馬 宇，肖維寶，李 軍，趙 磊，孫志恒，方文時

（1.中國水利水電科學研究院 北京中水科海利工程技術有限公司，北京 100038；2.山西西龍池抽水蓄能電站有限責任公司， 山西 五臺 035503）

山西西龍池抽水蓄能電站下水庫滲漏分析及缺陷處理

馬 宇1，肖維寶2，李 軍2，趙 磊2，孫志恒1，方文時1

（1.中國水利水電科學研究院 北京中水科海利工程技術有限公司，北京 100038；2.山西西龍池抽水蓄能電站有限責任公司， 山西 五臺 035503）

山西西龍池抽水蓄能電站下水庫混凝土在運行中存在較嚴重的滲漏問題，是工程主要的安全隱患。本文對滲漏原因、滲漏對工程安全運行的影響等進行了分析，提出了810m水位以上面板缺陷處理方案及施工工藝，對面板存在主要滲漏部位進行了處理。經過蓄水檢驗，處理后下水庫滲漏量有明顯的減少，效果明顯，其處理技術對類似工程具有良好的借鑒意義。

混凝土面板；滲漏；缺陷處理

1 工程概況

山西西龍池抽水蓄能電站位于山西省五臺縣神西鄉(xiāng)西河村滹沱河畔，電站裝機容量為1200MW（4×300 MW），采用可逆式水泵水輪機發(fā)電機組，年發(fā)電量為18.05億kW·h。西龍池抽水蓄能電站由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、下水庫、地面開關站等建筑物組成，工程等級為Ⅰ等。下水庫位于神西鄉(xiāng)西河村，水庫采用開挖、攔溝成庫，由一座主壩、一座副壩及巖坡庫岸圍庫而成。下水庫正常蓄水位838 m，死水位798 m。下水庫防滲采用混合襯砌方案，庫岸巖坡為混凝土面板襯護，主壩及庫底為瀝青混凝土面板襯護［1-2］。

混凝土面板沿庫岸軸線方向累計長約1 055.3 m，自右岸向左岸共分為12個區(qū)，見圖1所示。YPQ1-YPQ3、YPQ5-YPQ8、YPQ10-YPQ11區(qū)的面板坡面坡比為1∶0.75，YPQ12區(qū)的面板坡面的坡度由1∶2過渡至1∶0.75，為扭面面板；YPQ4區(qū)的面板坡度為1∶1.2；YPQ9區(qū)的面板坡度為1∶0.8。YPQ3、YPQ4區(qū)的部分坡段面板坡度調整為1∶1.053，其余均為扭面。

混凝土面板采用厚度為40cm的等厚面板，只設垂直縫，不設水平縫?；炷猎O計控制指標：強度C25，抗?jié)B等級W8，抗凍等級F300［3］。

下水庫混凝土面板經過運行后發(fā)現，部分裂縫在施工期進行化學灌漿處理造成混凝土脹裂破壞、混凝土面板表面防護層（聚氨酯涂層+玻璃絲布）存在普遍的老化脫落現象、面板存在裂縫、面板接縫部分表層止水滲漏［4］。為此運行管理單位聯(lián)合中國水利水電科學研究院對混凝土面板滲漏問題進行了全面的檢查和論證分析，制定了有效的缺陷處理方案，并對面板缺陷進行了修復處理，解決了長期遺留的工程安全隱患。

2 下水庫滲漏分析

2.1水庫滲漏量及滲漏部位分析為了對下水庫滲流量進行監(jiān)測和分析，2008年5月21日下水庫蓄水到最低高程797.0 m，2008年10月20日蓄水至高程823.87 m，此后，蓄水位隨4#機組調試運行，在高程823.87 m以下區(qū)域上下變動。2009年5月28日，下水庫開始放空檢查，至2009年6月5日完全放空。放空檢查后，對面板的接縫止水進行了處理，2009年7月5日開始繼續(xù)蓄水。2011年11月10日至27日下水庫水位進行變幅試驗，最高水位達到837.58 m，2012年4月5日，達到正常蓄水位838 m。

圖1 下水庫庫岸混凝土面板布置

圖2 下庫放空檢查前滲流量與庫水位關系曲線

從圖2中庫水位、滲流量觀測結果可以看出：從高程797 m到800 m，滲流量從2 L/s增大到6 L/s左右，從800 m到蓄水位823 m滲流量明顯增大，從6 L/s增長到大于21 L/s。此后，隨著庫水位上下變動，滲流量也隨著增加或減小。以上監(jiān)測結果表明滲流量與庫水位升降關系明顯：水位上升，滲流量增大；水位降低，滲流量減小。

在2009年6月對下水庫接縫止水進行處理后，直至2012年9月25日對下水庫的滲漏情況進行了連續(xù)的監(jiān)測，情況分析如下：

庫底廊道的總滲流量與下庫水位關系曲線見下圖3。滲流量與庫水位呈正相關，滲流量隨庫水位升高而增大，隨庫水位降低而減小，滲流量的大小主要受庫水位影響為主。

下水庫水位變幅試驗期2011年11月10日至27日、2012年4月5日至8日，下庫水位達到838 m正常蓄水位，在庫水位超過825 m以后，庫底廊道滲流總量超量程15.46 L/s，實測大于28.60 L/s。

圖3 下庫庫底廊道滲流量與庫水位關系曲線

從量水堰及排水孔觀測情況看，滲漏較大的部位位于混凝土面板YPQ3、YPQ8、YPQ9、YPQ10區(qū)和連接廊道處，主壩周邊檢查廊道及混凝土面板YPQ1、YPQ2、YPQ11、YPQ12區(qū)較小，瀝青面板區(qū)基本無滲流。

根據庫水位與滲漏量的關系、量水堰觀測成果及分區(qū)滲流量等分析，并結合現場檢查結果，得出如下結論。

（1）主壩瀝青混凝土面板區(qū)沒有滲水。

（2）混凝土面板分區(qū)滲流量較大的區(qū)包括YPQ3、YPQ5、YPQ6、YPQ8、YPQ9、YPQ10區(qū)及進出水口連接廊道，其它分區(qū)滲流量較小。

（3）觀測成果表明量水堰滲流量大小與蓄水水位密切有關，下庫廊道內滲流量在蓄水到811m、814 m、820 m高程以后均有一個明顯的增長，因此，混凝土面板在811 m、814 m及820 m高程附近有導致滲流量增大的缺陷。

（4）下庫放空檢查時，庫底滲流量基本為零，這說明庫底滲流量來自庫內蓄水，岸坡地下水的影響較小。

（5）2011年11月以后，下庫水位815 m時，J006排水孔滲流量在3.12 L/s附近；下庫水位在825 m附近時，J006排水孔滲流量7.8 L/s，YPQ3區(qū)排水孔滲流量1.42 L/s；下庫水位大于830m時，J006排水孔滲流量9 L/s附近，混凝土YPQ3區(qū)排水孔滲流量8L/s附近。

下庫水位在815～825 m之間，最大滲流量15.94L/s，連接廊道排水孔滲流量占滲流總量50%以上，說明在此高程區(qū)間進出水口有明顯的集中滲流通道。

下庫水位在825～838 m之間，連接廊道排水孔滲流量增大不明顯，其滲流量約占滲流總量的40%；而YPQ3區(qū)滲流量明顯增大，說明在825 m～838 m之間YPQ3區(qū)有明顯的滲流區(qū)，混凝土面板分區(qū)的總滲流量約占滲流總量的60%。

（6）混凝土面板與趾板縫的滲壓計觀測值較大的區(qū)域在YPQ3、YPQ4、YPQ5、YPQ6及YPQ7區(qū)，與庫水位直接相關。

2.2影響滲漏的主要因素分析

2.2.1 混凝土面板裂縫 下水庫混凝土面板是國內坡度最陡的混凝土面板之一，坡度為1∶0.75，最長面板110 m，面板下面為無砂混凝土墊層，為了保證面板的穩(wěn)定，采用排距為2 m×2 m的錨桿將面板錨固在巖基上，且底部設置有趾板廊道，加大了面板的約束，限制了面板的自由變形，因此，在混凝土內易產生過大的拉應力而出現裂縫。

高陡混凝土面板的施工條件比常規(guī)混凝土面板更加困難?；炷潦┕げ捎玫氖腔９に嚕姘寤炷撩撃：笫苤亓ψ饔帽厝挥邢蛳禄瑝嬟厔?，由于脫模后混凝土還處于塑性狀態(tài)，受混凝土附著力的影響，向上滑行的滑模對還未完全凝結的面板混凝土有較大的摩擦力，易將混凝土表面拉傷。另外，在如此陡的邊坡采用滑模施工，混凝土的施工質量也不易保證，容易出現振搗不密實及面板表面起伏差大等問題。面板為典型的薄壁長板結構，當面板受約束產生拉應力時，全斷面受拉，易形成貫穿性裂縫。

2007年9月，現場對庫岸122塊面板裂縫進行了普查，結果共查出裂縫569條，總長4 994 m，其中寬度小于0.2 mm的裂縫162條，長1 507 m，占裂縫總數的28.5%；寬度為0.2～0.3 mm的裂縫333條，長2 842 m，占裂縫總數的58.5%；寬度大于0.3 mm的裂縫74條，長644 m，占裂縫總數的13%［5］。面板裂縫基本上橫穿整個板塊寬度，多分布在板的中、下部位，對部分面板裂縫取芯檢查，發(fā)現大多數芯樣的裂縫深度已貫穿面板。

西龍池下水庫年內氣溫變幅很大，氣候干燥。對面板防裂不利，這不僅會在面板施工期產生較多的裂縫，在運行期亦會產生新的裂縫。新裂縫包括兩部分，一部分為新出現的裂縫，另一部分為原有裂縫的繼續(xù)發(fā)展。面板運行期的裂縫需予以關注，裂縫不僅影響耐久性，而且，隨著裂縫的發(fā)展就會引起滲漏。

2.2.2 接縫止水 面板接縫有周邊縫、受拉縫、受壓縫、池頂縫（頂部與防浪墻接縫）四種型式。針對面板各種結構接縫的性質，止水結構采用不同的結構型式，四種接縫均設兩道止水(表面柔性填料和底部紫銅片）。巖坡面板與庫底趾板廊道銜接處均設置周邊縫，YPQ1-YPQ2、YPQ5-YPQ12區(qū)的面板接縫均為受拉縫。除周邊縫和受拉縫以外的其它面板接縫為受壓縫。受壓縫與受拉縫在結構上基本相同，只是頂部填料體積不同，YPQ3～YPQ4區(qū)的面板接縫均為受壓縫。

下水庫面板坡面較陡，且面板體形復雜，存在變坡、扭曲面及各區(qū)間面板的連接等，對面板接縫施工質量要求較高。面板止水施工質量雖總體合格，但在YPQ3區(qū)等局部止水T型接頭處表層止水施工質量欠佳，止水表面鋼壓條與混凝土存在脫開等現象，導致面板間結構縫處存在滲漏，如YPQ3區(qū)7#—8#面板的接縫在808.2～817.8 m間存在10多處滲漏點。

面板頂部與防浪墻的水平接縫一般位于水庫正常蓄水位以上，但西龍池下庫YPQ1-YPQ3區(qū)面板頂部與防浪墻底部水平接縫的高程均在838 m以下，尤其是在YPQ3區(qū)，該水平接縫的高程位于830 m附近，這條水平接縫處的止水破壞后易產生滲漏。

2.3下水庫滲漏對工程安全及運行的影響分析抽水蓄能電站的允許滲漏量宜根據抽水蓄能電站工程具體特點，綜合考慮水庫庫容大小、有無徑流補給、滲透穩(wěn)定要求以及水庫防滲形式等因素，采用合適的水庫滲流控制標準，庫盆日滲漏量不應超過總庫容的1/2000。西龍池下庫的庫容為502×104m3，為純抽水蓄能電站，需補充地下水，水庫滲漏將造成經濟上的很大損失，因此，水庫的滲漏應采用較嚴格的標準進行控制。西龍池下水庫庫岸混凝土防滲面板的墊層為30 cm厚的無砂混凝土，庫水滲漏水引起無砂混凝土的溶蝕，隨著無砂混凝土溶蝕的發(fā)展，混凝土的強度將大幅度降低，甚至出現疏松破壞。一旦出現這種情況，對坡度很陡的庫岸邊坡的面板的穩(wěn)定將造成極其不利的影響，因此，應設法減小或控制下水庫的滲漏，減小滲漏對無砂混凝土溶蝕的影響。

3 下水庫面板810 m水位以上區(qū)域缺陷部位處理

3.1面板裂縫的處理對于縫寬大于0.2 mm的裂縫，主要采用對裂縫內部進行灌漿，表面防滲封閉的方案［6］。主要施工工藝為：沿裂縫兩側鏟除覆蓋的聚氨酯涂層，表面打磨后清洗裂縫至干凈，沿混凝土裂縫兩側打斜孔與縫面相交，用高壓氣吹凈孔內的粉塵，安裝灌漿嘴，用環(huán)氧膩子對裂縫表面進行臨時封閉，采用高壓灌漿工藝進行化學灌漿。待灌漿結束后，裂縫表面涂刮專用底涂界面劑，待界面劑指干后，涂刮聚脲并復合胎基布對裂縫進行表面封閉。

對于縫寬小于0.2 mm的裂縫，僅采用表面涂刷SK手刮聚脲對裂縫表面封閉。

3.2面板縱向接縫處理下水庫面板坡面較陡，存在變坡、扭曲面及各區(qū)間面板的連接等，對面板接縫施工質量要求較高，針對存在滲漏風險較大的縱向接縫進行防滲處理，主要的施工工藝為：鏟除面板縱向接縫兩側覆蓋的聚氨酯涂層，然后對接縫兩側露出的混凝土、壓條和鐵蓋板表面進行打磨，去除表面附著物和鐵銹，表面清洗干凈后修復兩側鋼壓條，在接縫表面涂刷底涂專用界面劑，待界面劑指干后，涂刷SK手刮聚脲材料。

3.3面板橫向伸縮縫處理并除覆蓋在橫縫兩側的聚氨酯涂層材料面板橫向伸縮縫位于YPQ3區(qū)高程830 m附近，長178 m，這條水平接縫處的局部止水T型接頭處表層止水施工質量欠佳，止水表面鋼壓條與混凝土存在脫開等現象，易產生滲漏。主要的施工工藝為：打開壓在原伸縮縫表層三元乙丙蓋板，檢查蓋板下面的GB填料是否填充密實，如果蓋板下面的GB填料缺失，用新GB填料填充密實，重新安裝三元乙丙蓋板兩側的壓條，壓緊表面蓋板，并對蓋板和兩側混凝土表面以及壓條表面的污物進行打磨，打磨后對橫向伸縮縫表面進行沖洗至干凈?；炷帘砻嫱克Ｓ媒缑鎰?，三元乙丙蓋板表面涂刷BU界面劑，待界面劑指干直接涂刮SK手刮聚脲達到設計厚度要求。

3.4聚氨酯涂層脫落的修復下水庫混凝土面板原采用聚氨酯復合玻璃絲布涂層覆蓋，由于涂層老化，表面出現大面積脫落的情況，先對面板上脫落的聚氨酯涂層進行鏟除，打磨并清除混凝土表面的附著物，然后清洗混凝土至干凈，再涂刮SK手刮聚脲材料進行修復。

3.5混凝土面板脹裂破壞的修復下水庫混凝土面板在施工期出現的裂縫，經過灌漿處理后，由于內部聚氨酯灌漿材料遇水膨脹而造成混凝土的脹裂破壞問題。主要處理工藝為：鑿除破損混凝土，把周邊松動的混凝土顆粒清除，打磨混凝土面板表面，并用水沖洗鑿除的破損表面，沖凈內部的混凝土顆粒。在待修補的混凝土周邊涂刷聚合物界面劑后，槽內回填拌制好的聚合物水泥砂漿，表面涂刮專用界面劑，并涂刷SK手刮聚脲材料進行封閉。

4 面板缺陷處理效果

為了檢驗下水庫滲漏分析及處理效果，西龍池電站運行管理單位于2014年10月30日00時將水位升至835 m，2014年10月31日22時穩(wěn)壓結束。2014年10月31日09時、15時、17時、21時分別對下水庫總量水堰進行了觀測，觀測結果見表1。

從表1所列的數據可知，下水庫混凝土面板缺陷處理后觀測835 m高程量水堰總滲漏量為17.11 L/s，比同期同高程水位滲漏量降低51.41%；下水庫總滲漏量有明顯下降，處理效果良好，方案制定可行有效；根據835 m水位下對應的水庫庫容，按日滲漏量不應超過總庫容的1/2000計算，對應的允許控制標準為26.62 L/s，處理后的滲漏量小于允許的滲漏控制標準。

表1 下水庫量水堰滲流量與歷史同期滲流量對比觀測成果［7］

5 結語

本工程在充分研究論證西龍池抽水蓄能電站下水庫混凝土滲漏成因的基礎上，針對下水庫混凝土重點滲漏區(qū)域和病害缺陷采用化學灌漿、涂刷SK手刮聚脲等技術進行處理，從運行的情況來看，下水庫的防滲性能得到了提高，運行性態(tài)得到了改善，達到了缺陷修復處理的預期效果。這種混凝土缺陷修復方案，可以有效的提高混凝土防滲性能，值得總結和推廣。

［1］ 王一超，王敦厚.西龍池抽水蓄能電站工程建設管理綜述［J］.抽水蓄能發(fā)展規(guī)劃與建設管理，2011（9）：57-60.

［2］ 嚴匡檸.西龍池抽水蓄能電站下水庫施工技術［J］.水利水電技術，2006（7）：40-44.

［3］ 李雷，王松波，陳劍華.西龍池抽水蓄能電站下水庫堆石壩填筑施工［J］.人民長江，2009（12）：17-18.

［4］ 中國水利水電科學研究院.西龍池抽水蓄能電站下水庫滲漏分析及缺陷修補方案咨詢研究報告［R］. 2013.

［5］ 楊濤，唐經華.西龍池電站混凝土面板裂縫成因及防控措施［J］.施工技術，2010（6）：24-26.

［6］ 孫志恒，等.水工混凝土建筑物的檢測、評估與缺陷修補工程應用［M］.北京：中國水利水電出版社，2004.

［7］ 中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司西龍池監(jiān)測項目部.西龍池抽水蓄能電站下水庫水位至835m滲流量檢測成果［R］.2014.

Analysis on the leakage and defect treatment for the lower reservoir of Xilongchi Pumped Storage Power Station in Shanxi Province

MA Yu1，XIAO Weibao2，LI Jun2，ZHAO Lei2，SUN Zhiheng1，FANG Wenshi1
（1.China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China；2.ShanXi XiLongChi Pump Storage Power Station Co.，Ltd，Shanxi 035503，China）

There exists leakage problem in the concrete of Xilongchi Pumped Storage Power Station in Shanxi Province after long-term operation，which is the main potential safety hazard in the project.In this paper，the reason for the leakage and the influence of leakage on operation is analyzed and the defect treat?ment scheme and construction technology for the panels with the water level above 810 m are proposed. The centralized treatments on the main leakage part of the panel are carried out.After the water storage test，the leakage amount after the treatment decreases significantly with the obvious effect.The processing technology has good significance for the similar projects reference.

concrete panel；leakage；defect treatment

TV223.4

：Adoi：10.13244/j.cnki.jiwhr.2015.01.009

1672-3031（2015）03-0206-05

（責任編輯：李福田）

2015-01-16