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溧陽(yáng)某抽水蓄能電站位于江蘇省溧陽(yáng)市境內(nèi)，工程樞紐由上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房及開(kāi)關(guān)站等組成。上水庫(kù)利用龍?zhí)读謭?chǎng)伍員山工區(qū)2條較平緩的沖溝在東面筑壩成庫(kù)，主要建筑物由1座主壩、2座副壩、庫(kù)岸及庫(kù)底防滲體系統(tǒng)組成。上水庫(kù)正常蓄水位291.00m,死水位254.00m,調(diào)節(jié)庫(kù)容1195.9萬(wàn)m3,水庫(kù)面積0.388km2。主壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程295.00m,壩頂寬度10m,最大壩高165.00m(壩軸線處)，壩頂長(zhǎng)度1111.45m,上游面坡比為1：1.4，下游面綜合坡比為1：1.45,2座副壩分處水庫(kù)南北兩側(cè)埡口處，均為混凝土面板堆石壩，最大壩高分別為59.6m和51.6m；上水庫(kù)的防滲體系由擋水大壩和庫(kù)岸的鋼筋混凝土面板、庫(kù)底開(kāi)挖和石渣回填后上覆的土工膜防滲體系組成。環(huán)庫(kù)軸線總長(zhǎng)（含壩頂部分）2417.05m。

一.防滲結(jié)構(gòu)

.混凝土防滲面板

庫(kù)岸采用鋼筋混凝土面板防滲，面板承受最大水頭約48m,厚度0.40m,面板下鋪0.8m厚的碎石墊層。為保證墊層施工，確定庫(kù)岸開(kāi)挖邊坡坡比為1：1.4，混凝土面板施工前，墊層表面用厚50mm碾壓砂漿保護(hù)。面板配筋主要是承受混凝土溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力。在面板中部設(shè)置一層雙向鋼筋，每向配筋率0.4%，面板混凝土含鋼量約85kg/m3。

面板下碎石墊層厚80cm,其作用之一支承面板，并將其上的水荷載傳遞到基巖，其次是及時(shí)排走面板的滲漏水，要求采用下水庫(kù)開(kāi)挖的新鮮凝灰?guī)r料加工而成。墊層按排水

料設(shè)計(jì)，最大粒徑80mm,小于5mm粒徑的顆粒含量25%~35%，小于0.1mm粒徑的顆粒含量小于5%，不均勻系數(shù)大于30，連續(xù)級(jí)配。級(jí)配包絡(luò)線、填筑標(biāo)準(zhǔn)與大壩墊層料相同。

二..土工膜防滲體下部填渣區(qū)設(shè)計(jì)

庫(kù)底回填石渣采用上水庫(kù)庫(kù)盆開(kāi)挖的強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖料，要求最大粒徑800mm,分層碾壓，碾壓后設(shè)計(jì)干容重不小于21.5kN/m3,孔隙率不大于20%，碾壓層厚80cm,灑水10%，碾壓6~8遍，滲透系數(shù)控制在10-2~10-1cm/s?？拷髩沃鞫咽w10m范圍內(nèi)按下游堆石料標(biāo)準(zhǔn)填筑。在回填石渣前，應(yīng)先清除庫(kù)底腐殖土、覆蓋層，全風(fēng)化巖等，沖溝溝底部位先鋪設(shè)一層2.0m厚的排水褥墊后再進(jìn)行回填碾壓。根據(jù)蓄水期庫(kù)底沉降等值線分布圖，采取預(yù)留沉降超高措施，增加了土工膜的鋪設(shè)長(zhǎng)度，避免土工膜在蓄水期因沉降產(chǎn)生過(guò)大的拉伸變形，以及因局部不均勻沉降產(chǎn)生剪切破壞。

防滲體頂部高程為248.00m,防滲體由上至下依次為：0.3m厚碎石保護(hù)層（采用土工布袋裝)、500g/m2土工布、1.5mm厚HDPE土工膜、500g/m2土工布、三維復(fù)合排水網(wǎng)(1300g/m2)、5cm厚砂層、0.4m厚碎石下墊層、1.3m厚過(guò)渡層。

(1)土工膜選材及其基本性能。工程防滲層的面積大，參考國(guó)內(nèi)外渠道防滲、海岸防護(hù)、土石壩等工程應(yīng)用土工合成材料的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)盡量減少接縫，經(jīng)向廠家了解，聚乙烯(PE)土工膜生產(chǎn)幅寬可達(dá)6.1m,經(jīng)比較后選用1.5mm的HDPE土工膜。

由于該工程為抽水蓄能電站，對(duì)于上水庫(kù)防滲要求嚴(yán)格，防滲體的成功與否對(duì)于上水庫(kù)和地下廠房正常運(yùn)行非常重要，因此，在土工膜選材時(shí)對(duì)于物理力學(xué)性能指標(biāo)的要求從嚴(yán)選用。

(2)土工膜厚度選擇。土工膜厚度直接影響工程質(zhì)量，從減少滲漏、避免施工破損、水壓擊穿、地基變形、撕裂土工膜等方面要求，其必須有一定厚度。土工膜厚度增加1倍，土工膜的價(jià)格僅增加15%~20%，而土工膜的投資又僅占土工膜防滲層投資中的20%~40%。因此，在其他條件允許的情況下，采用較厚的土工膜，有利于提高防滲效果和耐久性。

根據(jù)土工膜厚度計(jì)算成果，綜合考慮各種因素，選擇厚度為1.5mm的HDPE膜。

(3)土工膜防滲層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。土工膜防滲結(jié)構(gòu)由下支持層、土工膜防滲層、上保護(hù)層組成。

1)下支持層。土工膜防滲體下支持層應(yīng)滿足以下功能：①具有一定的承載能力，以滿足施工期及運(yùn)行期傳遞荷載的要求；②有合適的粒徑、形狀和級(jí)配，限制其最大粒徑，避免在高水壓下土工膜被頂破；③保證土工膜下的排水通暢；④庫(kù)底碾壓石渣和土工膜之間的填筑料粒徑應(yīng)逐漸過(guò)渡，滿足層間反濾關(guān)系，以保證滲透穩(wěn)定。根據(jù)《聚乙烯(PE)土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范》(SL/T231一1998)要求，土工膜應(yīng)鋪設(shè)在密實(shí)的基礎(chǔ)上，層面應(yīng)平整。與膜接觸的表面宜為碾壓密實(shí)的細(xì)土料層、細(xì)砂層或混凝土層。根據(jù)可研階段現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)成果，土工膜下支持層為級(jí)配砂墊層時(shí)，上部施工對(duì)土工膜的損傷相對(duì)較少，因此下部墊層推薦采用級(jí)配砂墊層。根據(jù)以上因素，土工膜下支持層自上而下依次為：20cm級(jí)配砂墊層、40cm級(jí)配碎石墊層、130cm厚過(guò)渡層。級(jí)配砂墊層過(guò)篩，不得有粒徑超過(guò)4mm的碎石。

2)土工膜防滲層。工程防滲要求較高，采用的土工膜厚度較大，若選用復(fù)合土工膜，在膜布熱復(fù)合后，兩側(cè)未復(fù)合預(yù)留連接部位會(huì)有嚴(yán)重的折皺現(xiàn)象，從而影響土工膜的接縫焊接質(zhì)量；此外，復(fù)合土工膜中膜本身的質(zhì)量也不如光膜，表面缺陷也多于光膜。因此，土工膜防滲層選用厚度1.5mm的HDPE膜。土工膜寬度的選擇應(yīng)使膜在施工時(shí)接縫最少，盡可能選用較大的幅寬，參照泰安抽水蓄能電站經(jīng)驗(yàn)，土工膜寬度采用7m。

3)上保護(hù)層。為使土工膜表面避免紫外線照射、高低溫破壞、生物破壞和機(jī)械損傷等，土工膜上部應(yīng)設(shè)置保護(hù)層，保護(hù)層為0.3m厚碎石鋪蓋。為減少上部保護(hù)層施工對(duì)土工膜的損傷，先在土工膜上鋪設(shè)一層500g/m2土工布，然后在土工布上以土工布碎石袋進(jìn)行壓覆。

(4)土工膜防滲層滲漏量。土工膜防滲層的滲漏量由兩部分組成：由于土工膜本身滲透產(chǎn)生的滲漏量和施工中產(chǎn)生的土工膜缺陷引起的滲漏量。經(jīng)計(jì)算，庫(kù)底土工膜本身滲漏量約為62m/d,土工膜缺陷滲漏量為726m3/d,±工膜總滲漏量為788m3/d,滲漏量較小。

三.土工膜周邊錨固設(shè)計(jì)

(1)接縫及松弛量。土工膜的接縫設(shè)計(jì)應(yīng)使接縫數(shù)量最少，且平行于拉應(yīng)力大的方向；接縫設(shè)在平面處，避開(kāi)彎角。HDPE膜接縫采用焊接工藝連接，焊接搭接寬度宜為12cm。焊接接縫抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于母材強(qiáng)度，在訂貨時(shí)要對(duì)廠家提出留邊和長(zhǎng)度要求，以利焊接。

為協(xié)調(diào)土工膜防滲體與下庫(kù)底堆渣、面板和岸坡等連接部位的變形，平面上應(yīng)留有一松弛度，且在轉(zhuǎn)折處預(yù)留褶皺裕度。土工膜應(yīng)松弛鋪設(shè)，釋放應(yīng)力，避免因長(zhǎng)期應(yīng)力或反復(fù)應(yīng)力作用下，使聚合物產(chǎn)生蠕動(dòng)或疲勞而失去強(qiáng)度，進(jìn)而變薄或破裂。

(2)土工膜與面板連接板和庫(kù)底觀測(cè)廊道連接設(shè)計(jì)。

(3)土工膜與上水庫(kù)進(jìn)（出）水口連接設(shè)計(jì)。土工膜與上水庫(kù)進(jìn)（出）水口連接采用庫(kù)底開(kāi)挖區(qū)，采取庫(kù)底開(kāi)挖區(qū)和回填區(qū)邊界相同的分隔措施，在垂直庫(kù)底排水觀測(cè)廊道的方向按合適寬度將開(kāi)挖區(qū)的排水再次分成8個(gè)小區(qū)。在每一排水區(qū)的過(guò)渡層底部，垂直排水觀測(cè)廊道的方向鋪設(shè)排水主管(·200mm),再在垂直主管方向鋪設(shè)排水支管(6100mm),主、支管間距15m。排水主管匯集開(kāi)挖區(qū)的滲漏，直接排入滲水廊道。庫(kù)底回填區(qū)滲漏水易于垂直下滲，分區(qū)難以達(dá)到有針對(duì)檢修的目的，故不再分小區(qū)。排水管設(shè)置位置、管徑等同庫(kù)底開(kāi)挖區(qū)。滲漏水下滲后經(jīng)過(guò)大壩底部排水區(qū)匯集到壩腳外量水堰。

四.排水觀測(cè)廊道

排水觀測(cè)廊道沿庫(kù)周底部布置，以便排走滲漏水和檢測(cè)滲漏情況。在南、北兩岸設(shè)出口，出口處設(shè)集水井，集水井處設(shè)泵站，用泵將滲漏水抽回庫(kù)內(nèi)。排水觀測(cè)廊道為城門(mén)洞型，斷面尺寸2.0m×2.5m(寬×高)，為槽挖后混凝土現(xiàn)澆而成，混凝土標(biāo)號(hào)為C25、W10、F150。在每一個(gè)排水區(qū)都有排水管通至排水廊道。

水庫(kù)運(yùn)行情況

主體工程于2011年4月開(kāi)始建設(shè)，上水庫(kù)主副壩于2014年3月填筑完成，庫(kù)周及庫(kù)底防滲體系工程于2015年5月基本施工完成。上水庫(kù)于2015年12月15日開(kāi)始蓄水，2016年5月底蓄水至死水254.00m,7月13日蓄水至270.50m:7月13日凌晨，發(fā)現(xiàn)上水庫(kù)庫(kù)水位出現(xiàn)明顯異常降落現(xiàn)象，隨后及時(shí)利用具備運(yùn)行條件的6號(hào)機(jī)組發(fā)電過(guò)流，將上水庫(kù)水下放至下水庫(kù)，7月20日上水庫(kù)基本放空。經(jīng)對(duì)上水庫(kù)放空檢查，發(fā)現(xiàn)上水庫(kù)1號(hào)進(jìn)出水口塔南側(cè)塔筒周圈存在集中滲漏點(diǎn)，2號(hào)進(jìn)出水口塔東南側(cè)塔筒周圈存在部分土工膜穿孔撕裂現(xiàn)象。經(jīng)分析，井筒回填區(qū)的不均勻沉降是導(dǎo)致土工膜沿井筒連接板周圈撕裂破壞的主要原因。土工膜防滲結(jié)構(gòu)經(jīng)修復(fù)，目前運(yùn)行正常。