溧陽某抽水蓄能電站位于江蘇省溧陽市境內(nèi)，工程樞紐由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房及開關(guān)站等組成。上水庫利用龍?zhí)读謭鑫閱T山工區(qū)2條較平緩的沖溝在東面筑壩成庫，主要建筑物由1座主壩、2座副壩、庫岸及庫底防滲體系統(tǒng)組成。上水庫正常蓄水位291.00m,死水位254.00m,調(diào)節(jié)庫容1195.9萬m3,水庫面積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；上水庫的防滲體系由擋水大壩和庫岸的鋼筋混凝土面板、庫底開挖和石渣回填后上覆的土工膜防滲體系組成。環(huán)庫軸線總長（含壩頂部分）2417.05m。
一.防滲結(jié)構(gòu)
.混凝土防滲面板
庫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，確定庫岸開挖邊坡坡比為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，其次是及時排走面板的滲漏水，要求采用下水庫開挖的新鮮凝灰?guī)r料加工而成。墊層按排水
料設(shè)計，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)級配。級配包絡(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
庫底回填石渣采用上水庫庫盆開挖的強風(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。靠近大壩主堆石體10m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)長度，避免土工膜在蓄水期因沉降產(chǎn)生過大的拉伸變形，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，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，對于上水庫防滲要求嚴(yán)格，防滲體的成功與否對于上水庫和地下廠房正常運行非常重要，因此，在土工膜選材時對于物理力學(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。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，以滿足施工期及運行期傳遞荷載的要求；②有合適的粒徑、形狀和級配，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庫底碾壓石渣和土工膜之間的填筑料粒徑應(yīng)逐漸過渡，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)在密實的基礎(chǔ)上，層面應(yīng)平整。與膜接觸的表面宜為碾壓密實的細(xì)土料層、細(xì)砂層或混凝土層。根據(jù)可研階段現(xiàn)場碾壓試驗成果，土工膜下支持層為級配砂墊層時，上部施工對土工膜的損傷相對較少，因此下部墊層推薦采用級配砂墊層。根據(jù)以上因素，土工膜下支持層自上而下依次為：20cm級配砂墊層、40cm級配碎石墊層、130cm厚過渡層。級配砂墊層過篩，不得有粒徑超過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，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)計算，庫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
(1)接縫及松弛量。土工膜的接縫設(shè)計應(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。焊接接縫抗拉強度應(yīng)不低于母材強度，在訂貨時要對廠家提出留邊和長度要求，以利焊接。
為協(xié)調(diào)土工膜防滲體與下庫底堆渣、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，避免因長期應(yīng)力或反復(fù)應(yīng)力作用下，使聚合物產(chǎn)生蠕動或疲勞而失去強度，進(jìn)而變薄或破裂。
(2)土工膜與面板連接板和庫底觀測廊道連接設(shè)計。
(3)土工膜與上水庫進(jìn)（出）水口連接設(shè)計。土工膜與上水庫進(jìn)（出）水口連接采用庫底開挖區(qū)，采取庫底開挖區(qū)和回填區(qū)邊界相同的分隔措施，在垂直庫底排水觀測廊道的方向按合適寬度將開挖區(qū)的排水再次分成8個小區(qū)。在每一排水區(qū)的過渡層底部，垂直排水觀測廊道的方向鋪設(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。排水主管匯集開挖區(qū)的滲漏，直接排入滲水廊道。庫底回填區(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、管徑等同庫底開挖區(qū)。滲漏水下滲后經(jīng)過大壩底部排水區(qū)匯集到壩腳外量水堰。
四.排水觀測廊道
排水觀測廊道沿庫周底部布置，以便排走滲漏水和檢測滲漏情況。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內(nèi)。排水觀測廊道為城門洞型，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)號為C25、W10、F150。在每一個排水區(qū)都有排水管通至排水廊道。
水庫運行情況
主體工程于2011年4月開始建設(shè)，上水庫主副壩于2014年3月填筑完成，庫周及庫底防滲體系工程于2015年5月基本施工完成。上水庫于2015年12月15日開始蓄水，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)上水庫庫水位出現(xiàn)明顯異常降落現(xiàn)象，隨后及時利用具備運行條件的6號機組發(fā)電過流，將上水庫水下放至下水庫，7月20日上水庫基本放空。經(jīng)對上水庫放空檢查，發(fā)現(xiàn)上水庫1號進(jìn)出水口塔南側(cè)塔筒周圈存在集中滲漏點，2號進(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)，目前運行正常。
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