张河湾抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板防渗结构

张河湾抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板防渗结构

张向前

【摘要】沥青混凝土面板防渗断面形式一般有简式和复式之分.考虑基础岩层中普遍分布有软弱夹层,张河湾抽水蓄能电站上水库采用沥青混凝土面板全库盆防渗,并对防渗面板断面形式进行了创新性的优化设计,成功实现以(防渗)整平胶结层替代下防渗层和原整平胶结层,减少了一层,取得了良好的防渗效果和经济效益,同时,对工程安全运行具有重要意义.%There are two structures of simple and composite type for bituminous concrete impervious facing in practice. After considering the weak intercalations in strata, the upper reservoir of Zhanghewan Pumped-storage Power Station adopts full basin anti-seepage with bituminous concrete facing, and the design of facing structure is innovatively optimized, in which,the second impervious layer and leveling and binder layer in traditional structure is substituted by new leveling and binder layer with certain impervious capacity. The practical operation of the reservoir shows that the new design has a good impervious effect and economic benefit, and at the same time, it also guarantees the safe operation of project.

【期刊名称】《水力发电》

【年(卷),期】2011(037)004

【总页数】4页(P39-42)

【关键词】沥青混凝土;防渗面板;简式断面;复式断面;(防渗)整平胶结层;张河湾抽水蓄能电站

【作者】张向前

【作者单位】中国水电顾问集团北京勘测设计研究院,北京,100024

【正文语种】中文

【中图分类】TV431.5(222)

沥青混凝土是以沥青为胶结材料，与骨料（碎石、砂、填充料等）按规定配合比

拌制、固结而成的建筑材料。交通部门在高速公路、机场跑道建设上有着广泛的应用。因其防渗性能好，也用于水利水电行业的土石坝、蓄水池、渠道、河道、堤防、护岸（坡）等的防渗体。20世纪50、60年代，欧洲已将沥青混凝土用于水库大面积防渗。近年来，随着天荒坪、张河湾、西龙池、宝泉等抽水蓄能电站沥青混凝土防渗工程的陆续建成，国内水工沥青混凝土防渗设计和施工技术得到了快速发展。

1 沥青混凝土防渗面板结构

沥青混凝土面板防渗断面形式一般有简式和复式之分，根据工程的重要程度、安全要求、地质条件等因素，综合考虑技术经济要求选用。

1.1 复式断面

传统的复式断面结构一般分5层，从上往下分别为封闭层、上防渗层、排水层、

下防渗层、整平胶结层，复式断面简图见图1，各结构层的作用及设计参数见表1。

1.2 简式断面

考虑到沥青混凝土防渗层本身渗透系数可以达到1×10-8cm/s以下，防渗性能很好，几乎可以认为是不透水的，除非发生破坏，复式断面中的排水层和下防渗层发

挥作用的几率很小。因此，很多工程选择了省掉复式断面中的排水层和下防渗层的结构形式，这就是简式断面，简式断面简图见图2。

表1 传统沥青混凝土防渗面板复式断面结构设计参数

图1 复式断面结构简图

图2 简式断面结构简图

1.3 应用情况

欧美国家大多采用简式断面，德国的金谷（Goldisthal）、瑞本勒特（Rabenleite）、盖斯特哈赫特（Geesthacht）、埃格贝格（Eggberg）、瓦尔德克（Waldeck）上库，西班牙的费德罗（EI Federal）、科尔斯特-拉穆埃拉（Cortes-La Muela）上库，卢森堡的菲安登（Vianden）上库，比利时的特鲁瓦蓬（Coo-Trois Ponts）上库，意大利的欧雅斯托（Ogliastro）水库、车西玛（Cesima）上库，希腊的皮尔诺斯（Pyrnos Valley）水库，斯洛文尼亚的阿夫斯（Avce）上库，美国的路丁顿（Ludington）上库，都采用简式断面。德国的金谷下水库、格莱姆斯（Glems）上库则采用了复式断面。

日本多采用复式断面，沼原坝、双叶坝、蛇尾川（盐原）八汐坝、京极等工程都采用了复式断面。

国内天荒坪、西龙池、宝泉等电站都采用了简式断面，张河湾电站采用复式断面。实践证明，很多采用简式断面结构的工程实际运行效果很好，但是在某些情况下，如：基础条件不均匀、地下水位较低等，防渗面板有时会发生破坏，但由于简式断面不能很好地实时监测到漏水情况，无法及时作出处理反应，可能会导致严重后果和重大损失。

某抽水蓄能电站上水库库盆为沥青混凝土面板防渗，采用的是简式断面，首次蓄水后，观测到的渗水量不大，水库放空后发现库底有一条裂缝；修补后重新蓄水，发现异常后放空，库底发现9条裂缝；修补完成后再次蓄水，一年后放空检查又发

现7条裂缝；一年后再次放空再发现9条裂缝。虽然库底设置了检查廊道，但大

部分渗漏水都直接进入山体内部，检查廊道收集到的水量只是实际渗漏量的很少一部分，较小的渗漏量变化可能会被忽略，甚至造成误判。如果库底基础岩层存在遇水敏感的软弱层，渗水长期作用可能影响山体稳定，导致严重后果。

复式断面由于采用上、下两道防渗层和其间排水层的夹层式结构，可以监测出哪怕是非常小的水库渗漏量，对水库的安全运行具有重要意义。但增加的排水层和下防渗层会增加材料费用和摊铺施工工作量，对工程造价和工期有较大影响。

2 沥青混凝土面板断面形式选择

在实际应用中，沥青混凝土面板断面形式选择应根据工程实际情况、施工技术水平综合考虑确定。一般情况下，如果不存在制约工程稳定安全的控制性因素，采用简式断面可取得很好的防渗效果，且有很好的经济性；对渗漏影响较大，会改变基础水文地质条件，危及工程安全的，以及特别重要、失事后损失巨大或影响十分严重的，需加强水库渗漏控制的工程，一般采用复式断面。伴随设计理论和施工技术工艺水平的发展进步，经比较论证，对面板断面形式进行不断优化改进，正在成为一种发展趋势。

3 张河湾电站上水库沥青混凝土面板设计

3.1 工程概况

张河湾抽水蓄能电站位于河北省石家庄市井陉县测鱼镇附近的甘陶河干流上。电站总装机容量1 000 MW，装机4台，单机容量250 MW。电站枢纽由上水库、下水库、水道系统、地下厂房系统等组成，工程等级为一等。

上水库位于下水库左岸的老爷庙山顶，采用开挖筑坝围库而成。上水库采用沥青混凝土面板全库盆防渗，库坡防渗面积20万m2，库底防渗面积13.7万m2，总防渗面积33.7万m2。

上水库正常蓄水位810 m，死水位779 m，工作水深31 m，总库容770万m3，