山西西龙池抽水蓄能电站下水库面板渗漏水下检查与封堵技术

肖维宝，赵 磊，朱庆龙，张建伟，李 涛

（山西西龙池抽水蓄能电站有限责任公司，山西忻州，035503）

山西西龙池抽水蓄能电站下水库面板渗漏水下检查与封堵技术

肖维宝，赵 磊，朱庆龙，张建伟，李 涛

（山西西龙池抽水蓄能电站有限责任公司，山西忻州，035503）

西龙池电站下水库自2008年开始蓄水后便发现存在渗漏量较大的问题。水库长期如此运行不仅会直接影响电站的综合效率及经济效益，更重要的是若渗漏问题长期不能解决会威胁大坝和人工库盆的安全。2012～2013年，利用墨汁示踪法对水库进行了水下检查和临时封堵，并锁定了主要渗漏源。2014年采用点、线结合的方式，对下水库进出水口区域及面板局部结构缝、裂缝进行了水下塑性处理，并对破损部位进行了水下修复，渗漏量显著减少，排除了电站下水库运行存在的安全隐患，取得了巨大的成功。

水下检查；墨汁示踪法；临时封堵；点线结合；塑性处理；水下破损修复

1 工程概况

山西西龙池抽水蓄能电站位于山西省忻州市五台县境内，电站装机容量为1200MW（4×300MW），额定水头640.00 m，年发电量18.05×108kW·h，年抽水电量24.07×108kW·h，电站综合效率系数约为0.75。电站建成后，以500 kV电压并入山西电网，担任系统调峰、填谷、调频及事故备用等任务，对改善山西电网电源结构、提高供电质量和保证电网安全经济稳定运行具有重要作用。电站枢纽建筑物主要由上水库、输水系统、地下厂房系统、下水库、地面副厂房及开关站等建筑物组成，上、下水库均为新建水库。其中，下水库正常蓄水位838 m，死水位798 m，工作水深40 m，总库容502.99×104m3，采用开挖、拦沟成库，由一座主坝、一座副坝及岩坡库岸围库而成。库顶环库公路轴线长1 722 m，其中开挖岩坡库顶轴线长1 184 m，堆石坝坝顶轴线长537 m，最大坝高97 m。库盆采用混合式全库面板防渗方案，防渗总面积约11.25×104m2，其中库岸为混凝土面板防渗，防渗面积为6.72万m2，库底及坝坡采用沥青混凝土面板防渗，衬砌面积分别为5.33万m2和5.92万m2。下水库混凝土面板一般坡比1∶0.75，除扭面连接段外，最大斜坡面长约110 m，坡度约为1∶0.75～1∶2及1∶1.053，沥青混凝土铺筑最大斜坡面长约121 m，库、坝坡坡度为1∶2.0。

2 墨汁示踪法水下检查情况

西龙池电站下水库自2008年开始蓄水便发现存在渗漏量较大的问题且主要集中在进出水口区域，后经2008年、2009年两次水库放空处理，效果虽明显，但渗漏仍然超过设计计算值（29.1 L/s）。2012年6月，西龙池电站枢纽工程竣工安全鉴定专家组认为水库仍然存在渗漏量偏大且局部集中的问题，并于鉴定报告中提出建议：“下水库渗流总量大，尤其是局部混凝土面板区域内的排水廊道和进出水口连接廊道内渗水量较大，建议分析原因，结合检修进行检查和必要的处理”。2012年初，讨论确定了采取水下检查措施及重点检查部位，并分别于2012年、2013年进行了两次水下检查及临时封堵处理，最终锁定了渗漏主要部位，为下一步永久处理方案的编制和实施提供了依据。

2.1 检查实施过程

2.1.1 水下检查方法

水下检查作业采用管供式空气潜水进行近观目视和水下录像检查，潜水员按照预先制定的行动路线下水，并配备管供式空气潜水装具、水下照明设备、水下录像机、潜水电话和水下测量工具。水下录像机和潜水电话通过电缆与水面监视器连接，通过这些设备保证把检查过程的每一幅画面连续传送到水面监控器，供水面工程人员和甲方人员监督，保证检查作业水上水下的统一性、同步性。

2.1.2 巡检线路

图1 进出水口出口段底板编号Fig.1 Floor number of outlet section in inlet/outlet region

根据面板、底板所处位置不同，分别对面板、底板进行编号检查。进/出水口区域出口段共8块底板，从右往左依次为1～8号（如图1）；八区9块面板，面对库岸从右往左依次为1～9号；三区共19块面板，面对库岸从左往右依次为1～19号，每块面板安排一名潜水员下水检查，并且逐号进行。由于现场水下可视度较好，因此每隔2 m设为一档进行检查，具体路线如图2所示。潜水员在水下用墨汁法和潜水表精确地找到渗漏部位和水深位置，用钢板尺精确测量淤积程度。检查过程中，潜水员随时将检查结果通过潜水电话和水下录像准确汇报给水上记录员，水上记录员及时记录检查结果并据此绘制草图。

2.1.3 墨汁示踪法

渗漏产生的条件是存在渗漏点及内外压差。由于在常规情况下检查水库渗漏，不仅存在渗漏源难以精确锁定的问题，而且放空水库本身对电站的运行效益会造成较大的影响，此次西龙池公司水下检查采用墨汁示踪法，很好地利用了渗漏通道内外压差这一条件，借助有色物质直观地反映出了渗漏通道，准确地找到了渗漏点。

图2 面板检查路线图Fig.2 Road map of concrete face inspection

2.2 检查及临时封堵结果

2012年8～10月，通过对进出水口区域进行了水下检查，共发现了33处明显渗漏点并进行临时封堵。2013年6～7月，西龙池公司再次组织开展大面积检查，包括：（1）对局部混凝土面板及结构缝进行检查；（2）复查进出水口已检查区域。通过本次检查，发现有新增渗漏点10处且拦污栅上游侧混凝土面板存在裂缝，并对新增渗漏点再次进行临时封堵。监测数据显示，临时封堵后水库渗漏量减少明显，说明已检查出的渗漏源就是造成水库渗漏量偏大的直接原因，且通过研究规律发现，进出水口区域渗漏点主要集中在787.07～799.00 m高程三条纵向结构缝、795.05 m高程混凝土面板平台及左右岸两条横向结构缝上。

3 渗漏处理方案

经过前期的充分准备，西龙池抽水蓄能电站于2014年4月开始实施下水库渗漏水下处理工程，对下水库810 m高程以下面板存在的渗漏缺陷进行水下处理。水下渗漏处理的主要工作内容包括进出水口区域结构缝的水下处理、混凝土面板裂缝的水下处理、混凝土面板破损的水下处理。

3.1 进出水口区域结构缝水下处理

存在渗漏的结构缝多数位于进水口周边及渗漏量大的相关坝段，其渗漏直接影响坝后观测数据。需处理的结构缝总长度为235.5 m，位置如图3所示。

水下结构缝处理的施工工序包括：临时封堵、基面清理、涂刷粘接剂、嵌填柔性止水、粘贴盖片、固定盖片、封边、录像验收。具体工艺如下：

（1）临时封堵：对漏水点进行临时封堵，保证后续施工的进行。

（2）基面清理：潜水员在水下使用高压水枪、钢丝刷等工具清理原结构缝表面（包括压板）及两侧各40 cm范围内的杂物，包括混凝土、水生物、泥沙等。保证处理后基面无残留杂物。

（3）涂刷粘接剂：清理结束后，潜水员沿着原结构缝表面（包括压板）涂刷HK963水下粘接剂，涂刷时力道均匀，不漏刷。涂刷过程中对原止水结构进行修复，方便下一步施工工序。

（4）柔性止水：涂刷粘接剂后，潜水员将柔性止水材料安装到原止水结构表面，设鼓包高度6 cm，并用柔性止水材料将原止水结构（包括压板）填补找平，边铺边压，使粘接面充分排水，密实无夹层。同时使止水材料表面顺滑，以便后续粘贴盖片时保证盖片与止水材料粘结无缝隙，提高密封质量。

（5）粘贴盖片：塑性止水材料铺设完成后，在止水材料表面再涂刷HK963水下粘接剂，涂刷时力道均匀，不漏刷，盖片宽度为80 cm，搭接长度应不小于10 cm，保证搭接处严密无缝隙。在盖片搭接缝隙处涂刷封边胶，确保密封性。搭接部位接缝处压不锈钢压条。

（6）固定盖片：使用5 cm宽、3 mm厚不锈钢压条压覆在防渗保护盖片的两侧，两侧压板与原止水结构压板外边缘相接，并用M10不锈钢膨胀螺栓固定，确保盖片能被紧密地固定在原止水结构表面上。

图3 结构缝修补位置示意图Fig.3 Distribution of structural joints repairment

（7）封边：防渗盖片固定好后，盖片四周及膨胀螺栓处均采用水下粘结剂进行封边堵漏，使防渗结构形成无任何渗漏路径的整体。

（8）录像验收：修补工作结束后，潜水员对渗漏点修补处理的情况进行复查，重点检查压板的搭接和固定情况、防渗盖片搭接处及盖片周边的水密性，确保防渗止漏结构的整体防渗止水性能良好。

结构缝的一些特殊部位，如“十”字结构缝、结构缝端头、拐角处等，若处理不当，易发生渗漏。为此，对这些特殊部位采取了有针对性的处理。

“十”字结构缝由于属于两层伸缩缝止水相交，设计将相交的其中一道伸缩缝按工艺步骤方式处理完毕后，再处理另一道相交的伸缩缝。对结构缝端头采用不锈钢压条压紧，并采用水下封边剂封边，收尾处用柔性止水材料做成比较缓的坡度并铺设盖片，以确保完全封闭、无褶皱缝隙漏水。拐角处则用不锈钢压条和不锈钢螺栓将盖片固定加密，并采用水下封边剂封边。

图4 “十”字结构及端头部位处理结构图Fig.4 Cross-shaped structure and treatment at head position

图5 拐角结构处理结构图Fig.5 Treatment at the corner

3.2 混凝土面板的裂缝水下处理

水下裂缝处理共13条，包括795平台2～13号裂缝。主要是在待修补裂缝表面增加1道柔性止水结构，进行修复。裂缝处理工作内容包括：前期准备、基面清理、涂刷粘接剂、嵌填止水、粘贴盖片、封边、录像验收。具体施工工艺与结构缝处理类似。

图6 面板裂缝分布图Fig.6 Distribution of cracks

3.3 混凝土面板的破损水下处理

有两处混凝土面板缺陷位于810 m高程水位以下，需要对面板破损部位进行水下浇筑修复，总面积0.405 m2。由于是薄层混凝土浇筑，需要浇筑水下不分散环氧砂浆，并架立模板。由于浇筑方量较小,采用吊罐法进行浇筑。

施工步骤包括：水下切割、凿除混凝土、架立模板、现场试验、水下混凝土的制备和浇筑、拆模、录像验收。

浇筑前结合现场水温、水深、气候、施工条件进行试验并设计配合比。本次采用配合比见表1。

表1 环氧混凝土配合比Table 1 Mix proportion of epoxy concrete

4 处理成果

经过近两个月的水下施工，西龙池抽水蓄能电站下水库810 m高程以下面板渗漏水下处理工程顺利完工。完成了235.5 m的结构缝处理、62.3 m的裂缝处理及总面积为0.405 m2的面板破损处理。经专业安全监测机构监测，处理后下水库渗漏量变化见表2。

通过表2可以看出：

（1）修补后，库底廊道J-006、J-023、J-027、JN-11四处排水孔的渗流量合计平均值在同一水位下相比修补前减少63.3%；

（2）修补后，库底廊道总渗流量平均值相比修补前减少79.09%。

表2 下水库810 m高程修补前后渗流量观测数据对比Table 2 Comparison of measured flow data at 810 m elevation before and after treatment

经过水下修补处理，西龙池抽水蓄能电站下水库面板810 m高程以下渗漏量显著下降，达到了渗漏处理的预期标准，工程取得了圆满成功。

5 结语

此次水库渗漏检查处理采用墨汁示踪法锁定渗漏源，不仅快且准确，避免了放空水库对电站运行造成的直接经济损失，处理过程中完全不影响水库的正常运行。另外，在施工中为避免全面更换结构缝止水带来的不可控因素，整个施工工艺都是采用“金包银”的方式，即在原有止水结构的基础上再做一道新止水，以确保防渗效果。在整个项目实施过程中，项目管理人员针对不同的部位选用合适的水下材料，严格控制各道工序，注重施工质量和安全控制，工程完工后渗漏量明显降低，取得了非常好的工程效果。西龙池电站在运行管理中对所发现的渗漏问题给予了足够的重视，并积极采取措施，使面板渗漏可能会造成的安全隐患和经济损失得以避免，水库安全稳定运行得到了一定保障，同时也为其他面临同类问题的电站缺陷水下处理提供了经验参考。 ■

作者邮箱：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

肖维宝（1969-），男，安徽天长人，工程师，主要从事电力输配电和抽蓄电站能源建设、电站运营管理工作。