李亞文，阿旺次仁，侯元升，羅 桑

（1.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林長春130021；2.西藏滿拉水利樞紐管理局，西藏江孜857400）

1 概述

沖巴湖水庫位于年楚河左岸源頭支流沖巴涌曲上，地處西藏自治區(qū)日喀則市康馬縣境內(nèi)，距康馬縣縣城43 km。壩址控制集水面積184 km2，徑流由冰川冰雪融水、降水、地下水補(bǔ)給，湖口多年平均徑流量為2.94 m3/s。

沖巴湖水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪和保護(hù)生態(tài)環(huán)境任務(wù)的工程。工程為Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物按Ⅱ級設(shè)計，次要建筑物按Ⅲ級設(shè)計。水庫基本參數(shù)：正常蓄水位4 578.00 m，死水位4 569.50 m，設(shè)計洪水位4 578.25 m，相應(yīng)下游水位4 571.70 m，校核洪水位4 578.45 m，相應(yīng)下游水位4 571.70 m，總庫容6.61×108m3，興利庫容1.13×108m3。設(shè)計洪水重現(xiàn)期500 年，校核洪水重現(xiàn)期5 000 年。水庫設(shè)計灌溉面積為4.33 萬hm2（其中耕地3.00 萬hm2）。

樞紐工程主要有主壩、左副壩、右?guī)彀?、溢洪道、放水系統(tǒng)等建筑物組成。主壩為粘土心墻砂礫石壩，壩頂高程為4 581.20 m，最大壩高11.90 m，壩長120.00 m，壩頂寬6.00 m，上游護(hù)坡采用鋼筋混凝土，下游護(hù)坡采用干砌石；副壩位于主壩左側(cè)，為高噴混凝土防滲墻砂礫石壩，最大壩高3.90 m，壩長578.00 m，上下游護(hù)坡均采用干砌石；右?guī)彀堕L150.00 m，上游護(hù)坡采用干砌石。溢洪道采用開敞式，總長321.50 m，設(shè)計下泄流量為15 m3/s。放水系統(tǒng)包括引渠、啟閉機(jī)室、放水洞、消力池、放水渠，放水洞設(shè)計放水流量為40 m3/s，放水渠總長405.00 m。

2 大壩存在的問題

沖巴湖水庫大壩于1986 年進(jìn)行勘測設(shè)計，1989 年竣工并投入運(yùn)行。由于當(dāng)時受資金的限制，勘測工作量不足，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，未考慮防洪庫容，水庫各建筑物不滿足規(guī)范要求，加之維護(hù)、檢修工作跟不上，水庫上游壩面局部沉陷、架空，壩頂淺層縱向貫通裂縫逐年增大、下游壩面局部變形和破壞，壩肩繞壩滲漏，放水系統(tǒng)、翼墻、洞身及消力池等建筑物破壞嚴(yán)重，溢洪道存在冰凍破壞和滲漏險情，庫岸淘刷滲漏嚴(yán)重，管理與觀測設(shè)施缺乏。2000 年9 月開始進(jìn)行除險加固，2002 年初驗收并投入正常運(yùn)行。

除險加固后，沖巴湖水庫已正常運(yùn)行近20 年，由于長期反復(fù)經(jīng)受冰推、凍脹、浪淘作用，目前水庫左副壩、右?guī)彀队娓善鍪o(hù)坡（主壩左右兩側(cè)）局部松動、錯位、隆起、沉陷。

3 大壩迎水面修復(fù)設(shè)計

3.1 基本資料

庫區(qū)最大風(fēng)速為29.60 m/s，多年平均最大風(fēng)速為23 m/s，風(fēng)區(qū)長3 000 m。庫區(qū)最高氣溫為15 ℃，最低氣溫為-30 ℃。最大凍土深度為1.60 m，湖面結(jié)冰厚20~40 cm，結(jié)冰期為每年10 月底至次年3 月底。日光輻射強(qiáng)烈，日照時間長，多年平均日照3 190 h。湖面蒸發(fā)強(qiáng)度大，多年平均水面蒸發(fā)1 456 mm。冬季風(fēng)沙大，持續(xù)時間長，空氣干燥，相對濕度小，年均相對濕度為43%。

根據(jù)國家地震局編制的國家標(biāo)準(zhǔn)GB 18306-2015《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（1/400 萬），工程區(qū)地震動峰值加速度為0.20 g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅷ度。

3.2 原則

1）安全可靠、就地取材、節(jié)省投資和工藝簡單。

2）考慮壩面美觀，并與周圍坡面相協(xié)調(diào)。

3）保持原壩坡坡比，不破壞壩體結(jié)構(gòu)，不侵占水庫庫容。

3.3 方案

大壩迎水面護(hù)坡形式有鋼筋混凝土板、干砌石、漿砌石、混凝土預(yù)制塊等，但該工程為大壩迎水面的局部破壞修復(fù)，考慮到大壩迎水面的完整性、與周圍坡面的協(xié)調(diào)性及施工的便利性，沖巴湖水庫左副壩、右?guī)彀队孀o(hù)坡修復(fù)仍采用原設(shè)計方案，即干砌石護(hù)坡。

3.4 護(hù)坡厚度復(fù)核計算

根據(jù)SL 274-2001《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》，大壩迎水面干砌石護(hù)坡在最大局部浪壓力作用下的護(hù)坡直徑計算公式：

式中：D——石塊的換算球形直徑，m；D50——石塊的平均粒徑，m；Kt——隨坡率變化的系數(shù)；ρw——水密度，t/m3，取1 t/m3；ρk——塊石密度，t/m3，取 2.65 t/m3；m—— 壩 坡 的 坡 度 系 數(shù) ；hp——累計頻率為5%的波高，m；Lm——平均波長，m；t——護(hù)坡厚度，m。

波浪的平均波高和平均波周期采用莆田試驗站公式計算：

平均波長Lm按下式計算：

式中：g——重力加速度，取9.81 m/s2；hm——平均波高，m；W——計算風(fēng)速，m/s，正常運(yùn)用工況采用多年平均最大風(fēng)速的1.5 倍，為34.50 m/s，非常運(yùn)用工況采用多年平均最大風(fēng)速，為23.0 m/s；Hm——水域平均水深，m；D——風(fēng)區(qū)長度，m；Tm——平均波周期，s；H——壩迎水面前水深，m。

干砌石護(hù)坡厚度計算結(jié)果見表1。

表1 干砌石護(hù)坡厚度計算結(jié)果表 m

由計算結(jié)果可得，沖巴湖水庫左副壩、右?guī)彀队娓善鍪o(hù)坡厚度在最大局部浪壓力作用下最大為0.328 m，與原設(shè)計厚度0.35 m 基本相同，故修復(fù)設(shè)計采用的干砌石護(hù)坡厚度仍為0.35 m。

3.5 護(hù)坡修復(fù)設(shè)計

將左副壩、右?guī)彀队嬉哑茐牟课坏母善鍪跋虏糠礊V層、墊層及無紡布拆除，局部沉陷部位回填砂礫石并壓實，壓實后的相對密度不低于0.75。按原設(shè)計坡比1∶3.5（右?guī)彀队嫫卤?∶4）修整后，采用35 cm厚干砌石防護(hù)，干砌石下依次鋪設(shè) 10 cm 砂礫石墊層、400 g/m2無紡布、30 cm 砂礫砂反濾層。反濾層分3 層，每層厚10 cm，從下至上第一層粒徑d<2 mm，第二層粒徑2 mm≤d≤20 mm，第三層粒徑20 mm

圖1 大壩迎水面干砌石護(hù)坡修復(fù)設(shè)計典型剖面圖 （高程：m）

4 結(jié)語

沖巴湖水庫工程除險加固后已運(yùn)行近20 年，為確保水庫大壩運(yùn)行安全，保障下游人民群眾的生命及財產(chǎn)安全，對已破壞的邊坡進(jìn)行了修復(fù)。工程區(qū)海拔超過4 500 m，地震基本烈度為Ⅷ度，大壩迎水面修復(fù)設(shè)計以大壩迎水面的完整性、與周圍坡面的協(xié)調(diào)性及施工的便利性為原則，采用干砌石防護(hù)。修復(fù)中充分利用拆除的塊石，就地取材，工藝簡單、節(jié)省投資。