抽水蓄能電站上池防滲十三陵工程之后止水結(jié)構(gòu)的新發(fā)展

十三陵上池運行8年，接縫止水是成功的。與之前的工程比，其接縫止水最顯著不同之處有兩點，一是表層止水穩(wěn)定、獨立，二是中部采用復(fù)合GB橡膠止水帶。

十三陵表層止水由5mm厚的三元乙丙橡膠板和10mm厚的GB膠組成，梯形槽中的GB 作為安全余度。三元乙丙橡膠板是面板接縫止水的表層蓋板，具有良好的耐老化、耐高溫、耐低溫等性能，但不易與接縫處面板混凝土牢固粘接。利用GB材料的優(yōu)良性能，在工廠將厚3mm 的GB板復(fù)合到三元乙丙橡膠板上，形成表層止水復(fù)合板，并與貼在混凝土表面的厚7mm 的GB止水板聯(lián)合應(yīng)用，成為新型的表面止水結(jié)構(gòu)。其表面止水結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點：(1)其施工沒有干擾，質(zhì)量容易控制； (2)止水面為平面，水壓作用下容易壓緊，有利于防滲；(3)縫張開時，止水面受剪切作用，比受拉有利?，F(xiàn)場和室內(nèi)水壓實驗表明，止水效果良好。

上庫主壩面板周邊縫中部，設(shè)有一道橡膠止水帶。橡膠止水帶具有良好的耐寒性、變形性和抗老化性，但易在混凝土和止水帶之間形成滲漏通道。經(jīng)實驗研究采用新型橡膠止水帶，即在橡膠止水帶兩側(cè)齒間復(fù)合GB 條帶。它比常規(guī)橡膠止水帶具有如下優(yōu)點：(1) 延長滲徑；(2) 易被壓緊，GB 和新鮮混凝土粘接效果好；(3) GB 材料在混凝土干縮后及止水帶受力時可以密封滲漏通道，因此，避免了水通過混凝土與止水帶之間發(fā)生繞滲現(xiàn)象，提高了止水效果。大型模擬實驗表明，水頭達到63m ，面板接縫拉伸變位30.79mm ，剪切變位37.5mm 時，面板接縫不漏水。

用混凝土面板作全池防滲時，因分縫多，水位升降頻繁等，止水設(shè)計是關(guān)鍵技術(shù)之一，在寒冷地帶修建的工程尤其如此。20 世紀80 年代之前，面板壩止水設(shè)計比較簡單，漏水量普遍較大。哥倫比亞的安其卡亞面板壩，1974 年建成，壩高140m ，最大漏水量達到1800 lPs ，后不得不放空水庫重做止水，修復(fù)后漏水量穩(wěn)定在154 lPs。德國的瑞本勒特、法國拉古施抽水蓄能電站止水設(shè)計雖在一般面板壩基礎(chǔ)上進一步做了加強，但都存在技術(shù)不足，因此竣工后需要大量運行維護費用。

在十三陵之前，面板壩周邊縫多采用3道止水，比較典型的代表工程為巴西1980 年建成的阿里亞面板壩和墨西哥1994 年建成蓄水的阿瓜密爾巴面板壩，國內(nèi)外的面板壩仍多采用這兩種類型，尤其是阿里亞面板壩。阿里亞面板壩壩高160m ，建成蓄水后，1980 年測得的最大漏水量為236 lPs ，1998 年測得的最大漏水量為274 lPs ，2002 年測得的最大漏水量為161 lPs。

阿瓜密爾巴面板壩，壩高187m ，1994 年初期蓄水時測得的漏水量為8 lPs ，但1994～1996 年到最高蓄水位時，漏水量超過了250 lPs。對面板壩而言，阿里亞、阿瓜密爾巴壩的漏水量是可以接受的，但對抽水蓄能電站而言則是不行的。

止水機理既有相同點，又有不同。設(shè)在表層的嵌縫材料、粉煤灰在壓力水作用下將流到中部或底部，密封有可能存在的漏水通道，從而實現(xiàn)止水的目的，在概念上屬于流動止水或不穩(wěn)定止水，雖設(shè)了上、中、下3 道止水，但作用機理上，獨立的只有1 道或2 道。這種設(shè)計的主要弊端就是在水壓力下，當嵌縫材料流向下層的時候，存在容易被高壓水擊穿或者不能完全封閉漏水通道的缺陷，其可靠性不易在蓄水前得到確認，特別是作為高面板壩或重要的面板壩止水。

十三陵上池在設(shè)計與施工階段做了大量的止水研究與調(diào)研，采用的增強措施還有銅止水“T”型、“十”字型接頭和橡膠止水帶現(xiàn)場硫化接頭儀等。由于上池存在冬季空庫情況，沒有嚴格意義上的受壓縫，對傳統(tǒng)劃分方法劃出的受壓縫表層止水，止水設(shè)計與受拉縫類似，只是去掉表層的梯形GB 填料，其它與受拉縫類似 。

隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，抽水蓄能電站的建設(shè)越來越多，近期開工的有張河灣、西龍池、寶泉等。已建抽水蓄能電站總裝機為5610MW、在建為10020MW，預(yù)計到2020 年將達到40000MW，裝機雖低于美國(2001年已建裝機為25600MW) 、日本(1996 年已建裝機為22890MW) ，但發(fā)展速度和最終規(guī)模將位居世界第一。20 世紀國外絕大多數(shù)抽水蓄能電站上池全池防滲采用水工瀝青混凝土方案，運行維護費用較低。國內(nèi)十三陵抽水蓄能電站采用的是混凝土面板防滲，天荒坪工程采用的是水工瀝青防滲，張河灣、西龍池、寶泉等工程將通過國際招標采用瀝青混凝土防滲。

混凝土面板壩施工在國內(nèi)有成熟的經(jīng)驗及相應(yīng)配套的規(guī)程、規(guī)范和施工設(shè)備，工程造價低，防滲效果能滿足工程要求，對常規(guī)面板堆石壩優(yōu)勢是比較明顯的。對運行條件嚴酷、防滲要求高的抽水蓄能電站上池全池防滲而言，因面板接縫多、面板易開裂等原因，接縫止水設(shè)計和面板防裂成為工程長期安全耐久運行的關(guān)鍵技術(shù)之一。與水工瀝青混凝土全池防滲工程比較，因工程數(shù)目少，不足瀝青工程的10 % ，時間短，在抗?jié)B、耐寒、耐凍融、承受不均勻變位等方面還沒有足夠的長期資料，評價其安全使用壽命尚需時日。

十三陵抽水蓄能電站上池防滲曾論證過水工瀝青方案，后因技術(shù)(包括當時不能肯定水工瀝青對水質(zhì)、環(huán)境無害) 等原因，選擇了鋼筋混凝土面板全池防滲。它是國內(nèi)首次采用混凝土面板全池防滲的工程，在此前，國外采用混凝土面板全池防滲的類似工程只有兩座，一是德國瑞本勒特(Rabenleite) 抽水蓄能電站，另一座是法國拉古施(LaCoche) 抽水蓄能電站。

從十三陵上池建成以來8 年的運行效果看，雖然存在面板裂縫等問題，但與國外類似工程相比，全池防滲效果是最好的，與國內(nèi)外使用水工瀝青混凝土防滲的類似工程比，也是一個非常成功的例子，說明用混凝土面板作抽水蓄能電站上池全池防滲是可行的。90 %多的工程全池防滲用水工瀝青混凝土，由于水工瀝青混凝土的適應(yīng)變形能力、耐低溫、抗凍融循環(huán)等能力強，因此可降低運行維護費用、提高工程安全使用壽命。但水工瀝青混凝土由國外壟斷施工，將工程造價降低到與混凝土面板可比是比較困難的，因此需要加快水工瀝青混凝土國內(nèi)施工等配套研究，盡早實現(xiàn)國產(chǎn)化 。

面板堆石壩在我國壩型選擇方面具有競爭優(yōu)勢，很多情況下，它不僅是低壩建設(shè)的選擇，同時也是一些高壩如水布埡( H = 233m) 、三板溪( H = 185.5m) 、洪家渡( H = 180m) 、紫坪鋪( H = 156m)等壩的選擇方案。到2001 年年底，我國已建、在建高于60m 以上的面板堆石壩有58 座。大多數(shù)面板壩運行良好，漏水量小于100 lPs ，隨著時間的推移，漏水量將會越來越小。止水是面板堆石壩施工中的關(guān)鍵問題之一，隨著十三陵、芹山等工程的運行和新工程的不斷建設(shè)，新型表層止水技術(shù)在我國更廣泛采用的同時，新的止水結(jié)構(gòu)和止水材料也將進一步發(fā)展，混凝土面板壩的滲漏量將與瀝青混凝土面板壩接近，并具有與碾壓混凝土壩的可比性。

對于抽水蓄能電站上池，在水工瀝青混凝土國內(nèi)施工技術(shù)發(fā)展以后，水工瀝青混凝土防滲方案將優(yōu)于混凝土面板防滲方案。但隨著混凝土面板抗裂、抗凍融技術(shù)的進步，采用混凝土面板作抽水蓄能電站上池的防滲，也將是合適的選擇 。2100433B

本書是江蘇宜興、山西西龍池抽水蓄能電站的施工技術(shù)總結(jié)。重點論述了宜興抽水蓄能電站上水庫建在傾斜建基面上的鋼筋混凝土面板堆石混合壩、山西西龍池上水庫瀝青混凝土面板堆石壩、以及庫盆分別采用全面積鋼筋混凝土和瀝青混凝土防滲施工技術(shù)。

《宜興西龍池抽水蓄能電站工程施工技術(shù)》是江蘇宜興、山西西龍池抽水蓄能電站的施工技術(shù)總結(jié)。重點論述了宜興抽水蓄能電站上水庫建在傾斜建基面上的鋼筋混凝土面板堆石混合壩、山西西龍池上水庫瀝青混凝土面板堆石壩、以及庫盆分別采用全面積鋼筋混凝土和瀝青混凝土防滲施工技術(shù)。

山西西龍池抽水蓄能電站位于五臺縣神西鄉(xiāng)西河村滹沱河畔。電站裝機4×30萬千瓦，采用可逆式水泵水輪電動發(fā)電機組，額定水頭624m，年發(fā)電量18.05億KW·H，年抽水用電量24.07億KW·H，主要建筑有上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)和地下廠房。上水庫位于白家莊鎮(zhèn)龍池村，水庫正常蓄水位1492.5m，死水位1467 m，總庫容485.1萬立方米，死庫容61.0萬立方米，調(diào)節(jié)庫容424.1萬立方米。下水庫位于神西鄉(xiāng)西河村，水庫正常蓄水位838m，死水位798m，總庫容494.2萬立方米，死庫容72.7萬立方米，調(diào)節(jié)庫容421.5萬立方米。電站靜態(tài)投資43.4億元，單位千瓦造價3616元，動態(tài)投資56億元，需用外資1.8億美元，擬利用日本協(xié)力基金或世行貸款。建設(shè)工期6.5年，計劃于2001年3月開始五通一平，2002年9月正式開工，至2008年全部建成投產(chǎn)。