淺談遼寧蒲石河抽水蓄能電站輸水隧洞防滲系統設計與施工

寧 川

（本溪市水利工程建設管理中心，遼寧 本溪 117000）

輸水隧洞滲漏問題一直困擾著水利工程的運行管理，具有發生頻率高，產生原因復雜的特點。防滲系統的設計方案、施工質量、伸縮縫的止水材料及隧洞所處的地質環境均有可能導致隧洞涌水和滲漏，嚴重危害隧洞的安全運行。因此，對于輸水隧洞工程的質量需從整體設計、重點部位施工等方面進行嚴格控制[1]?；诖耍疚慕Y合遼寧蒲石河抽水蓄能電站輸水隧洞防滲系統進行探討。

1 工程概況

遼寧蒲石河抽水蓄能電站位于遼寧省寬甸縣境內，位于鴨綠江右岸支流蒲石河干流下游。為Ⅰ等大（1）型工程。樞紐由上水庫鋼筋混凝土面板堆石壩、下水庫混凝土重力閘壩、輸水系統、地下廠房和地面開關站等建筑物組成。電站共有4臺機組，總裝機容量1200 MW，單機容量300 MW，承擔電網的調頻、調峰、填谷和事故備用。電站的年均發電量達18.6×108kW·h。其中上下水庫進出水口間距離2.5 km，自然落差280 m。

發電引水系統由進水口、引水隧洞上平段、引水隧洞下平段、引水隧洞斜洞段和壓力鋼管組成。兩條引水隧洞中心線間距30 m，洞徑8.1 m，下平段后接高壓引水叉管。引水隧洞沿線山體較厚，圍巖為微-新鮮、較為完整的混合花崗巖，Ⅱ類圍巖。廠房及主變洞室頂拱局部地段因斷層破碎帶形成若干個不利組合體。

2 輸水隧洞防滲系統設計與施工

2.1 防滲系統設計

引水隧洞在修建控制洞后首先完成第一次襯砌，采用厚度150 mm～200 mm的混凝土噴射支護，緊接著鋪設土工織物和土工膜，后根據計算厚度澆筑二次襯砌混凝土。

二次襯砌混凝土是防治壓力水滲漏，抵抗圍巖變形壓力的主體結構，通常由最骨料大粒徑20 mm～40 mm，坍落度8 mm～12 mm的泵送混凝土澆筑而成。澆筑過程中應保護土工膜不被破壞[2]。二次襯砌混凝土要保證足夠的抗滲性和耐久性，通常摻加少量粉煤灰和外加劑，嚴格控制水灰比，以預防產生裂縫等滲水通道。伸縮縫止水片應嚴格按照設計要求埋設，以焊接形式處理接頭，不允許搭接。

由于電站混凝土的滲透系數達1×10-5cm/s，在內部縫隙中極易形成穩定的滲水通道，因此除在一次和二次襯砌間鋪設土工織物外，還應加一層土工膜，增強整個防滲系統的防水層結構。此土工膜防滲系統不僅能增強防滲作用，亦能阻止二次混凝土產生裂縫，通常選用聚乙烯（PE）、乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）和聚氯乙烯（PVC）等滲透系數達 10-11cm/s～10-14cm/s的高分子不透水材料。幾種常見的土工膜材料性能見表1。

表1 土工膜材料性能

2.2 防滲系統施工

電站輸水隧洞開挖過程中，圍巖穩定性較差，開挖后自穩時間短，易變形，采用短進尺導洞開挖[3]，二次襯砌緊跟一次支護，超前錨桿支護的方式掘進。

（1）一次襯砌混凝土

第一次混凝土襯砌澆筑完畢后，要集中處理裸露在表面的錨桿、鋼筋、鐵絲等，切斷冒頭后使用砂漿抹平。按照相關規范要求，混凝土表面的凹凸半徑應不小于300 mm，凹陷部位長高比不小于7∶1，若遇隧洞斷面變化或轉彎處，凹凸半徑不應小于500 mm。

（2）土工織物鋪設

使用4個圓形的PVC墊片，在隧洞拱頂及邊墻上固定1 m2的土工織物。采用沖擊鉆打孔，并在孔中塞入膨脹螺栓套，擰緊墊片，固定土工織物。

（3）土工膜鋪設

土工膜的長度按照隧洞周長和搭接長度之和裁剪。在拱頂采用熱風塑料焊槍焊接土工膜。將土工膜沿兩邊展開，自上而下和墊片一一焊接，水平縫最后使用雙縫熱碶自動爬行焊機焊接。

噴射土工膜時需注意:1）焊接前需擺正土工膜，膜之間的水平縫應與洞軸線保持平行；2）土工膜搭接縫應錯開，防止形成集中貫穿滲流路徑。隧洞直徑較大，超過5 m時也可搭設支架施工，保證施工質量。

（4）土工膜密封性檢查

密封性即檢查焊縫的連續性，防止接縫焊接不嚴密導致漏水。在施工現場采用非破壞性的壓氣檢查法[4]，充氣長度控制在50 m～100 m，外接壓力表直接顯示內部壓強。檢查中密封兩焊縫，使中間保持空腔狀態，在一端利用打氣頭向內部充氣，壓力保持在0.15 MPa～0.2 MPa之間，充氣后觀察2 min，以空腔內壓強下降值不超過20%且保持穩定為合格。這種方法操作簡單，精確度較高，能滿足檢查標準和進度要求。

4 結語

（1）對于輸水隧洞的防滲封堵工程質量，應從設計、施工和材料等方面進行嚴格控制。緊密結合隧洞的運行條件，科學設計防滲系統，分析襯砌結構的抗滲性，選擇質量合格、符合要求的防滲材料。

（2）不同于鐵路、公路等隧道工程，水工隧洞以輸水為主要目的，其二次襯砌混凝土不僅作為圍巖壓力的承載結構，同時還需承受水流內壓，尤其對防止高水頭有壓隧洞的內水外滲具有重要意義。

（3）施工中應嚴格按照規范要求進行填筑灌漿，確保堵漏效果。并在施工支洞布置檢修孔，為后期檢查維護輸水隧洞提供安全可行路徑。