实卵石层，为水库的强透水层，是主要渗漏通道，因此采用防渗铺盖结合竖向防渗墙进行防渗。在混凝土铺盖的上游齿槽下设有防渗墙，厚0.6 m，根据渗流稳定计算确定墙深8.0 m、底高程3634.00 m。同时，根据消能防冲计算，在海漫下游齿槽下设防冲墙，厚0.6 m，深7.2 m，底高程3634.00 m。考虑到施工期基坑排水的需要，防渗墙采取围封的形式，即上游防渗墙及下游防冲墙均延伸至两岸翼墙底板，并与翼墙底板防渗墙连接在一起。同时，为延长绕坝渗漏渗径、避免绕坝渗流破坏，防渗墙沿上游翼墙底部向上游延伸66 m。

3.2 调节闸布置

调节闸位于河床左岸主河槽位置，主要功能为冲沙、调节坝前水位减免橡胶坝频繁操作、为橡胶坝创造便利的检修条件等。

为降低建筑物高度和避免影响大桥景观，考虑到平板钢闸门局部开启时产生的振动问题，本工程调节闸不采用平板钢闸门，而选择弧形闸门。

调节闸共5孔，总宽度56.4 m，单孔净宽8.6 m；为开敞式结构，底板为宽顶堰筏式底板。闸室采用整体式结构，分别为2孔一联、3孔一联。

闸室顺水流向长23.5 m，底板厚1.9 m。为防止闸底板上泥沙淤积，弧门前底板高程定为3644.0 m，弧门后以1∶4的斜坡降至3643.00 m。闸墩分为中墩、缝墩及边墩，中墩厚2.2 m，缝墩及边墩厚1.7 m，墩顶高程为3651.70 m。闸顶布置有交通桥（兼检修桥），交通桥总宽7.5 m、顶高程3651.00 m，为预制T形梁结构。工作闸门为弧形钢闸门，以液压式启闭机启闭。启闭机房布置在左岸岸边充排水泵房内。检修门槽设在闸室上游侧，并设有1套钢叠梁门。检修门库设在泵房蓄水池的左侧，充排水泵房的上游侧。检修时，由汽车吊运至调节闸。

顺水流向，调节闸的布置自上而下依次为：沉砂池、格宾石笼护底、上游混凝土铺盖、调节闸闸室、下游混凝土海漫、防冲槽及下游格宾石笼护底。

上游沉砂池顺水流向长80 m，与其后的格宾石笼相接，格宾石笼护底厚0.5 m，其下铺有反滤土工布，顶面高程3644.0 m。其下游为混凝土铺盖，铺盖长20.0 m、厚1.0 m；其上游端部齿槽下设防渗墙，右侧接到橡胶坝下，左侧伸入左岸上游翼墙（空箱式结构——泵房蓄水池）底板下并向上游延伸66 m，以延长绕闸渗径、避免绕闸的渗透破坏，墙底高程3632.00 m。铺盖后为闸室底板。闸室底板后接混凝土海漫和防冲槽，海漫总长39.0 m，分3段，第1段底板厚1.5 m，其余2段底板均厚1.2 m。海漫下游端部齿槽下设防冲墙，墙底高程3634.00 m、厚0.6 m，左侧延至翼墙底板下，上游防渗墙与下游防冲墙之间通过顺河向布置的防渗墙形成围封结构。防冲墙右侧伸入下游中隔墙下，并与橡胶坝下游防冲墙连接。防冲槽长18.0 m，深6 m。其上为0.8 m厚格宾石笼护底。

3.3 充排水泵房及蓄水池布置

为方便管理及调度运用、节省占地，同时兼顾与周边景观相协调，将橡胶坝的充排水泵房与调节闸的液压启闭机房结合布置。充排水泵房分为3层，地上1层，地下2层。地下2层为水机设备层，地下1层为调节闸的启闭设备及配电层，分别布置一次及二次盘柜等。地上1层为管理运行层，设有中控室、值班室等。

充排水泵房采用半地下式结构，分2层布置。其顺水流向长23.5 m，垂直水流向长18.0 m。充排水泵房右侧为调节闸，上游侧为泵房蓄水池，两侧边墙厚1.0 m。其下游侧及左侧为挡土侧，下游侧墙厚1.5 m，左侧采用变截面结构，墙厚1.0～2.0 m。根据橡胶坝袋的充排水系统的设计要求，确定泵房底板高程为3640.90 m、厚2.0 m。地下1层底板高程为3646.10 m。泵房地面高程与调节闸顶交通桥连接，高程统一取3651.00 m。

蓄水池布置在充排水泵房的上游侧，直接利用空箱式翼墙作为蓄水池，根据充水容积的要求，蓄水池平面尺寸为20.0 m×19.7 m（顺水流向×垂直水流向）。根据结构要求，蓄水池分隔成9个空箱。在翼墙挡水侧设置3个1.5 m×2.0 m（宽×高）的进水孔，进水侧设置拦污栅格，底板高程与调节闸铺盖顶高程一致，为3644.00 m，顶板高程为3649.00 m。蓄水池上下游侧边墙厚分别为1.2及1.0 m，左右两侧边墙厚分别为1.2及1.5 m，中间顺河向隔墙厚0.80 m、垂直河向隔墙厚0.65 m。

3.4 两岸翼墙及中隔墙布置

4#闸（坝）的主体建筑物为橡胶坝，坝体左侧布置有调节闸，橡胶坝与调节闸之间以中隔墙连接，建筑物两侧上、下游以翼墙或护坡工程与两岸边坡相连。

3.4.1 右岸上游翼墙

橡胶坝右侧上游采用扶壁式挡墙与次角林大桥-1#桥墩相接，大桥桥墩断面为梯形，为保证水流平顺，与桥墩连接的挡墙采用扭墙，挡墙平面布置为直线，总长度118.0 m，顶高程3650.00 m。与橡胶坝边墩连接的20.0 m长扶壁挡墙高6.4 m、厚0.8 m、底板厚1.0 m、宽5.7 m，扶壁板间距3.3m、厚0.5 m；其余扶壁挡墙高7.3m、厚0.8 m、底板厚1.0 m、宽6.5 m，扶壁板间距3.3m、厚0.5 m；扭墙高7.3m，墙体断面由矩形断面渐变至直角梯形断面。挡墙每隔12.0或13.0 m设1道伸缩缝，缝内设止水，填闭孔泡沫板。

3.4.2 右岸下游翼墙

4#闸（坝）下游翼墙根据墙高及部位的不同，分别采用3种不同形式的挡墙，迎水面翼墙采用半重力式与扶壁式，平面布置由2段圆弧挡墙与1段直线组成。为节省投资，临引桥侧的背水面翼墙采用格宾石笼挡墙，直线布置，顶高程均为3648.50 m。

半重力式挡墙总长30.0 m、顶宽0.5 m，墙体背坡坡度1∶0.186，墙趾悬挑长度1.2 m、厚1.0 m，墙踵悬挑长度2.6 m、端部厚0.5 m、根部厚1.5 m。扶壁式挡墙总长223.41 m、高7.5 m，墙体厚0.8 m，底板厚1.0 m、宽6.5 m，扶壁板间距3.25 m、厚0.5 m；墙体每隔15.0 m左右设1道伸缩缝，缝内设止水，填闭孔泡沫板。引桥侧挡墙采用格宾石笼挡墙，总长175.00 m，高4.5 m。

3.4.3 中隔墙

橡胶坝坝体左侧设有调节闸，为改善过闸水流流态，在调节闸闸室上、下游设中隔墙，将过闸水流与过坝水流隔开。中隔墙墙体断面呈倒T形，上游墙顶高程3649.50 m，为钢筋混凝土结构，平面布置形式为直线。上游侧中隔墙由调节闸闸室延伸至次角林大桥桥墩，总长118.0 m，高7.0 m，底板厚1.5 m，墙体顶部厚度0.8 m、下部厚度1.7 m，闸室连接段墙体顶部由0.8 m渐变至1.7 m并与闸墩同宽，桥墩连接段墙体厚由0.8 m渐变至3.5 m并与桥墩同宽。下游中隔墙顶高程3649.00 m，自调节闸闸室至调节闸防冲槽末端总长57.0 m，桩号坝纵0+011.00—0+034.00中隔墙高7.5 m、底板厚1.5 m，墙体顶部厚0.8 m、底部厚1.7 m，闸室连接段墙体厚由0.8 m渐变至1.7 m并与闸墩同宽；桩号坝纵0+034.00—0+078.00中隔墙墙高8.3m、底板厚1.5 m，墙体厚度由0.8 m渐变至1.7 m。中隔墙每隔10～15 m设1道伸缩缝，缝内设止水，填闭孔泡沫板。

3.4.4 左侧上游翼墙

调节闸闸室左侧上游与迎亲大桥下游桥墩以扶壁式挡墙连接，为钢筋混凝土结构。挡墙平面布置为直线，总长度96.0 m，高7.5 m，顶高程3650.00 m，厚1.0 m，底板厚1.0 m，扶壁板间距3.25 m、厚0.5 m，每隔15 m设1道伸缩缝，缝内设止水，填闭孔泡沫板。

次角林大桥上游桥墩至上游码头的护岸为扶壁式挡墙，平面为2段圆弧挡墙与2段直线挡墙组成，总长度113.19 m。挡墙高8.9 m，顶高程3650.00 m，厚1.0 m，底板厚1.0 m，扶壁板间距3.2 m、厚0.5 m，每隔10～15 m设1道伸缩缝，缝内设止水，填闭孔泡沫板。

3.4.5 左侧下游翼墙

调节闸闸室下游左侧护岸根据地形、地质条件不同而采用不同的防护方式，调节闸闸室下游侧砂砾石地基部位采用扶壁式挡墙防护，岩石地基部位采用衡重式挡墙防护，与河道连接段采用护坡与原有岸坡平顺相连，翼墙与护坡之间采用扭墙平顺连接。为适应地形及平顺水流，下游翼墙平面布置为圆弧与直线组合形式。

调节闸下游桩号坝纵0+021.00—0+034.00采用扶壁式挡墙，顶高程由3651.70 m渐变至3649.00 m，厚0.8 m，底板厚1.5 m，扶壁板间距3.65 m、厚0.5 m；桩号坝纵0+034.00—0+060.00扶壁式挡墙高7.2 m，顶高程3649.00 m，厚0.8 m，底板厚1.2 m，扶壁板间距3.65 m、厚0.5 m；桩号坝纵0+060.00—0+078.00扶壁式挡墙高8.5 m，顶高程3649.00 m，厚0.8 m，底板厚1.0 m，扶壁板间距3.4 m、厚0.5 m。桩号坝纵0+078.00下游侧衡重式挡墙总长139.33m，高8.5 m，顶高程3649.00 m，顶宽0.8 m，上墙高4.2 m、背坡坡度1∶0.5，下墙高4.3m、背坡坡度1∶0.4。挡墙下游接15.0m长混凝土护坡，混凝土板厚0.3m，坡比1∶2.75，顶高程3649.00 m。挡墙与护坡之间以扭墙连接，扭墙段长15.0 m。护岸挡墙每隔10～15 m均设1道伸缩缝，缝内设止水，填闭孔泡沫板。

3.5 管理用房布置

管理用房同样位于橡胶坝护堤左岸，临近5孔节制闸，位于通向交通桥延长道路的东侧，新建于蓄水池之上。管理用房为地上1层建筑，建筑面积为223.17 m2，建筑高度5.4 m，主要布置有值班用房、会议室、卫生间、柴油机房和储油间。地面上管理用房及控制室之间设有通道与闸顶交通桥通行，可以保证汽车吊运检修闸门至各调节闸孔。

3.6 上下游防护工程布置

为保证上游防护工程与护岸工程的平顺衔接，坝上游左岸对成都市水利电力勘测设计院护岸工程的护岸轴线进行局部调整，调整长度约360 m，护岸工程设计型式维持不变，即采用斜坡式护岸、混凝土衬砌。护岸迎水坡坡比1∶2.0，坡面C25混凝土厚0.3m，基础埋设在河床防冲深度以下，基槽采用砂卵石（下层）和格宾石笼（表层）分层回填。

左岸下游挡墙末端45 m长度采用钢筋混凝土护坡，护坡型式同左岸上游护坡。

右岸下游挡墙以下一定范围内，为保证码头附近河床水深，需对原有河床进行浚深，浚深底高程3641.00 m、顶高程3645.70 m、宽度约105 m、顺水流向长度约300 m。临次角林大桥引桥侧竣深河床边坡以50 cm厚格宾石笼护砌，格宾石笼下铺设反滤土工布，边坡坡比1∶3，坡顶高程3645.70 m。

3.7 上下游码头布置

坝上、下游设驳岸式游船码头各1座。上游码头布置于坝上游，距坝轴线左岸约240 m，距大桥中心线104 m；下游码头布置于坝下游右岸翼墙末端，距坝中心线约100 m。

上游码头设计高程为3648.00 m，比正常蓄水位3647.00 m高1.0 m，比橡胶坝最高溢流水位3647.50 m高0.5 m；下游码头设计高程为3643.50 m，比3#闸设计挡水位3642.50 m高1.0 m。

码头平面尺寸均为54 m×10 m，上游和下游码头均为单层，整个码头采用圆弧造型，并设置拴船墩，以供游船使用。同时，上游码头岸上设置1处售票处并有公共卫生间，为市民提供方便。

3.8 上下游河道疏浚

为维持上游库区有宽阔水面、提升景观效果，需对上游河道进行必要的疏浚。疏浚的基本原则为：尽可能保留两岸现有滩地及河床内部分高程较高的心滩地，使清淤纵坡维持天然河道纵坡。按照以上原则，库区清淤纵坡为1.9‰，下游从沉砂池上口边线起算，上游向上延伸1.5 km，疏浚宽度在587～675 m变化。同时，在不改变内河取水条件的基础上，对内河河口进行了规整和疏浚。

为保证4#闸下游水位与3#闸回水的衔接，4#闸闸下高程高于3643.00 m的部位统一疏浚至3643.00 m，河床高程低于该高程的部位不再进行整治。3#闸正常蓄水位为3642.70 m，考虑其库尾水面上翘的因素，依据水面线推算成果，下游河道清淤至该高程可以保证与3#闸回水的衔接。另外，由于下游右岸设置了游船码头，考虑到游船吃水深度等影响，右岸下游码头以下范围需对河床进行局部深浚，浚深底高程3641.00 m，可保证游船在3#闸库水位变幅0.5 m范围内吃水深度不小于1.00 m。

3.9 防浸没工程布置

根据地质分析成果，水库蓄水后可能会对坝址以上仙足岛及位于次角林文化旅游创意园区内部分滩地地面高程低于3649.50 m的区域造成浸没影响。依据初判结果，进行了相应的防浸没工程设计。

本工程防浸没设计初拟采用截渗沟的方式进行处理。其中，在库区右岸，由于仙足岛整体上东高西低，所以截渗沟布置于仙足岛南环岛路北侧，以高程低于3649.50 m的部位起算直至坝轴线以下；在库区左岸，截渗沟布置于318国道右侧，由上游向下游延伸，并连接至左岸下游翼墙的排水埋涵处。截渗沟为矩形断面，内口宽0.8 m，壁厚0.2 m，底高程为上游至下游按1‰纵坡设置，高程为3646.80～3648.16 m，顶高程取与路面或地面高程同高，顶面设置预制混凝土盖板。截渗沟侧壁及底面设置Φ100的PVC排水管，梅花形布置，间排距0.5 m。左、右岸截渗沟均为640 m长，总长1 280 m。

4 结语

拉萨市拉萨河（城区段）综合整治工程（4#闸）于2014年8月设计开始以来，2015年11月开工建设，2017年1月主体工程完工。水库蓄水后，可能会对坝址以上仙足岛及位于次角林文化旅游创意园区内部分滩地地面高程低于3649.50 m的区域造成浸没影响。依据初判结果进行了相应的防浸没工程设计。笔者从建筑物的总体布置、体型总结了4#闸设计的经验，为今后其它类似工程的设计提供参考。

TV85

A

1004-7328（2017）06-0028-05

2017—09—12

陈浩（1988—），男，工程师，主要从事水利工程设计工作。

10.3969/j.issn.1004-7328.2017.06.007