白莲河抽水蓄能电站上水库防渗工程设计与实践

夏越谊

（中国水电顾问集团中南勘测设计研究院，湖南 长沙 410014）

白莲河抽水蓄能电站位于湖北省黄冈市罗田县白莲河乡境内，是一座日调节抽水蓄能电站，电站总装机容量1 200 MW。枢纽工程主要由上水库、下水库、输水系统、地下厂房洞室群和地面中控楼开关站等组成。

上水库位于白莲河水库右坝头上游侧的山头凹地，库盆由叶家冲与月山冲两条溪沟组成，集雨面积2.71 km2。电站包含1座主坝，3座副坝，主坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高62.50 m，坝顶长291.913 m；3座副坝均为塑性混凝土心墙土石坝，最大坝高为12.00 m，主、副坝坝顶高程均为312.50 m。

利用已建的白莲河水利枢纽工程水库作为下水库。

1 上水库渗漏分析

上水库库盆基岩主要为燕山期中细粒花岗岩，局部有少量片麻岩分布，岩性较为单一，库周山体较雄厚，绝大部分地段具备天然防渗条件。库周分水岭的渗漏主要根据地下水位、泉水出露情况、岩石透水性等进行综合分析，其中地下水位是否高于水库正常蓄水位是判断分水岭是否具备渗漏条件的最重要也是最直接的依据。

主坝右岸单薄分水岭山体走向NE，两侧山坡较陡峻，山体单薄，ZK20孔往ZK21孔方向90 m范围内地下水位低于库水位308.00m，为可能渗漏地段。

主坝左岸低缓分水岭长约556 m。F2和F12断层穿越分水岭南段，地表残坡积物厚1～3 m，全风化下限埋深6～13 m，最低地下水位约为300 m，低于上水库正常蓄水位，是上水库渗漏的主要部位。

3号副坝垭口及其两岸坝肩长约257 m。相对隔水层顶板低于地表约15～30 m，绝大多数需处理地段的强风化岩带深7～20 m，蓄水后将存在渗漏问题。

水库蓄水后，坝体防渗及低缓分水岭的渗漏处理是上水库防渗工程的主要内容。

2 防渗工程设计

2.1 渗流控制设计标准

抽水蓄能电站上水库渗漏将造成电能损失，白莲河抽水蓄能电站以透水率q＜1 Lu为防渗设计标准。DL/T 5028—2005《抽水蓄能电站设计导则》8.2.3条指出：对于钢筋混凝土面板防渗控制每天渗漏量在总库容的0.03%～0.05%以下的，技术上可行，工程上也是安全的。根据上述要求，上水库日渗漏量应控制在7 488～12 480 m3/d。

2.2 防渗设计范围

上水库防渗工程范围包括主坝右岸单薄分水岭、主坝坝体及趾板地基、主坝左岸低缓分水岭地段（包括1、2号副坝坝基及坝体），3号副坝坝体、坝基及坝肩。

2.3 主坝坝体、趾板地基及右岸单薄分水岭防渗设计

2.3.1 主坝坝体

主坝坝体防渗系统由面板、趾板和接缝止水组成。

主坝最大坝高62.50 m，面板最大水头不超过58.00 m。面板厚度应使其承受的水力梯度不超过200，且应尽量采用较薄的面板以提高其柔性，节省工程量，便于施工。经过综合考虑，面板设计为0.4 m等厚面板，最大水力梯度145。

趾板位于强风化下限、弱风化上限之间基岩上，趾板宽度根据地基容许水力梯度确定，厚度根据工程类比和面板厚度确定。岩基容许水力梯度可达10～20，结合双排防渗帷幕布置要求，趾板宽度设计为 4.5～6.0 m， 厚0.5 m。

周边缝设两道止水，底部止水为F型止水铜片，顶部止水为缝口φ50 mmPVC支撑棒+SR柔性止水材料+6 mm厚半径140 mm的三元乙丙橡胶增强型SR防渗盖片。压性、张性垂直缝也设两道止水，底部采用W1型铜止水，顶部采用SR柔性填料止水加SR防渗盖片。

2.3.2 趾板地基及右岸单薄分水岭

趾板地基及右岸单薄分水岭基岩均为中细粒二长花岗岩，岩石坚硬，建基面岩体以弱风化为主。采用水泥防渗帷幕防渗。右岸单薄分水岭帷幕灌浆孔单排布置，孔距为1.5 m。趾板地基帷幕孔的布置为：右岸273.874 m高程以下、左岸272.446 m高程以下设两排帷幕孔，排距1.5 m，孔距2 m；其余部位布置1排帷幕灌浆孔，孔距2 m；帷幕孔设计深度以深入相对不透水层 （q≤1 Lu）顶板线以下5 m控制。

2.4 副坝坝体、坝基及左岸低缓分水岭 （3号副坝两岸坝肩）防渗设计

2.4.1 副坝坝体

1、2、3号副坝坝体填筑料均为风化土料，填筑土料渗透系数约为5×10-4cm/s，不能满足工程渗流控制要求，故需在坝体内设置防渗体。

副坝坝体防渗体与坝基、库岸防渗系统统一考虑。通过从施工技术特点、坝体对地层的要求、施工质量检查方法等方面进行技术、经济综合比较，决定防渗体采用与土体变形模量相近，适用变形能力强的塑性混凝土防渗墙结构。

塑性混凝土薄防渗墙布置于坝体中部，其墙厚0.4 m，墙顶高程312.250 m，与坝基全风化层塑性混凝土防渗墙一次形成。

2.4.2 左岸低缓分水岭、3号副坝坝基及其两岸坝肩

针对主坝左岸低缓分水岭 （包括1、2号副坝坝基）、3号副坝坝基及其两岸坝肩地质条件特点 （全风化花岗岩，最大深度约20 m），该范围采用防渗墙与防渗帷幕组合的防渗方案。

全风化下限以下基岩设置单排水泥防渗帷幕，孔距1.5 m （左岸低缓分水岭F2、F12断层分布区为帷幕加强区，孔距为1.0 m），深入相对不透水层顶板线以下5.0 m。

全风化下限以上的全风化层采用塑性混凝土防渗墙，墙顶高程309.00 m（副坝处高程为312.25 m），墙厚0.4 m，深入强风化基岩0.5 m。塑性混凝土防渗墙与坝体防渗墙一次形成，见图1。

3 防渗措施实施效果

2007年7月17日上水库开始预蓄水，2008年底首台机调试运行，截至目前上水库已蓄水运行4年多。根据监测资料反馈分析，运行期无论是大坝的变形、应力、渗流等均已趋于稳定，表明大坝处于正常工作状态。

主坝坝后设1座量水堰用来监测主坝渗漏量。监测成果表明，目前实测最大渗流量为1.56 L/s（2009年8月），与同类型面板堆石坝相比，总渗漏量很小。此外，实测渗流量还并非完全为水库渗漏水所致。据查施工资料，主坝填筑期间即发现坝基（靠近下游侧）处有一渗水点，采用容积法测得其渗流量约为0.6 L/s。另外，从止水帷幕后两岸山体出渗的渗流量约为0.3～0.5 L/s，因此主坝的实际渗漏量约为 0.3～0.5 L/s。

图1 副坝坝体及坝基防渗设计典型剖面 （单位：高程m，尺寸mm）

3座副坝测压管的监测数据表明，防渗心墙后的测压管以及坡脚测压管的管水位变化较小，变化幅度为1～2 m，根据观察，这与降雨存在一定的相关性，当降雨发生时，管水位略有增加，而当降雨停止后，管水位慢慢恢复至降雨前的水位，因此与库水位相关性不大。防渗心墙后测压管的管水位变化规律说明，防渗心墙具有很好的防渗效果，库水未经防渗心墙流入墙后坝体内。现场巡视检查及渗漏量监测的结果也说明了副坝具有很好的防渗效果。

3号副坝坝后设1座量水堰，平均测值约0.05 L/s，平均渗漏量小于0.02 L/s，3号副坝的总渗漏量非常小。

4 结 语

白莲河抽水蓄能电站上水库防渗实践表明，防渗线路布置、综合防渗措施连接的合理设计是上水库达到高渗流控制要求的必要条件。

主坝坝基防渗帷幕与右坝头防渗帷幕、左挡墙及刺墙帷幕、左岸低缓分水岭防渗帷幕联成整体，形成完整防渗系统。副坝坝体防渗体与坝基塑性混凝土防渗墙一次形成，采取无接头设计；防渗墙内预埋灌浆孔位管，使防渗墙与帷幕灌浆准确搭接。两项垂直防渗体连接措施使得防渗处理工程的施工难度降低，确保了工程质量。监测结果表明，主、副坝渗漏量均较小，上水库防渗设计是成功的。

［1］ 中南勘测设计研究院.湖北白莲河抽水蓄能电站竣工安全鉴定设计自检报告工程地质篇［R］.长沙：中南勘测设计研究院，2011.

［2］ 白水年，等.中国堤坝防渗加固新技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2001.

［3］ 蒋国澄，傅志安，凤家骥.混凝土面板坝工程［M］.武汉：湖北科学技术出版社，1997.