技术要点：渗控工程施工优化

大型抽水蓄能电站上水库一般在选定位置新建，而下水库大多利用现有水库进行改扩建，也有部分工程下水库是新建的，如西龙池、响水涧、洪屏等。

渗控工程是抽水蓄能电站新建水库的关键，尤其是上水库。为获得较大的水头，大型抽水蓄能电站上水库基本建在山峰上部，由沟谷或小盆地开挖填围而成。一方面由于无天然径流补给，由下水库抽上来的水很珍贵，必然要求上水库有良好的防渗功能，设计日渗漏量一般控制在总库容的0.02%～0.05%范围内。另一方面山峰上部地质条件差，如何确保防渗效果长期有效是一个重大技术难题，因为一旦防渗失效，不仅影响电站运行效益，更危及电站工程安全。

1.5.2.1　新建水库防渗方式

大型抽水蓄能电站库盆根据地质情况，按防渗范围分为全库防渗、局部防渗和不设防渗3类。其采用的防渗形式有单一防渗和联合防渗两种，单一防渗形式为所有防渗部位均采用同一种方式;联合防渗形式中有“库岸面板+垂直帷幕”和“库岸面板+库底铺盖”两种模式，库岸面板有沥青混凝土面板、钢筋混凝土面板，库底铺盖采用沥青混凝土、黏土铺盖、土工膜或土工膜黏土复合体等。

国外已建抽水蓄能电站中，近九成上水库库盆采用单一的全沥青混凝土防渗。国内则是因地制宜、形式多样，单一防渗形式的有天荒坪、西龙池、张河湾、呼蓄等上水库采用全沥青混凝土防渗，十三陵、宜兴等上水库采用全库混凝土防渗。采用联合防渗形式的更为普遍，宝泉采用库岸沥青混凝土+库底黏土铺盖，溧阳采用钢筋混凝土面板+库底土工膜黏土复合体，响水涧、仙居、文登、蒲石河、广蓄等采用钢筋混凝土面板+垂直帷幕，泰安、镇安采用库岸钢筋混凝土+库底土工膜联合防渗，洪屏采用库岸钢筋混凝土面板+垂直帷幕+库底土工膜黏土复合体。

渗控工程中，库底黏土铺盖、沥青混凝土、土工膜铺设、陡坡混凝土面板和长陡坡垫层料等技术是关键。

1.5.2.2　库底黏土铺盖填筑施工技术

宝泉抽水蓄能电站上水库采用黏土铺盖护底、沥青混凝土护岸与沥青混凝土面板坝相结合的全库盆联合防渗形式。库岸边坡为1:1.7，面积约16.52×104m2，沥青面板厚0.202m;库底黏土防渗面积约15.5×104m2，黏土铺盖厚4.5m，如图1-18所示。

针对库底黏土铺盖抵御垂直渗流等技术特性，创新解决了库底黏土铺盖填筑施工的分期分区、进料布料、组合碾压、纵横接缝、库岸接头等一系列技术难题，不仅保障了施工质量，而且大幅提高了施工效率，填补了国内库底黏土铺盖填筑施工的技术空白。

图1-18　库底黏土铺盖与沥青混凝土面板结合部断面图

(1)填筑区合理进行分期、分区，施工道路采用平面不交叉、上下层投影不重合的布置方式，并使用“后退法”布料，保证了施工质量，实现了大面积黏土铺盖快速施工。

(2)黏土铺盖施工分区纵横结合部预留斜坡面，坡面不陡于1:3.0，在相邻区段填筑时，坡面需进行取样检测，各项指标合格后，边打毛、边洒水、边铺料，并进行骑缝碾压。

(3)针对黏土铺盖水平防渗及工作面较大的特点，采用振动平碾碾压、振动凸块碾刨毛的组合碾压和层间结合面处理技术，提高了施工效率。

(4)黏土铺盖与库岸防渗体结合部施工采用振动平碾薄层(库底部位松铺35cm，结合部松铺25cm)静压，与库岸防渗体接触部分(接触线以内20cm范围)黏土采用薄层摊铺、隔层补压的施工技术，确保了施工质量。

(5)黏土铺盖与沥青混凝土面板结合部填筑前，先在沥青混凝土面板上涂刷1:1.1～1:1.5的浓泥浆，且涂刷高度与铺土厚度、涂刷进度与铺土强度基本一致，保证在黏土覆盖前泥浆保持黏性。

1.5.2.3　沥青混凝土施工技术

沥青混凝土面板具有防渗性能好、适变形能力强、可快速修补等优点，但对沥青、骨料质量要求较高，施工复杂、造价相对较高。沥青混凝土面板有复式和简式两种结构，复式结构由封闭层、面层防渗层、中间排水层、底层防渗层和整平胶结层组成，简式结构由封闭层、防渗层、整平胶结层组成。复式断面结构层次多、施工复杂、造价高，近期建成的工程多采用简式结构。宝泉上水库库岸沥青面板为简式结构，改性沥青玛蹄脂封闭层2mm、防渗层厚10cm、整平胶结层厚10cm，总面积16.6×104m2。

(1)沥青混凝土配合确定。

①沥青、骨料原材料选定，一般整平胶结层采用普通石油沥青，防渗层、加厚层和封闭层采用改性沥青，要根据当地气温和防渗要求进行试验比选;

②配合比试验，在设计配合比基础上拟定多组配合比，对其密度、孔隙率、渗透系数和斜坡流淌等项目进行试验，再优选择施工配合比。

(2)施工工艺。

沥青混凝土在90℃以上特别是超过110℃时，具有良好的可塑性和碾压施工性能。沥青混凝土面板施工工艺经过试验确定，其一般流程是:

①采用自动化沥青拌和系统拌制160℃以上的拌和料;

②保温运输车运至现场，摊铺机摊铺成一定厚度，并由摊铺机自带的振动碾进行预压;

③当温度降到110℃～130℃时，用振动碾碾压2～3遍达到设计要求密实度，当温度降到90℃～100℃时，对面板进行收光碾压，形成符合设计要求的面板结构。沥青混凝土斜坡铺料碾压如图1-19所示。

图1-19　库岸沥青混凝土面板施工示意图

(3)施工机械。

沥青混凝土拌和、运输、摊铺、碾压等都配置相应的专用施工设备;库岸沥青混凝土喂料小车、摊铺机和斜坡碾都需要在环库公路上布置牵引平台。

1.5.2.4　土工膜防渗施工技术

土工膜是一种以塑料薄膜作为防渗基材的防渗材料，其渗透系数小、防渗功能好。泰安、溧阳、洪屏等库盆防渗工程先后使用土工膜防渗。

洪屏抽水蓄能电站上水库土工膜防渗区面积约6.15×104m2，采用“两布一膜”结构形式防渗;黏土防渗区面积约2.45×104m2，采用3m厚黏土防渗。土工膜与黏土铺盖的搭接区域采用土工膜外延，黏土压覆的方式处理。洪屏土工膜防渗结构由下部支持层、土工膜防渗层及上部保护层构成。

(1)下部支持层施工。

下部支持层分开挖区和填筑区，起支撑层+辅助防渗层作用，主要技术指标为:压实度0.90～0.95，渗透系数小于1×10-5cm/s。开挖区系在原基础上开挖压实而成，施工时:

①彻底挖除承载力低的地基土，基础应碾压密实、层面应整平;

②去除支持层内的植物、腐殖土，防止其腐烂后产生气体，对土工膜产生顶托;

③支持层上有阴、阳角时，应修圆，其半径宜不小于0.5m;

④基础表面大于20mm的砾石要拣走，以防止土工膜被刺破;(www.xing528.com)

⑤振动碾分区压实达到设计要求。填筑区系开挖后分层填筑而成。

(2)土工膜施工。

土工膜施工按:运输就位→摊铺裁剪→焊接→周边锚固→质量检测程序进行。

①长直焊缝采用双焊缝，短焊缝及缺陷修补采用单焊缝，T形接头部位单面热熔挤压焊;

②土工膜与混凝土结构物的连接是关键部位，按检查清面、埋设螺栓、涂胶压膜、整平锚固工序施工;

③检测内容包括焊缝、焊接结点、破损修补部位、漏焊补焊及虚焊部位、前次检验不合格重新补焊部位。

(3)上部保护层施工。

洪屏上水库土工膜上部保护层，采用按2.5m×2.5m布设沙袋(25kg/个)压重，沙袋在区外装好运至铺膜区邻近部位，采用人工辅以轻型器具入位，避免伤及土工膜。运行期主要是深水保护方式。

(4)接头部位施工。

土工膜防渗区与黏土防渗区搭接部位，采用了黏土压覆土工膜的方式处理，接头部位结构如图1-20所示。

图1-20　土工膜与黏土防渗区接头部位结构图

施工流程为:齿槽混凝土浇筑→基础面涂刷泥浆→斜层黏土填筑→铺设土工膜→压覆黏土填筑→保护层填筑。

其中斜层黏土填筑是难点;为保护土工膜，压覆黏土填筑是重点。施工中，采用反铲斜层铺料、履带机械结合液压夯板压实，解决短斜坡薄层黏土施工难题。采用长臂反铲在齿槽上沿进行水平铺料，土工膜周边黏土采用液压夯板夯实与隔层碾压相结合，确保了土工膜防渗区与黏土防渗区结合部位的施工质量。

1.5.2.5　陡边坡混凝土面板施工技术

钢筋面板混凝土以其能适应较陡边坡，具有施工技术成熟、施工速度快、抗冲刷耐高温等优点，是抽水蓄能电站上下水库防渗的常用结构。钢筋面板混凝土常常用在堆石坝的上游边坡、库岸边坡或是整个库盆的面板防渗体系中。如仙游上下水库、仙居上水库、响水涧上水库、桐柏上水库、蒲石河上水库等，仅堆石坝采用了面板混凝土防渗;洪屏上水库、绩溪下水库等，除堆石坝外，部分库坡采用了面板混凝土;西龙池下水库，除大坝与库底采用沥青混凝土防渗外，库岸边坡均采用面板混凝土防渗;十三陵水库与宜兴上水库采用的是全库盆钢筋面板混凝土防渗，且十三陵水库是中国首次在抽水蓄能电站大规模采用钢筋混凝土全面防渗的工程。

钢筋面板混凝土的常采用无轨滑模施工技术，无轨滑模技术发展至今，已相对成熟了，在此仅介绍西龙池下水库库岸陡边坡情况下的面板混凝土滑模施工工艺。

西龙池下水库受地形条件限制，库岸面板边坡设计为1:0.75，已属较陡的面板边坡，在面板的滑模施工上，为有效抵抗混凝土的浮托力，理论上宜采用有轨滑模。但因库岸边坡由多个坡面组成，坡面与坡面相交区域所划分的面板条块，多以梯形块或三角块为主，有轨滑模在这些不规则条块中并不适用。所以尽管边坡较陡，仍然采用无轨滑模施工技术。但在1:0.75的库岸边坡上实施无轨拉模，所带来的问题是混凝土的浮托力难于克服，滑模配重不足时，滑模易因混凝土的浮托而“跑模”，配重太大时，卷扬机的牵引力过大，卷扬系统的安全难于得到保证。

通过无轨滑模的浇筑试验发现，在面板混凝土初始浇筑时，即在填充滑模体内所围成空腔过程中(如图1-21所示)，此时的混凝土浮托力N相对于其后续浇筑阶段要大得多。为此滑模就位后，可先在滑模两侧的岩石坡面上埋设锚杆，通过锚杆将滑模锁定，或在滑模上采用成捆钢筋配置足够的配重，再开始混凝土的浇筑施工。同时，对初始入仓的混凝土取样入试模，作为验证滑模是否具备起滑的依据，即在混凝土浇筑至滑模的顶部后，经手指按压并判断试模混凝土已接近初凝时，相应意味着滑模底部的混凝土已接近初凝，此时混凝土滑模体的浮托力应已明显减小，可以解除锚杆的锁定或卸除部分配重，进入常规起滑施工阶段。经试验验证，正常起滑阶段的滑模与配重的总重W沿面板宽度方向每延米不小于1.25t～1.3t，且每次的起滑行程以20cm～25cm、每小时提升行程60cm～75cm为宜。另在入仓的混凝土坍落度控制上，以30mm～40mm为宜，不得大于50mm。实践表明，坍落度大于50mm时，混凝土浮托力明显加大，极易“跑模”。

图1-21　无轨滑模起滑初期滑模受力分析示意图

综上，对于陡边坡面板的无轨混凝土施工，为确保滑模不“跑模”，且不明显增加卷扬机的牵引力，其施工要点有:

①初始锁定滑模(或加大配重);

②底部混凝土浇筑并待凝;

③解除锁定(或卸除部分配重);

④低坍落度入仓;

⑤模体小行程慢速滑升。

1.5.2.6　长陡坡库岸垫层料施工技术

垫层料是防渗层(混凝土、沥青混凝土)与承载体(坝体、库岸、库底)之间的过渡结构，支撑防渗层发挥表面防渗功能。

(1)施工特点。

库岸垫层施工，必须先开挖库岸成型，再铺料碾压，无法采用堆石坝的固坡跟进技术。与平缓部位或短坡相比，长陡坡库岸布料、加水和碾压施工难度大。长陡坡库岸垫层料施工，无法采用自卸车直接进料或推挖装机械转料铺料，皮带机布料存在移动困难、局部堆积和效率低下等重大缺陷。非平面部位碾压容易飘移，质量控制难。

(2)关键技术措施。

①布料。布料有两种方法，是采用牵引平台+摊铺机，施工可控，质量有保证，但成本很高;另一种是采用牵引平台+简易布料车，再辅以人工、机械相配合，施工可控、质量有保证且成本较低，宝泉、张河湾程均采用此方法。

②加水。一般在布料前对垫层料进行预洒水，摊铺完成后碾压前在坡面再次洒水，洒水量根据试验控制;坡面洒水由软式水管引水人工在现场自上而下喷洒。

③碾压。采用牵引平台+斜坡碾，库岸上端、下端及与结构物结合处等部位辅以液压夯板，碾压参数由试验确定。对非平面部位，斜坡碾步进以宽缘端控制，确保不漏压;布料时可酌情先初压精平，再进行碾压，防止飘移。

(3)施工案例。宝泉上水库库岸是1:1.7高陡边坡，坡长94m，坡面垫层料设计厚度0.6m，填筑后干密度不小于2.22g/cm3，孔隙率不大于19%，渗透系数不小于10cm/s～3cm/s。主要施工技术措施为:①牵引平台是自卸车(包头3303B型，自重19.83t，载重25t)加装一台卷扬机(JG4型，额定载荷40kW，容绳量340m，电机功率55kW)而成，牵引能力160kW，移动灵活方便，布料和碾压共用。

②简易布料车为自制的4m3小车，设计载重量6.8t、自重1.5t，小车前部为牵引端，后部设置卸料门;布料时由3m3装载机喂料，人工开启简易布料车出口闸门，出料强度及布料厚度由人工控制闸门开度进行灵活掌握。

③摊铺前对垫层料进行2%～3%预洒水，铺料(松铺厚度70cm)完成后，碾压前在坡面再次进行2%～3%表面洒水。

④垫层料采用10t斜坡碾碾压，采用“上振下静”碾压8遍，液压夯板辅助。