回龙抽水蓄能电站上库防渗设计

2017-01-19杨瑒

综合智慧能源 2017年12期

关键词：回龙聚脲砂浆

杨瑒

(国网新源控股有限公司回龙分公司，河南南阳 473000)

回龙抽水蓄能电站上库防渗设计

杨瑒

(国网新源控股有限公司回龙分公司，河南南阳 473000)

回龙抽水蓄能电站上库库盆采用混凝土面板和挂网喷混凝土面层两种组合的全封闭防渗措施，水库蓄水后渗漏量较大，采取了聚氯乙烯(PVC)喷涂+砂浆保护方案。电站运行多年后，PVC防水层严重老化，防渗效果逐渐下降，经过多次试验论证，最终确定了以高强水泥砂浆作基层，再喷涂单组分聚脲的防渗方案。

抽水蓄能电站；防渗；单组分聚脲

1 回龙抽水蓄能电站概况

回龙抽水蓄能电站位于河南省南阳市南召县城东北16 km岳庄，枢纽由上水库、下库、引水发电系统及地下厂房等组成，工程总装机容量为120 MW。工程于2005年投产运行，受物价上涨、不可预见地质问题处理等因素影响，工程总投资约5.3亿元。

上库工程包括主坝、副坝、引水发电系统进出水口、库盆等建筑物，总库容为118万m3(设计正常蓄水位以下)。主坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程900.0 m，最大坝高54.0 m，正常蓄水位899.0 m，正常低水位885.0 m，死水位876.4 m。

库盆总面积约10万m2，根据地质条件，采用混凝土面板和挂网喷混凝土面层两种组合的全封闭防渗方案，钢筋混凝土面板约5.5万m2，厚0.20 m，喷混凝土约4.5万m2，厚0.15 m。为减小因水位骤降产生的扬压力对防渗体的影响，并将库盆渗水汇至坝下重新抽回库内加以利用，在钢筋混凝土防渗板下设置无砂混凝土排水层，整个库区均布置软式透水管排水管网，网格状布置，间、排距为15 m，喷混凝土区的排水支管周围采用无砂混凝土包裹。

2 前期库盆防渗问题及应对措施

1992—1994年工程可行性研究阶段，受工程勘察精度制约，认为上库库盆封闭条件较好，仅主坝坝肩及左岸单薄山梁存在库岸渗漏问题，仅对主、副坝坝肩及单薄山梁库岸进行垂直帷幕防渗处理。防渗分析效果很好处理，工程造价很低。

1999—2000年补充可研和技术设计阶段，又补充进行了大量地质工作，发现库盆L36，L37，L49，L51等节理密集带不仅贯穿库盆，且为高倾角张性断裂构造，切割深度很深，延伸长度很长，强透水带宽度地表为1～5 m，430.0 m高程以下仍有1～2 m。原防渗方案日渗漏量将达到1.5万m3以上，远不能满足工程要求。黄委会设计院联合清华大学对库盆防渗方案进行了专题研究，拟定了多种处理方案，经分析计算，必须对全库盆进行防渗处理。

借鉴国内外类似工程防渗经验：防渗效果最好的沥青混凝土防渗方案需要增加投资约2亿元；全部钢筋混凝土面板方案，防渗效果基本有保证，增加工程投资约5 000万元；钢筋混凝土面板与喷混凝土组合方案，有一定风险，需要严格控制施工质量，增加工程投资约3 000万元；全部喷混凝土方案，风险较大，增加工程投资约1 000万元。按照总概算投资，最终采用组合方案，确定喷混凝土面积约为4.5万m2，对喷混凝土工艺进行生产性试验并提出了严格的技术要求。

上水库从2004年6月开始蓄水，在857.0 m高程以下防渗板区渗漏量较小，为97.55 m3/d；在858.5 m高程，渗漏量增大至189.41 m3/d；水位到达870.2 m时，渗漏量达到1 800.00 m3/d； 2005年3月21日水位达到885.0 m左右时，渗漏量达到10 000.00 m3/d以上。

根据渗漏规律并结合施工情况，认为渗漏水主要是由防渗体缺陷导致的，防渗体缺陷包括喷混凝土裹砂、喷混凝土裂缝、混凝土不密实等，由于缺陷部位无法查明，必须进行大面积处理。研究了聚氯乙烯(PVC)喷涂、聚合物砂浆抹面、环氧胶泥抹面、聚脲喷涂等处理方案，最终确定采用最为经济的PVC喷涂+砂浆保护方案，当时预计使用寿命10年。

2005年6月对库盆进行了防渗处理，死水位876.4 m以上全部喷混凝土区及部分钢筋混凝土面板可能存在缺陷的区域，采用PVC改性防水材料封闭，外挂钢丝网及防水砂浆进行保护。处理后渗漏量降至2 000 m3/d以下，暂时满足工程正常运行要求。

电站自2005年运行至今，PVC防水层已基本达到使用年限。由于上库日运行水头变幅较大，长期水力作用及冻融破坏致使砂浆保护层出现不同程度的空鼓、剥落等情况，尤其是上部，PVC防水层严重老化，防渗效果逐渐下降，加之基层局部施工缺陷形成的集中渗漏通道不断扩大，截至2014年12月，库区的最大渗漏量达到了2 980 m3/d。因此，必须对上库库盆进行防渗处理。

3 近期全面处理方案及措施

2015年5月，回龙抽水蓄能电站委托北京中水科水电科技开发有限公司对上库库盆渗漏处理方案进行专题研究，并于2015年11月对专题报告进行了验收。专题报告推荐对水下部分仅封堵集中漏水通道，采取水下作业的方式；水位变幅区以上提出了3种处理措施供选择，包括喷涂双组分聚脲材料、涂刷改性沥青玛蹄脂和喷涂速凝液体橡胶材料，推荐采用喷涂速凝液体橡胶材料；另对，还需对所有裂缝进行封闭处理。

2016年9月，借机组大修机会放空上库，对库盆进行全面、彻底的防渗处理。北京中水科水电科技开发有限公司在前期工作的基础上提出了上水库库盆防渗处理方案可行性研究报告，推荐对全库盆进行防渗处理。首先清除表面砂浆防护层，尽量清除原PVC涂层，再喷涂3.0 mm厚橡胶涂层作为防渗体，最后喷涂0.5 mm厚耐候型天冬聚脲作为橡胶涂层的防护层。

2016年10月，回龙抽水蓄能电站组织召开了上库库盆渗漏处理专家会。专家建议在清除砂浆防护层后，依据原PVC涂层的老化程度和清除难度，在喷涂聚脲和恢复PVC两种方案中选择其一。会议确定进行现场清除工艺试验、高强砂浆基层施工工艺试验和聚脲喷涂试验。根据现场试验情况，上部PVC老化严重部位很容易清理干净，下部PVC仍有一定黏性，气温较高时清理难度较大，但也可以清理干净。3 cm厚高强砂浆分2次施工，与基础黏结状态良好。单组分聚脲喷涂效果很好。

最终确定的防渗处理方案为聚脲喷涂。首先全部清除原PVC防水层、砂浆防护层以及松动、裹渣、空鼓等基底喷混凝土和面板混凝土缺陷；然后对存在的集中漏水通道和明显缺陷进行修补处理；分2次批抹高强水泥砂浆作基层；最后喷涂单组分聚脲为防渗体。