山西西龍池抽水蓄能電站下水庫(kù)面板滲漏水下檢查與封堵技術(shù)

肖維寶，趙 磊，朱慶龍，張建偉，李 濤

（山西西龍池抽水蓄能電站有限責(zé)任公司，山西忻州，035503）

山西西龍池抽水蓄能電站下水庫(kù)面板滲漏水下檢查與封堵技術(shù)

肖維寶，趙 磊，朱慶龍，張建偉，李 濤

（山西西龍池抽水蓄能電站有限責(zé)任公司，山西忻州，035503）

西龍池電站下水庫(kù)自2008年開(kāi)始蓄水后便發(fā)現(xiàn)存在滲漏量較大的問(wèn)題。水庫(kù)長(zhǎng)期如此運(yùn)行不僅會(huì)直接影響電站的綜合效率及經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是若滲漏問(wèn)題長(zhǎng)期不能解決會(huì)威脅大壩和人工庫(kù)盆的安全。2012～2013年，利用墨汁示蹤法對(duì)水庫(kù)進(jìn)行了水下檢查和臨時(shí)封堵，并鎖定了主要滲漏源。2014年采用點(diǎn)、線結(jié)合的方式，對(duì)下水庫(kù)進(jìn)出水口區(qū)域及面板局部結(jié)構(gòu)縫、裂縫進(jìn)行了水下塑性處理，并對(duì)破損部位進(jìn)行了水下修復(fù)，滲漏量顯著減少，排除了電站下水庫(kù)運(yùn)行存在的安全隱患，取得了巨大的成功。

水下檢查；墨汁示蹤法；臨時(shí)封堵；點(diǎn)線結(jié)合；塑性處理；水下破損修復(fù)

1 工程概況

山西西龍池抽水蓄能電站位于山西省忻州市五臺(tái)縣境內(nèi)，電站裝機(jī)容量為1200MW（4×300MW），額定水頭640.00 m，年發(fā)電量18.05×108kW·h，年抽水電量24.07×108kW·h，電站綜合效率系數(shù)約為0.75。電站建成后，以500 kV電壓并入山西電網(wǎng)，擔(dān)任系統(tǒng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻及事故備用等任務(wù)，對(duì)改善山西電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)、提高供電質(zhì)量和保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用。電站樞紐建筑物主要由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、下水庫(kù)、地面副廠房及開(kāi)關(guān)站等建筑物組成，上、下水庫(kù)均為新建水庫(kù)。其中，下水庫(kù)正常蓄水位838 m，死水位798 m，工作水深40 m，總庫(kù)容502.99×104m3，采用開(kāi)挖、攔溝成庫(kù)，由一座主壩、一座副壩及巖坡庫(kù)岸圍庫(kù)而成。庫(kù)頂環(huán)庫(kù)公路軸線長(zhǎng)1 722 m，其中開(kāi)挖巖坡庫(kù)頂軸線長(zhǎng)1 184 m，堆石壩壩頂軸線長(zhǎng)537 m，最大壩高97 m。庫(kù)盆采用混合式全庫(kù)面板防滲方案，防滲總面積約11.25×104m2，其中庫(kù)岸為混凝土面板防滲，防滲面積為6.72萬(wàn)m2，庫(kù)底及壩坡采用瀝青混凝土面板防滲，襯砌面積分別為5.33萬(wàn)m2和5.92萬(wàn)m2。下水庫(kù)混凝土面板一般坡比1∶0.75，除扭面連接段外，最大斜坡面長(zhǎng)約110 m，坡度約為1∶0.75～1∶2及1∶1.053，瀝青混凝土鋪筑最大斜坡面長(zhǎng)約121 m，庫(kù)、壩坡坡度為1∶2.0。

2 墨汁示蹤法水下檢查情況

西龍池電站下水庫(kù)自2008年開(kāi)始蓄水便發(fā)現(xiàn)存在滲漏量較大的問(wèn)題且主要集中在進(jìn)出水口區(qū)域，后經(jīng)2008年、2009年兩次水庫(kù)放空處理，效果雖明顯，但滲漏仍然超過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算值（29.1 L/s）。2012年6月，西龍池電站樞紐工程竣工安全鑒定專家組認(rèn)為水庫(kù)仍然存在滲漏量偏大且局部集中的問(wèn)題，并于鑒定報(bào)告中提出建議：“下水庫(kù)滲流總量大，尤其是局部混凝土面板區(qū)域內(nèi)的排水廊道和進(jìn)出水口連接廊道內(nèi)滲水量較大，建議分析原因，結(jié)合檢修進(jìn)行檢查和必要的處理”。2012年初，討論確定了采取水下檢查措施及重點(diǎn)檢查部位，并分別于2012年、2013年進(jìn)行了兩次水下檢查及臨時(shí)封堵處理，最終鎖定了滲漏主要部位，為下一步永久處理方案的編制和實(shí)施提供了依據(jù)。

2.1 檢查實(shí)施過(guò)程

2.1.1 水下檢查方法

水下檢查作業(yè)采用管供式空氣潛水進(jìn)行近觀目視和水下錄像檢查，潛水員按照預(yù)先制定的行動(dòng)路線下水，并配備管供式空氣潛水裝具、水下照明設(shè)備、水下錄像機(jī)、潛水電話和水下測(cè)量工具。水下錄像機(jī)和潛水電話通過(guò)電纜與水面監(jiān)視器連接，通過(guò)這些設(shè)備保證把檢查過(guò)程的每一幅畫(huà)面連續(xù)傳送到水面監(jiān)控器，供水面工程人員和甲方人員監(jiān)督，保證檢查作業(yè)水上水下的統(tǒng)一性、同步性。

2.1.2 巡檢線路

圖1 進(jìn)出水口出口段底板編號(hào)Fig.1 Floor number of outlet section in inlet/outlet region

根據(jù)面板、底板所處位置不同，分別對(duì)面板、底板進(jìn)行編號(hào)檢查。進(jìn)/出水口區(qū)域出口段共8塊底板，從右往左依次為1～8號(hào)（如圖1）；八區(qū)9塊面板，面對(duì)庫(kù)岸從右往左依次為1～9號(hào)；三區(qū)共19塊面板，面對(duì)庫(kù)岸從左往右依次為1～19號(hào)，每塊面板安排一名潛水員下水檢查，并且逐號(hào)進(jìn)行。由于現(xiàn)場(chǎng)水下可視度較好，因此每隔2 m設(shè)為一檔進(jìn)行檢查，具體路線如圖2所示。潛水員在水下用墨汁法和潛水表精確地找到滲漏部位和水深位置，用鋼板尺精確測(cè)量淤積程度。檢查過(guò)程中，潛水員隨時(shí)將檢查結(jié)果通過(guò)潛水電話和水下錄像準(zhǔn)確匯報(bào)給水上記錄員，水上記錄員及時(shí)記錄檢查結(jié)果并據(jù)此繪制草圖。

2.1.3 墨汁示蹤法

滲漏產(chǎn)生的條件是存在滲漏點(diǎn)及內(nèi)外壓差。由于在常規(guī)情況下檢查水庫(kù)滲漏，不僅存在滲漏源難以精確鎖定的問(wèn)題，而且放空水庫(kù)本身對(duì)電站的運(yùn)行效益會(huì)造成較大的影響，此次西龍池公司水下檢查采用墨汁示蹤法，很好地利用了滲漏通道內(nèi)外壓差這一條件，借助有色物質(zhì)直觀地反映出了滲漏通道，準(zhǔn)確地找到了滲漏點(diǎn)。

圖2 面板檢查路線圖Fig.2 Road map of concrete face inspection

2.2 檢查及臨時(shí)封堵結(jié)果

2012年8～10月，通過(guò)對(duì)進(jìn)出水口區(qū)域進(jìn)行了水下檢查，共發(fā)現(xiàn)了33處明顯滲漏點(diǎn)并進(jìn)行臨時(shí)封堵。2013年6～7月，西龍池公司再次組織開(kāi)展大面積檢查，包括：（1）對(duì)局部混凝土面板及結(jié)構(gòu)縫進(jìn)行檢查；（2）復(fù)查進(jìn)出水口已檢查區(qū)域。通過(guò)本次檢查，發(fā)現(xiàn)有新增滲漏點(diǎn)10處且攔污柵上游側(cè)混凝土面板存在裂縫，并對(duì)新增滲漏點(diǎn)再次進(jìn)行臨時(shí)封堵。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，臨時(shí)封堵后水庫(kù)滲漏量減少明顯，說(shuō)明已檢查出的滲漏源就是造成水庫(kù)滲漏量偏大的直接原因，且通過(guò)研究規(guī)律發(fā)現(xiàn)，進(jìn)出水口區(qū)域滲漏點(diǎn)主要集中在787.07～799.00 m高程三條縱向結(jié)構(gòu)縫、795.05 m高程混凝土面板平臺(tái)及左右岸兩條橫向結(jié)構(gòu)縫上。

3 滲漏處理方案

經(jīng)過(guò)前期的充分準(zhǔn)備，西龍池抽水蓄能電站于2014年4月開(kāi)始實(shí)施下水庫(kù)滲漏水下處理工程，對(duì)下水庫(kù)810 m高程以下面板存在的滲漏缺陷進(jìn)行水下處理。水下滲漏處理的主要工作內(nèi)容包括進(jìn)出水口區(qū)域結(jié)構(gòu)縫的水下處理、混凝土面板裂縫的水下處理、混凝土面板破損的水下處理。

3.1 進(jìn)出水口區(qū)域結(jié)構(gòu)縫水下處理

存在滲漏的結(jié)構(gòu)縫多數(shù)位于進(jìn)水口周邊及滲漏量大的相關(guān)壩段，其滲漏直接影響壩后觀測(cè)數(shù)據(jù)。需處理的結(jié)構(gòu)縫總長(zhǎng)度為235.5 m，位置如圖3所示。

水下結(jié)構(gòu)縫處理的施工工序包括：臨時(shí)封堵、基面清理、涂刷粘接劑、嵌填柔性止水、粘貼蓋片、固定蓋片、封邊、錄像驗(yàn)收。具體工藝如下：

（1）臨時(shí)封堵：對(duì)漏水點(diǎn)進(jìn)行臨時(shí)封堵，保證后續(xù)施工的進(jìn)行。

（2）基面清理：潛水員在水下使用高壓水槍、鋼絲刷等工具清理原結(jié)構(gòu)縫表面（包括壓板）及兩側(cè)各40 cm范圍內(nèi)的雜物，包括混凝土、水生物、泥沙等。保證處理后基面無(wú)殘留雜物。

（3）涂刷粘接劑：清理結(jié)束后，潛水員沿著原結(jié)構(gòu)縫表面（包括壓板）涂刷HK963水下粘接劑，涂刷時(shí)力道均勻，不漏刷。涂刷過(guò)程中對(duì)原止水結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)，方便下一步施工工序。

（4）柔性止水：涂刷粘接劑后，潛水員將柔性止水材料安裝到原止水結(jié)構(gòu)表面，設(shè)鼓包高度6 cm，并用柔性止水材料將原止水結(jié)構(gòu)（包括壓板）填補(bǔ)找平，邊鋪邊壓，使粘接面充分排水，密實(shí)無(wú)夾層。同時(shí)使止水材料表面順滑，以便后續(xù)粘貼蓋片時(shí)保證蓋片與止水材料粘結(jié)無(wú)縫隙，提高密封質(zhì)量。

（5）粘貼蓋片：塑性止水材料鋪設(shè)完成后，在止水材料表面再涂刷HK963水下粘接劑，涂刷時(shí)力道均勻，不漏刷，蓋片寬度為80 cm，搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于10 cm，保證搭接處嚴(yán)密無(wú)縫隙。在蓋片搭接縫隙處涂刷封邊膠，確保密封性。搭接部位接縫處壓不銹鋼壓條。

（6）固定蓋片：使用5 cm寬、3 mm厚不銹鋼壓條壓覆在防滲保護(hù)蓋片的兩側(cè)，兩側(cè)壓板與原止水結(jié)構(gòu)壓板外邊緣相接，并用M10不銹鋼膨脹螺栓固定，確保蓋片能被緊密地固定在原止水結(jié)構(gòu)表面上。

圖3 結(jié)構(gòu)縫修補(bǔ)位置示意圖Fig.3 Distribution of structural joints repairment

（7）封邊：防滲蓋片固定好后，蓋片四周及膨脹螺栓處均采用水下粘結(jié)劑進(jìn)行封邊堵漏，使防滲結(jié)構(gòu)形成無(wú)任何滲漏路徑的整體。

（8）錄像驗(yàn)收：修補(bǔ)工作結(jié)束后，潛水員對(duì)滲漏點(diǎn)修補(bǔ)處理的情況進(jìn)行復(fù)查，重點(diǎn)檢查壓板的搭接和固定情況、防滲蓋片搭接處及蓋片周邊的水密性，確保防滲止漏結(jié)構(gòu)的整體防滲止水性能良好。

結(jié)構(gòu)縫的一些特殊部位，如“十”字結(jié)構(gòu)縫、結(jié)構(gòu)縫端頭、拐角處等，若處理不當(dāng)，易發(fā)生滲漏。為此，對(duì)這些特殊部位采取了有針對(duì)性的處理。

“十”字結(jié)構(gòu)縫由于屬于兩層伸縮縫止水相交，設(shè)計(jì)將相交的其中一道伸縮縫按工藝步驟方式處理完畢后，再處理另一道相交的伸縮縫。對(duì)結(jié)構(gòu)縫端頭采用不銹鋼壓條壓緊，并采用水下封邊劑封邊，收尾處用柔性止水材料做成比較緩的坡度并鋪設(shè)蓋片，以確保完全封閉、無(wú)褶皺縫隙漏水。拐角處則用不銹鋼壓條和不銹鋼螺栓將蓋片固定加密，并采用水下封邊劑封邊。

圖4 “十”字結(jié)構(gòu)及端頭部位處理結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Cross-shaped structure and treatment at head position

圖5 拐角結(jié)構(gòu)處理結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Treatment at the corner

3.2 混凝土面板的裂縫水下處理

水下裂縫處理共13條，包括795平臺(tái)2～13號(hào)裂縫。主要是在待修補(bǔ)裂縫表面增加1道柔性止水結(jié)構(gòu)，進(jìn)行修復(fù)。裂縫處理工作內(nèi)容包括：前期準(zhǔn)備、基面清理、涂刷粘接劑、嵌填止水、粘貼蓋片、封邊、錄像驗(yàn)收。具體施工工藝與結(jié)構(gòu)縫處理類似。

圖6 面板裂縫分布圖Fig.6 Distribution of cracks

3.3 混凝土面板的破損水下處理

有兩處混凝土面板缺陷位于810 m高程水位以下，需要對(duì)面板破損部位進(jìn)行水下澆筑修復(fù)，總面積0.405 m2。由于是薄層混凝土澆筑，需要澆筑水下不分散環(huán)氧砂漿，并架立模板。由于澆筑方量較小,采用吊罐法進(jìn)行澆筑。

施工步驟包括：水下切割、鑿除混凝土、架立模板、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、水下混凝土的制備和澆筑、拆模、錄像驗(yàn)收。

澆筑前結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)水溫、水深、氣候、施工條件進(jìn)行試驗(yàn)并設(shè)計(jì)配合比。本次采用配合比見(jiàn)表1。

表1 環(huán)氧混凝土配合比Table 1 Mix proportion of epoxy concrete

4 處理成果

經(jīng)過(guò)近兩個(gè)月的水下施工，西龍池抽水蓄能電站下水庫(kù)810 m高程以下面板滲漏水下處理工程順利完工。完成了235.5 m的結(jié)構(gòu)縫處理、62.3 m的裂縫處理及總面積為0.405 m2的面板破損處理。經(jīng)專業(yè)安全監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)，處理后下水庫(kù)滲漏量變化見(jiàn)表2。

通過(guò)表2可以看出：

（1）修補(bǔ)后，庫(kù)底廊道J-006、J-023、J-027、JN-11四處排水孔的滲流量合計(jì)平均值在同一水位下相比修補(bǔ)前減少63.3%；

（2）修補(bǔ)后，庫(kù)底廊道總滲流量平均值相比修補(bǔ)前減少79.09%。

表2 下水庫(kù)810 m高程修補(bǔ)前后滲流量觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比Table 2 Comparison of measured flow data at 810 m elevation before and after treatment

經(jīng)過(guò)水下修補(bǔ)處理，西龍池抽水蓄能電站下水庫(kù)面板810 m高程以下滲漏量顯著下降，達(dá)到了滲漏處理的預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，工程取得了圓滿成功。

5 結(jié)語(yǔ)

此次水庫(kù)滲漏檢查處理采用墨汁示蹤法鎖定滲漏源，不僅快且準(zhǔn)確，避免了放空水庫(kù)對(duì)電站運(yùn)行造成的直接經(jīng)濟(jì)損失，處理過(guò)程中完全不影響水庫(kù)的正常運(yùn)行。另外，在施工中為避免全面更換結(jié)構(gòu)縫止水帶來(lái)的不可控因素，整個(gè)施工工藝都是采用“金包銀”的方式，即在原有止水結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再做一道新止水，以確保防滲效果。在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，項(xiàng)目管理人員針對(duì)不同的部位選用合適的水下材料，嚴(yán)格控制各道工序，注重施工質(zhì)量和安全控制，工程完工后滲漏量明顯降低，取得了非常好的工程效果。西龍池電站在運(yùn)行管理中對(duì)所發(fā)現(xiàn)的滲漏問(wèn)題給予了足夠的重視，并積極采取措施，使面板滲漏可能會(huì)造成的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失得以避免，水庫(kù)安全穩(wěn)定運(yùn)行得到了一定保障，同時(shí)也為其他面臨同類問(wèn)題的電站缺陷水下處理提供了經(jīng)驗(yàn)參考。 ■

作者郵箱：weibao-xiao@sgxy.sgcc.com.cn

Underwater leakage inspection and plugging technology for the lower reservoir face of Xilongchi pumped storage power station

XIAO Wei-bao,ZHAO Lei,ZHU Qing-long,ZHANG Jian-wei and LI

Tao Shanxi Xilongchi Pumped Storage Power Plant Co.,Ltd.

Large leakage was found at lower reservoir of Xilongchi power station since first storage in 2008.Long term operation of the reservoir under this condition would directly affect the comprehensive efficiency and economic benefits of the power station.More importantly,it would threaten the safety of the dam and the reservoir if the leakage problem couldn't be solved in a long time.Underwater leakage inspection based on ink tracer method and temporary plugging were done in 2012～2013,and main sources of leakage were identified.In 2014,underwater plastic treatment was taken at structural joints and cracks in inlet/outlet region and the face of lower reservoir.And underwater repairment was taken at damaged area.After treatment,the leakage was significantly reduced,and the safety hazard of lower res?ervoir was eliminated.

underwater inspection;ink tracer method;temporary plugging;combination of point and line;plastic treatment;underwater repairment

TV698.2

B

1671-1092（2015）04-0057-05

2015-01-15

肖維寶（1969-），男，安徽天長(zhǎng)人，工程師，主要從事電力輸配電和抽蓄電站能源建設(shè)、電站運(yùn)營(yíng)管理工作。