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抽水蓄能水库防参技术

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抽水蓄能电站库盆防渗技术的探讨

丁学琦中国水电顾问有限公司北京关键词防渗库盆全库封闭防渗灌浆帷幕抽水蓄能电站摘要抽水蓄能电站上库库盆防渗关系到工程的正常运行但当需要全库封闭防渗时不但技术复杂而且造价昂贵通过对国内工程设计和实践的分析建议加强水文地质水量平衡和经济分析以选择合宜的库盆防渗方案对各种库盆防渗技术及其宜进一步深入解决的问题进行了探讨建议在高陡库岸条件下推荐采用灌浆帷幕封闭库岸的防渗结构中图分类号文献标识码抽水蓄能电站上库一般缺乏天然径流依靠电力抽蓄因此都重视防止水库的渗漏当存在不利

的地形地质等条件而需要采用全库封闭防渗工程时不但技术复杂而且造价昂贵据近期几个在建和拟建的抽水蓄能电站设计概算统计此类上库工程的建筑费用多占全部枢纽工程建筑费用的比重较大因此探讨如何选用经济合理的防渗方案极有现实意义库盆防渗的目的与要求

减少库水渗漏减少库水外渗的目的是共同的设计者的任务是在具体工程情况下选择防渗措施与允许渗漏量相匹配的经济方案为此应做好以下几项工作

查明库区水文地质情况并进行深入分析和区

划抽水蓄能电站上库多建于山颠沟谷既无径流且由于地形岩性风化构造等作用往往地下水位远低于库底渗流垂直向下渗漏需要封闭渗漏通道或采用全库盆防渗措施当库周确有地下水时渗流将沿地形地质缺陷处逸出与地面径流河道上建库一样地下水位高于水库蓄水位时不会渗漏低时垂直防渗结构将起防止连接隔水层时或减少绕渗时渗漏的作用因此查明库区水文地质条件必要时分段细划水文地质单元是选择库盆防渗措施的重要前提如浙江溪口抽水蓄能电站水源来自上库上库由原有水库改建仅对左岸风化班岩岩脉横切山脊部分进行局部帷幕灌浆江苏沙河抽水蓄能电站水源来自下库上库库周地下水位较高亦

仅对库岸垭口及单薄山脊地下水洼槽进行局部帷幕灌浆山东泰安抽水蓄能电站上库以库址谷底分界两侧各是一个独立的水文地质单元左侧库周地下水位高于水库水位右岸山脊转薄且有冲沟及多条裂隙密集带横切库周地下水位低且发电系统为首部开发库厂之间无隔水层厂房埋藏很深运行后厂区防渗排水将降低地下水位水库可能有垂直向渗漏因此初步设计阶段采用了右侧半库封闭防渗方案

进行水量平衡和经济分析

库盆防渗的各种措施减少渗漏的程度存在差异费用相差悬殊宜进行枢纽整体水量平衡比较抽水费用与防渗工程投资并进行经济分析以选择合适的防渗措施如江苏沙河抽水蓄能电站利用原有的沙河水库作为下库沙河水库水量丰沛蓄能收稿日期作者简介丁学琦男山东蓬莱人教授级高工原水利水电规划设计总院副院长长期从事水利水电勘测设计管理工作水力发电年第期电站仅占用其水位差的库容上库渗水仍汇集于下库因此即使上库防渗措施简易而导致少量漏水也是经济合理的渗漏量的准确计算比较困难为概略对比各防渗体的渗漏量按抽水蓄能电站一般情况假定上库为垂直渗漏平均水头相对于库底排水廊道采用一般设计上的渗透系数列见表仅资对比表低渗压下不同防渗体渗漏量对比防渗体材料渗透系数防渗体厚度渗透梯度渗漏量万弱风化岩石断裂带粘土钢筋混凝土面板沥青混凝土面板土工膜注垂直渗漏未计接缝局部集中损伤等的附加渗漏量防止地基恶化抽水蓄能电站上库库盆往往存在不利岩层和缓倾软弱夹层等渗水长期影响可能使其软化和冲蚀

从而恶化库岸和坝基稳定条件这也是选择库盆防渗型式时要考虑的重要因素采用适当的防渗措施

是一个需要深入研讨的课题有的推荐采用两层防渗措施如沥青混凝土复式面板库盆防渗体表层和

底层用两种防渗材料等两层防渗措施虽然比较保

险但也带来施工复杂造价较贵和检查不易等缺陷

借鉴已建一般水库工程运行实践如江西上犹江水电

站和甘肃盐锅峡水电站坝基都存在缓倾软弱夹层经

一般基础处理灌浆排水后经多年运行取样检查未见夹层泥化现象不像估计的那么严重若沿夹层

等确有渗流存在建议尚可比较在采用一般单层护面

防渗措施后在坝或岸坡轴线前设置垂直排水幕至

深层滑动极限深度的措施

几种防渗措施的技术问题探讨

沥青混凝土面板

近几十年来随着抽水蓄能电站的发展当库盆

需要全库防渗时国内外多采用沥青混凝土面板其

突出优点是不留永久分缝浑然一体适应变形能力

相对较强渗漏量较少在基础条件均匀和保证施工

质量的情况下

有的工程经运行观察甚至没有发现

漏水

近代采用专用设备和简式断面施工亦不复

杂

由于沥青混凝土面板要求边坡较缓

一般为

对具有高陡库岸的工程不能采用另外还需注意以下几方面的问题当基础软硬衔接

和库岸库底连接处应力应变梯度集中时虽一般可将

沥青混凝土面板局部加厚加强但仍应重视有开裂的

可能需对该处基础开挖形式和回填质量提出技术要求蓄能电站上库日间多为满库但夜间水位削

落气温降低有的存在冻断裂缝问题宜进一步研究采用改性沥青当前国内仅建成由国外公司施工

的天荒坪上库其造价较高亟待国内从合作入手掌

握此项施工技术降低造价

钢筋混凝土面板近些年来钢筋混凝土面板堆石坝在国内外都有飞速的发展对混凝土面板防裂和适应大变形的分

缝止水结构已有许多科研成果及工程经验施工技术已成熟配套国内已建工程观测到的大坝渗漏量一般为万但用于全库盆防渗的工程

国内仅有十三陵抽水蓄能电站国外也不多见

十三陵抽水蓄能电站上库观测到的全库渗漏量远小

于前述单独大坝工程可能是由于以下原因面板包括库底置于基岩接缝变位小止水比较考究

坝虽高由于与库底封闭渗压水头不高经几次检修后主要缺陷已经修补且运行后有淤泥充填面板表面需要研究的问题是防止混凝土面板裂缝及

其冻涨破坏十三陵抽水蓄能电站上库库岸混凝土

面板受基础约束等原因裂缝较多经修补后从其渗漏情况分析一是运行初期渗漏集中在进水口及前池区多来源于施工质量缺陷后期虽渗量趋于减

少但全库各区均见渗漏二是渗漏冬季大夏季小

笔者初步认为渗漏主要来自面板裂缝抽水蓄能

电站水位削落频繁夜间严寒面板裸露如裂缝中存

水冻涨则十分不利因此在寒冷地区宜研究采用纤维混凝土面板或面板表面保护等措施以延长面板

寿命混凝土面板坝虽可以坝坡陡些但库岸由于

风化等原因往往仍需较缓边坡在有局部陡岸岸坡

时可以研究采用局部回填加以改造在大范围高陡

岸坡时有的采用陡坡混凝土护面这时其设计和工

艺已不属于混凝土面板坝范畴宜按混凝土结构设

计诸如用纵横缝分为块体加大配筋插筋锚固做

好分缝止水建立面板后可靠的排水体系等此时高

边坡开挖及骤降条件下面板稳定问题比较突出造价

较高

库底水平铺盖

抽水蓄能电站上库削落深度受水泵水轮机水头

变幅的限制而大坝拦断沟口坝高较高死水位一般丁学琦抽水蓄能电站库盆防渗技术的探讨远高于库底当需做全库盆防渗时多将死库容除进水口留有前池外用石渣回填如山东泰安河南宝泉和保留原沟底覆盖层如天荒坪在库底做防渗铺盖这种处理优点很多减少渗漏水头和防渗面积减少渗漏量减少弃渣外运方便大坝和库盆施工投资较少工期较快更主要的是可以便于死水位以下护面工程的检查和维修检查时不需另设放空水库的设施回蓄时不需考虑抽水的措施而现有工程运行证明库盆护面工程的检查和维修是不可避免的但因此带来库岸护面与库底铺盖接缝的连接问题库底覆盖层结构复杂回填料源及铺填也难以过高要求加之库底沟谷交错填料软硬相间不均匀变形较大尤以岩坡坡脚为甚同时验算表明大坝和库岸坡脚张拉应力应变比较集中钢筋混凝土面板设于库底需分割为较小块体接缝很多比较复杂用于岸坡坝坡与水平铺盖衔接虽然混凝土的极限拉伸有限但设有周边缝或加连接板可将集中应力应变由分缝分散吸收调整是其优点沥青混凝土虽然极限抗拉应变高些但因面板很薄容易拉穿形成裂缝对衔接处基础的体形和变模要有合适的要求传统的粘土铺盖虽其极限抗拉应变稍低于沥青混凝土沥青混凝土一般为粘土一般为但铺土厚度较大表面开裂后拉应变急剧削减不易拉穿同时设计垫层符合反滤原则即使开裂贯穿每可自愈因此应是首选方案蓄能电站多建于城市近郊甚至旅游圣地取土困难如山东泰安蓄能电站采用土工膜铺盖土工膜在水利水电工程上的应用近来有很大的发展但大型蓄能电站工程库底面积巨大因此除一般技术外尚有一些问题有待于研究深化土工膜的保护措施库底土工膜已埋藏于水下无日晒和冰冻问题保护层的作用在于防止局部锐物损伤和压重抵抗水位变动时的渗水反压和气体上浮采用细砂和碎石两层保护极不便于检查维修时的清除和恢复两层料将混合如用泡沫塑料代砂可能更为简便土工膜渗漏监测大面积土工膜分区监测才能方便维修如采用国内已开始引进的光纤测漏技术设想结合大面积土工膜的分区定位敷设网格状用钢钎插入垫层中固定的塑料板条作为分区边界区内土工膜下设置蛇形测漏光纤以分区量测漏水排气设施大面

积土工膜铺设时的空腔及垫层和堆渣渗水后挤出的气体将顶托土工膜除压重外尚需排气设施排气阀比较复杂且易造成渗水弱点设想可在敷设的上述网格状塑板中再设通气管并通入排水廊道以形成排气系统以上当属设想细部有待于深入研究和实践

库岸封闭帷幕加库底铺盖笔者曾建议采用库岸封闭帷幕加库底铺盖以形成全库防渗方案见图此方案曾在山东泰安抽水蓄能电站上库防渗设计中参与比较经比较此方案与库岸采用钢筋混凝土面板方案在库底铺盖采用相同的防渗型式下投资相当略省特别在库岸为高陡边坡时不仅投资较省山西西龙池抽水蓄能电站下库防渗设计的方案比较结果也说明了这一点而且此时与高陡边坡混凝土护面比较具有以下优点库岸可基本维持原有天然边坡不需做大削坡和库岸整治只做环湖公路如有局部不稳岩体采用一般加固排水即可避免高陡边坡开挖和骤降条件下混凝土护面面板稳定的复杂工程利用环湖公路和库底铺盖与库岸衔接平台进行露天灌浆和维修钻孔不深施工简便质量易于保证当库底有埋藏不深的隔水层且库岸局部断裂密集渗漏带易于表面局部封闭时底部倾斜帷幕可以省去图库岸帷幕加库底铺盖防渗方案示意

有关工程在方案比选中都担心帷幕防渗的可靠性对此尚可商榷灌浆帷幕是水利水电工程中惯用的常规防渗措施近年来对各种地质条件下对应的灌浆工艺材料和设备已有许多成熟的科研成果和工程实践特别是抽水蓄能电站的上库多属帷幕不深水头不高只要认真施工防渗效果应该能得到保证众多大坝多年观测帷幕防渗效果良好而且不论那种防渗方案都有其优缺点和适用条件因此笔者在建议特别在高陡库岸岸坡防渗且对防渗要求极高时可考虑选用库岸封闭帷幕方案水力发电年第期

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抽水蓄能电站上库防渗墙孔位设计标准

抽水蓄能电站上库防渗墙孔位设计标准

抽水蓄能电站上库防渗墙孔位设计标准

参照《抽水蓄能电站设计导则》（DL/T 5028-2005）条文说明8.2.3条提供的参考值，日渗漏量可控制在不大于1/5 000~1/2 000的总库容范围内。鉴于本工程上水库防渗的重要性，取上库日渗漏量控制在小于蓄水库容的1/5 000。

库岸坡（包括主坝）面板标准块宽度为16m，坝肩及岸坡转折处适当加密。库底面板标准块为16m x24（20）m，顺岩脉及断层破碎带走向长度24（20）m，垂直岩脉走向宽度为16 m。原则上趾板每12~15 m、连接板每16 m设一道伸缩缝，伸缩缝尽量设在地基条件及结构型式有变化处。

1 防渗面板基础

按照世界银行特咨团建议和设计要求，对库底及库岸开挖时形成的起伏差超过30 cm的部位，采用C20常态混凝土或干贫混凝土回填，控制防渗面板基础底面起伏差不大于30 cm。

1.1 库底防渗面板基础

库底防渗体系的结构从上至下依次为：40 cm厚C25钢筋混凝土防渗面板、2 cm厚碾压砂浆、28 cm厚反滤料和70 cm厚排水料（PVC排水管200 mm，间距25 m）。

为排除防渗面板的下渗水流，在防渗面板下设计有排水垫层。排水垫层厚70 cm，要求石料新鲜、级配良好，渗透系数k>1x10-2cm/s，排水层底部设置PVC排水管，使渗漏水能顺利排除。排水管直径200 mm，间距25 m。另外根据特咨团专家建议，排水层与面板之间设置一层碎石反滤料，反滤层厚28 cm，反滤料同主坝过渡料。反层上铺2 cm厚M5碾压砂浆，以保证面板混凝土浇筑质量。

1.2 库岸防渗面板基础

库岸防渗体系的结构从上至下依次为40cm厚C25 钢筋混凝土面板、400 g/m土工布、1~1.5 kg/m2乳化沥青和30cm厚多孔混凝土。由于库岸开挖边坡较陡（1：1.4），排水垫层铺筑有困难，因此库岸排水层采用C10多孔混凝土，厚度30 cm。

2 防渗面板结构

振孔高喷技术在溧阳抽水蓄能电站下库土坝防渗中的应用

振孔高喷技术在溧阳抽水蓄能电站下库土坝防渗中的应用

第３９卷第３期　２０１３年３月　水力发电　

振孔高喷技术在溧阳抽水蓄能电站　

下库土坝防渗中的应用　

毛建平，陈亚坤　

（中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江杭州３１０００４）　

摘要：漂阳抽水蓄能电站下库土坝坝基防渗采取振孔高喷防渗墙形式。施工过程中，通过及时调整施工参数，成　功地保证了坝体填筑层的墙体厚度。试验检测结果表明，墙体外形尺寸规整、连续性好，渗透系数、抗压强度满足　

设计规范要求。　关键词：坝基防渗；振孔高喷技术；防渗墙；质量检测；下库土坝；溧阳抽水蓄能电站　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｊｅｔ　Ｇｒｏｕｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｓｅｅｐａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｅａｒｔｈ　Ｄａｍ　ｉｎ　Ｌｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　

ｏｆ　Ｌｉｙａｎｇ　Ｐｕｍｐｅｄ－ｓｔｏｒａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ＭＡＯ　Ｊｉａｎｐｉｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｙａｋｕｎ　（Ｓｉｎｏｈｙｄｒｏ　Ｂｕｒｅａｕ　１２　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３　１０００４，Ｚｈ￣ｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｊｅｔ　ｇｒｏｕｔｅｄ　ｃｕｔｏｆｆ　ｗａｌｌ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｅｅｐａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｄａｍ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｌｏｗｅｒ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｏｆ　Ｌｉｙａｎｇ　Ｐｕｍｐｅｄ－　ｓｔｏｒａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ．Ｆｏｒ　ｇｕａｒａｎｔｅｅｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｃｕｔｏｆ　ｗａｌｌ　ｉｎ　ｄａｍ　ｆｉｌｌｅｄ　ｌａｙｅｒ，ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｊｅｔ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ａｒｅ　ｔｉｍｅｌｙ　ａｄｊｕｓｔｅｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｕｔｏｆｆ　ｗａｌｌ　ｈａｓ　ａ　ｒｅｇｕｌａｒ　ｓｈａｐｅ　ａｎｄ　ｓｉｚｅ　ａｎｄ　ｇｏｏｄ　ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ．　

抽水蓄能电站工程上水库库盆清理及库盆防渗工程施工方案

抽水蓄能电站工程上水库库盆清理及库盆防渗工程施工方案

抽水蓄能电站工程上水库库盆清理及库盆防渗工程施工方

案

Ll概况

库盆工程包括库底清理、防渗处理，南库岸防渗工程，西北城口防渗工程，东南库岸及进出水口对岸防渗工程，上库公路工程。主要施工项目有土石方开挖、土石方填筑、锚筋支护、素喷、挂网混喷、面板混凝土、防渗土工膜、灌浆等。

1.2主要工程量

主要工程量表：

库盆清理及断层处理 万m3 181.3

库底粘土防渗 万m3 63.4

土工布（膜）铺设 万m2 17.16

库底混合料填筑 万m3 57.47

库岸垫层、过渡料填筑 万m3 0.87

库岸面板混凝土及断层混凝土浇筑 万m3 0.3

1.3库盆开挖

库盆开挖工程量比较大，开挖从2011年的12月1日至

2013年的11月30日结束，历时24个月。开挖按照设计的边坡进行，废弃料堆往弃渣场，可上坝的有用石料前期堆往中转料场，2012年10月份副坝开始填筑时，直接上坝。

开挖应自上而下进行，分梯段开挖，梯段（或分层）高度应根据爆破方式（如预裂爆破或光面爆破）、施工机械性能及开挖区布置等因素确定。垂直边坡梯段高度一般不大于10m,严禁采取自下而上的开挖方式。

随着开挖高程的下降，应及时对坡面进行测量检查以防止偏离设计开挖线，避免在形成高边坡后再进行处理。对于边坡开挖出露的软弱岩层和构造破碎带区域，必须按施工图纸和监理人的指示进行处理，并采取排水或堵水等措施。开挖边坡的支护应在分层开挖过程中逐层及时进行，并按施工图的要求进行超前加固支护，上层的支护应保证下一层的开挖安全顺利进行。库盆设计边坡轮廓面的开挖偏差：超挖应不大于20Cnb不允许欠挖。

具体开挖措施参照主坝边坡开挖。

L4库底、库岸填筑

1.4.1库岸反滤、垫层料填筑要求

库岸排水层料的最大粒径8cm,压实后层厚20Cnb用振动碾压实，设计干容重2L9kN∕m3,孔隙率W18.5%；库岸防护使用的填筑堆石料同主坝主堆石料；库岸反滤料同主坝反滤料。碾压前预留高于设计线的高度、碾压机具、碾压参数应由现场碾压试验最终确定。碾压后的基础表层应密实、均匀，并满足碾压保护后欠挖应小于5cm,超挖不超过IOcm的规定。压实后的库岸土坡（基）应尽早覆盖，铺筑反滤层和排水层，并在铺筑反滤层前喷洒除草剂。如不能及时覆盖则必须加以保护，防止施工机械破坏，并做好排水设施，以防雨水、地表水冲刷。对于深度大于IOcm的冲沟及人为造成的坑、槽，承包人应负责用同类材料回填修补，并维护至反滤层填筑。库岸反滤层、排水层应顺坡铺筑，宜用推土机或碎石摊铺机自下而上分层摊铺（靠近顶部范围也可自上而下摊铺），用斜坡振动碾分层碾压。

抽水蓄能电站地下工程施工风险分析与应对

抽水蓄能电站地下工程施工风险分析与应对

抽水蓄能电站地下工程施工风险分析与应对

抽水蓄能电站在现代电力系统中扮演着重要角色，尤其是在调节电力负荷、提升系统稳定性和实现能量储存方面。它的地下工程施工则往往蕴含了多种复杂的风险。在分析与应对这些风险时，既要从技术层面出发，也需要结合实际操作中的经验与教训。

在地下工程施工中，地质条件的多样性成为了风险识别的第一步。不同地区的土壤、岩石情况可能对施工进度和安全性产生直接影响。在典型情况下，地质勘探不足可能导致误判，进而引发塌方、涌水等次生灾害。因此，提前进行详细的地质勘探，采用精确的地质监测手段，为后续施工提供科学依据，是避免风险的有效方法之一。

施工过程中，环境变化同样不可忽视。自然灾害如暴雨、地震等，可能瞬间改变地下工程的施工环境。在设计和建设过程中，应在项目规划中纳入应急预案，从而在遇到突发情况时能迅速应对。例如，针对可能的洪水，可以设计合理的排水系统，以降低积水对施工的影响。

设备和人员的安全管理同样是风险控制的重要环节。地下施工环境狭窄、通风不良，常常会给工人带来安全隐患。因此，施工单位需对设备进行定期维护，确保其在良好的状态下运行。加强对人员的安全培训，提升工人的安全意识和应急处理能力，能极大地降低意外事故的发生频率。

施工期间，进度与成本的控制亦是风险管理的重要方面。在大型地下工程中，进度延误往往会使项目成本飞涨。因此，合理的施工计划、完善的资源配置及灵活的应变机制，都是确保工程按期交付的重要保障。借助现代信息技术，如BIM（建筑信息模型）等，可以实现对施工的动态监测和管理，提高整体施工的效率。

施工区域的水文条件对于地下电站的工程质量也存在直接影响。水位的变化会导致地下施工的安全性下降，同时对施工后的机组运行产生负面影响。为避免水文风险，施工单位应在施工前进行充分的水文勘测，设置必要的监测装置，实时掌握地下水位的变化，确保在关键阶段采取有效的排水措施。合理的施工计划可以避免在雨季等水文条件恶劣时进行高风险作业。