桂林抽水蓄能电站上水库全库盆防渗施工导流设计.pdf

第 卷第 期红水河 年 月 水利水电桂林抽水蓄能电站上水库全库盆防渗施工导流设计杨月凤（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西 南宁）摘 要：笔者结合桂林抽水蓄能电站上水库地形地质条件及防渗要求，对上水库防渗方案、施工导流方案进行了比选，最终选定采用全库盆防渗方案、明渠外排廊道导流方案；详细介绍上水库施工导流涉及的大坝、进出水口和防渗面板等部位的导流设计，并与国内 个采用全库盆防渗的抽水蓄能电站的施工导流方案进行比较，得出此类项目可采用明渠、水泵抽排或其他建筑物结合外排廊道的泄流方案的结论。该研究成果可为类似采用全库盆防渗项目的施工导流设计提供参考。关键词：施工导流；全库盆防渗；上水库；桂林抽水蓄能电站中图分类号：文献标志码：文章编号：（）：开放科学（资源服务）标识码（）：引言抽水蓄能电站是利用电力系统的富余电能从下水库向上水库抽水，将电能转换为水的势能储存起来，当电力系统需要时，从上水库向下水库放水发电，再将水的势能转换为电能的一种水电站。按照电网调度的需要可做调峰、填谷、调频、调相及紧急事故备用运行等。为了让抽水蓄能电站尽早建成发挥作用，需要进行详细的施工导流设计。施工导流是水利水电工程总体设计的重要组成部分，是选定枢纽布置、永久建筑物形式、施工程序和施工总进度的重要因素。施工导流是指为工程创造干地施工条件，按照预定方案将河水通过导流泄水建筑物或束窄的河床导向下游的工程措施。施工导流设计包括导流方式、导流标准、导流程序、导流建筑物设计与施 收稿日期：；修回日期：作者简介：杨月凤（），女，广西玉林人，助理工程师，主要从事水利水电工程施工组织设计。：。第 期杨月凤：桂林抽水蓄能电站上水库全库盆防渗施工导流设计工、截流、下闸蓄水等内容。抽水蓄能电站上水库防渗 上水库防渗形式抽水蓄能电站主要建筑物一般包括上水库、下水库、输水系统、厂房和其他专用建筑物等。纯抽水蓄能电站如因上水库渗漏等导致水量大量损失，将减少电站发电量，因此，对上水库防渗要求高。上水库防渗可以采用垂直防渗和全库盆防渗两种形式。垂直防渗是指采用竖直防渗帷幕，对水库周边进行拦截防渗的形式；全库盆防渗是指采用防渗材料将库盆的库周和库底全封闭防渗的形式。垂直防渗适用于大部分抽水蓄能电站，其施工简便，应用较多；全库盆防渗对地形地质条件要求较高，施工难度大，目前国内采用全库盆防渗形式的抽水蓄能电站较少，有灵寿、沂蒙、天荒坪、张河湾、西龙池、宝泉等抽水蓄能电站。上水库防渗形式比选桂林抽水蓄能电站上水库年径流量较小，地形封闭条件一般，库周大部分地段分水岭山体较为单薄，地下水位及相对不透水层（）的顶板埋深较大，均远远低于正常蓄水位，上水库存在较大的渗漏风险，因此，必须进行防渗处理。库区岩层为非可溶性岩石，透水性中等极微，深部为较好的相对隔水层，库盆相对不透水层（）顶板埋深较小。若采用库周垂直防渗，防渗底界建议进入相对不透水层（）以下 ，库周防渗底界深度介于 之间，平均防渗深度约，库周垂直防渗存在工程量大且防渗效果难以保证和验证的问题；若采用全库盆防渗，库盆内岩体风化层埋深相对较浅，下伏强风化基岩埋深较小，岩体强度相对较高，可作为库盆防渗的建基面。另外，库盆岸坡开挖会造成库周分水岭地下水位降低，使得渗漏范围有所增加。由于上水库的防渗要求较高，且该电站没有天然径流补水条件，上水库的渗漏对电站效益影响较大，因此，综合考虑库底原地下水位线和库周断层情况，本设计阶段上水库防渗采用全库盆防渗形式。通过对沥青混凝土面板全库防渗方案和钢筋混凝土面板全库防渗方案进行技术经济比选，最终确定选用沥青混凝土面板全库盆防渗方案。上水库全库盆防渗处理抽水蓄能电站上水库采用全库盆防渗，可形成封闭的库盆。为了避免防渗结构因不均匀变形而产生破坏，须对库盆内的断层破碎带、软弱夹层带、变形特性有明显差别的地层等进行处理。为了避免产生反向水压力破坏，须将防渗面板后的渗漏水顺畅排走，在库坡和库底面板下部设置排水层和检查廊道，将渗漏水集中于外排廊道后排到库外。上水库施工导流设计 施工导流方式抽水蓄能电站上水库施工导流一般采用隧洞导流方式，如果集雨面积较小，也可以采用机械抽排导流方式。上水库全库盆防渗因排渗漏水需要，设置了外排廊道，施工导流设计时可以考虑永临结合，把外排廊道作为施工导流的泄流通道。施工导流方案比选该电站上水库施工导流如果采用导流隧洞方式，主坝左、右岸山体虽具备成洞条件，但由于渗漏风险较高，后期库岸和库底防渗面板施工接缝要求高，而且单独做导流隧洞投资较大，因此，不宜采用在左岸或右岸单独设置导流隧洞进行施工导流的方案。结合上水库全库盆防渗结构和排水系统布置的特点，可以考虑利用外排廊道进行导流设计。从主沟接连通渠到外排廊道进口，通过明渠外排廊道的导流方式进行泄流，导流结束后再进行明渠回填、外排廊道的封闭以及防渗面板的施工。上水库集雨面积仅 ，流量较小，抽排量不大，因此，也可考虑采用机械抽排导流方案。通过对明渠外排廊道和机械抽排 个导流方案进行技术经济比较，机械抽排导流方案投资比明渠外排廊道导流方案的多约 万元，因此，最终确定选用明渠外排廊道导流方案。上水库施工导流上水库采用全库盆沥青混凝土面板防渗形式，库盆半挖半填，集雨面积 。库盆西侧主沟地势较低，由大坝填筑形成；库盆北侧和南侧由副坝填筑形成，垭口地势较高，可全年干地施工。上水库施工导流主要为保护主坝、上水库进 出水口和防渗面板施工。桂林抽水蓄能电站上水库施工洪水成果见表。表 桂林抽水蓄能电站上水库施工洪水成果项目设计频率全年枯水期洪峰流量（）洪量 万 红水河第 卷 上水库大坝施工导流 导流方式与导流标准上水库大坝为沥青混凝土面板堆石坝，坝体不宜过水，不适合采用围堰分期分段的导流方式。因此，上水库初步拟采用围堰一次拦断河床、明渠外排廊道泄流的导流方式。根据 水电工程施工导流设计规范，大坝导流标准拟采用全年 ，洪峰流量 。大坝临时断面填筑超过围堰堰顶后，度汛洪水标准采用全年，洪峰流量。导流方案与导流程序经综合分析，结合本工程的地形、枢纽布置、水文特性和施工特点，在库盆开挖期间，外排廊道未完工前，由坝址主冲沟导流；外排廊道完工后，上水库施工导流初步拟采用围堰一次拦断河床、明渠外排廊道泄流的导流方案。大坝填筑高度超过围堰顶高程后，施工期临时度汛利用坝体临时断面挡水，度汛水位为 。坝体临时断面汛前要求填筑至临时度汛高程 以上，以便汛期坝体继续填筑。上水库导流平面布置见图。图 上水库导流平面布置图 根据施工总进度安排，上水库大坝施工导流程序如下：）第 年 月，进行明渠和外排廊道施工，月初，外排廊道具备过流能力。第 年 月初截流，月完成土石围堰施工，截流前完成大坝坝肩开挖，至第 年 月底完成大坝坝基开挖。）第 年 月初开始趾板混凝土浇筑，第 年 月初开始坝体填筑，至第 年 月底，坝体填至堰顶高程 。）第 年 月初，坝体填筑高度超围堰堰顶高程，第 年汛期由坝体临时断面挡水度汛，至第 年 月底坝体填至坝顶高程。第 年 月至第 年 月，浇筑沥青混凝土面板和防浪墙。第 年 月底，上水库完成蓄水验收，具备初期蓄水条件。）第 年 月初，上水库开始蓄水，第 年 月底，第一台机组发电，上水库大坝施工导流结束。上水库施工导流特性见表。表 上水库施工导流特性表挡水建筑物导流标准频率 时段洪峰流量（）泄洪建筑物设计水位 备注上游黏土围堰全年明渠外排廊道 大坝全年明渠外排廊道 度汛 导流建筑物设计上游围堰采用均质黏土围堰，设计标准为全年，洪峰流量为 ，设计水位 。上游围堰顶高程 ，围堰顶轴线长，堰顶宽 ，最大围堰高度为 ；堰体采用均质黏土防渗，上游边坡坡比为，下游边坡坡比为，上游采用块石护坡。由于堰基为约 厚的漂卵砾石层，因此基础防渗采用置换黏土的方式。库盆洪水由明渠接库底排水廊道排出库盆外冲沟，无须设置下游围堰。外排廊道为城门洞形，宽 ，高 ，长，进口底板高程 ，出口高程，底坡为。围堰前主冲沟与外排廊道进水口之间开挖明渠，该明渠进口高程 ，出口高程 ，长约 ，坡度为，采用梯形断面，底宽，侧坡为。上水库进 出水口施工导流 导流方式与导流标准上水库进 出水口采用竖井式进 出水口，进水口底板高程为 ，施工期间由大坝主冲沟过流，进 出水口预留岩坎挡水。进 出水口导流标准拟采用全年，洪峰流量为 。进出水口与地下厂房贯通后，度汛洪水标准采用全年，洪峰流量为 。导流方案与导流程序上水库进 出水口闸门具备下闸挡水条件后，第 期杨月凤：桂林抽水蓄能电站上水库全库盆防渗施工导流设计引水系统与厂房才能贯通，贯通后施工期度汛洪水标准选用全年 ，洪峰流量 ，度汛水位为 ，采用闸门下闸挡水。第 年 月，进行竖井式进 出水口施工，至第 年 月底完成进 出水口施工。施工期间由大坝主冲沟过流，进 出水口预留岩坎挡水。第 年 月至第 年 月底施工期间，采用明渠外排廊道过流，进 出水口预留岩坎挡水。由于闸门不具备下闸挡水条件，因此，不允许引水系统与厂房贯通，需要在闸门井与进 出水口之间预留岩塞。第 年 月，引水隧洞闸门具备下闸挡水条件，引水系统与厂房贯通后，进 出水口采用闸门下闸挡水。上水库进 出水口施工导流特性见表。表 上水库进 出水口施工导流特性表挡水建筑物导流标准频率 时段洪峰流量（）泄洪建筑物设计水位 备注预留岩坎全年主冲沟 引水隧洞和厂房贯通前进 出水口闸门全年明渠外排廊道 引水隧洞和厂房贯通后 导流建筑物设计上水库进 出水口预留岩坎设计标准采用全年，设计挡水位为 ，岩坎顶高程为 ，顶宽 ，岩坎顶轴线长 ，迎水面及背水面边坡坡比均为 。上水库进 出水口完工后，拆除进 出水口预留岩坎。上水库库盆防渗面板施工导流 导流方式与导流标准上水库大坝库盆防渗面板施工导流分两期进行：）一期导流方式与大坝的相同，采用围堰一次拦断河床、明渠外排廊道泄流的导流方式；一期导流标准同大坝标准，采用全年 ，洪峰流量为 。）二期导流采用麻袋土围堰挡水，机械抽排导流方式；导流标准拟采用枯水期 ，洪量为 万。导流方案与导流程序一期导流设计水位为 。高程 以上和围堰围护基坑以内的库盆防渗面板可以全年施工；高程 以下库盆防渗面板在枯水期施工，且分区域进行，库盆集水由临时排水沟引至临时集水坑，用水泵抽排至导流明渠排出库盆外。二期导流设计水位为 ，采用围堰挡水，机械抽排导流。一期导流安排在第 年 月至第 年 月，主要考虑除上游黏土围堰、明渠以及库底外排廊道外的库盆防渗面板施工。二期导流安排在第 年 月至 月，主要考虑在上游黏土围堰拆除、明渠回填以及库底外排廊道浇筑完成后，其占压部分的库盆防渗面板施工。上水库库盆防渗面板施工导流特性见表。表 上水库库盆防渗面板施工导流特性表挡水建筑物导流标准频率 时段洪峰流量（）洪量万 泄洪建筑物设计水位 上游黏土围堰全年明渠外排廊道 麻袋土围堰 月至次年 月水泵抽排 导流建筑物设计一期导流建筑物与大坝施工导流建筑物相同。二期导流麻袋土围堰设计标准为枯水期 ，洪量为 万，设计水位 。围堰顶高程为 ，围堰顶轴线长，堰顶宽 ，最大围堰高度为 ，上、下游边坡坡比均为。二期导流排水管线布置于 号副坝的右岸，沿山坡经环库路绕至 号副坝后的冲沟，最高点的高程为 ，管线长约 ，设计最大抽水扬程 。设计抽水强度拟采用 ，约 可抽完 洪量。选用 台 单级双吸中开式离心泵（含 台备用），单台流量 ，最大扬程 ，功率 。与其他电站的差异桂林、灵寿、沂蒙 座抽水蓄能电站上水库均采用全库盆防渗形式，但 个电站的施工导流方案不尽相同，详见表。由表 可看出，上水库采用全库盆防渗形式时，施工导流方案均利用了排水系统中的外排廊道配合其他建筑物进行泄流。桂林抽水蓄能电站采用的是明渠外排廊道的导流方案，主要是考虑从主冲沟接连通渠到外排廊道进口进行泄流的方案；灵寿、沂蒙抽水蓄能电站采用的是水泵抽排结合外排廊道的导流方案。（下转第 页）红水河第 卷流状况、渗流位置及渗流量等信息，从而准确把握水文地质参数，制定出有针对性的防渗治理方案，降低成本，保障工程施工安全和施工进度。该检测方式适用于包括孔隙水、裂隙水、溶隙水的天然渗流场或人工渗流场在内的水文地质现场，在渗流通道和渗流量检测上均是有效和可靠的。在土石坝的检测应用中，现场声呐检测的位置应选择防渗体内或紧邻防渗体的上游入渗侧，否则容易导致出现错误的检测结论。参考文献：杜家佳，杜国平，曹建辉，等高坝大库声纳渗流检测可视化成像研究大坝与安全，（）：杜国平，郑喜莲，王律，等航空定向技术在地下水流速流向中的应用研究南京航空航天大学学报，（）：吕罡水利工程围护结构防渗漏管控措施现代物业（中旬刊），（）：杜家佳，陆建锋，王震，等武汉绿地中心深基坑声纳渗流控制技术施工技术，（）：杜国平，杜家佳，宋晓峰，等三维流速矢量声纳测量系统工程地球物理学报，（）：（责任编辑 秦凤荣）（上接第 页）表 桂林、灵寿、沂蒙抽水蓄能电站上水库施工导流方案电站名称施工导流方案桂林抽水蓄能电站在库盆开挖期间，外排廊道未完工前，由坝址主冲沟导流；外排廊道完工后，上水库施工导流初步拟采用围堰一次拦断河床、明渠外排廊道泄流的导流方案灵寿抽水蓄能电站在围堰未形成之前，由原沟道排出；围堰填筑完成后，坝体施工导流由围堰拦挡上游汇水，水泵抽排泄水；在由已填筑坝体挡水时，采用水泵抽排结合库底外排廊道泄水沂蒙抽水蓄能电站库盆和坝基开挖期间，排水廊道未形成前，施工时由坝址原冲沟排水加配水泵抽水导流；坝体填筑施工期间，施工导流利用已形成的库底排水检查廊道和外排廊道排泄洪水 在设计施工导流方案时，是采用明渠，还是采用水泵抽排，抑或是采用其他建筑物结合外排廊道进行泄流，最终需要通过技术经济比较来确定。结语综上所述，桂林抽水蓄能电站上水库采用全库盆防渗形式，涉及大坝、上水库进 出水口以及防渗面板的施工导流，其导流方式除需要分阶段考虑之外，还需注意施工进度与施工导流相协调。该项目通过对明渠外排廊道和机械抽排 个导流方案进行技术经济比较，最终确定采用明渠外排廊道的导流方案，并对相关部位的施工导流进行详细介绍。结合国内灵寿和沂蒙抽水蓄能电站同类型项目，对施工导流方案进行比较，总结出 个项目的导流方案均采用了排水系统中的外排廊道配合其他建筑物进行泄流。本文对类似采用全库盆防渗项目的施工导流设计具有一定的参考意义。参考文献：，抽水蓄能电站设计规范 ，水电工程施工导流设计规范 中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司桂林抽水蓄能电站预可行性研究报告南宁：中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，简祥南宁抽水蓄能电站上水库导流设计红水河，（）：，水电工程施工组织设计规范（责任编辑 秦凤荣）红水河 杂志刊登文章下载，投稿结果查询，请扫描咨询电话：