张河湾抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板防渗结构.pdf
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1、第 3 7卷第 4期 2 0 1 1 年4月 水 力 发 电 张 河 湾 抽 水 蓄 能 电 站 上 水 库 沥 青 混 凝 土 面 板 防 渗 结 构 张 向 前 ( 中国水 电顾 问集 团北 京勘 测设计研 究院 ,北 京1 0 0 0 2 4 ) 摘要:沥青混凝 土面板防渗断 面形 式一般有简式和 复式 之分 。考虑基础岩层 中普遍 分布有软弱夹层 ,张河 湾抽水 蓄能电站上水库 采用沥青 混凝 土面板全 库盆 防渗 ,并对 防渗 面板断 面形式进 行 了创新 性 的优 化设计 ,成功实现 以 ( 防渗)整平胶结 层替 代下防渗层和原整平胶结层 ,减少 了一层 ,取得 了良好的防渗效果和
2、经济效益 ,同时 ,对工程 安 全 运 行 具 有 重 要 意 义 。 关键词 :沥青混凝土 ;防渗面板 ;简式断 面;复式断 面 ; ( 防渗 )整平胶结层 ;张河湾抽水蓄能 电站 Bi t u mi n o u s Co n c r e t e I mp e r v i o u s F a c i n g S t r u c t u r e f o r t h e Up p e r Re s e r v o i r o f Zh ang he wa n Pu m pe d s t or a ge Powe r St a t i o n Zha n g Xi a n g qi a n ( H
3、 y d r o C h i n a B e i j i n g E n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n , B e i j i n g 1 0 0 0 2 4 , C h i n a ) Abs t r ac t :Th e r e a r e t wo s t r uc t ur e s o f s i mpl e a nd c o mpo s i t e t y p e f o r bi t u mi n o us c on c r e t e i mpe r v i o us f a c i ng i n pr a c t i ce Af
4、te r c on s i d e r i n g t he we a k i n t e r c a l a t i o ns i n s t r a t a ,t he up pe r r e s e r v o i r o f Zha n g he wa n Pumpe ds t o r a g e Po we r St a t i o n a do p t s f ul l b a s i n a nt i s ee p a g e wi t h bi t u mi no u s co nc r e t e f a c i ng ,a n d t h e de s i g n o f
5、f a c i n g s t r u c t u r e i s i n no v a t i v e l y o p t i mi z ed ,i n whi c h, t h e s e c o n d i mp e r v i o u s l a y e r a n d l e v e l i n g a n d b i n d e r l a y e r i n t r a d i t i o n a l s t ru c t u r e i s s u b s t i t u t e d b y n e w l e v e l i n g a n d b i n d e r l a
6、 y e r wi t h c e r t a i n i mpe rvi o us c a pa c i t yTh e p r ac t i ca l o p e r a t i o n of t he r e s e rvo i r s h o ws t ha t t h e ne w d e s i g n ha s a g o o d i m p e rvi o u s e f f e c t a n d e c o n o m i c b e n e fi t , a n d a t t h e s a m e t i me , i t a l s o g u a r a n t
7、e e s t h e s a f e o p e r a t i o n o f p r o j e c t Ke y W or ds :bi t u mi no u s c o n c r e t e ;i mp e rvi o u s f a c i n g ;s i mpl e s t r uc t ur e ;c o mpo s i t e s t r uc t u r e ;l e v e l i ng a n d b i n d e r l a y e r wi t h i mpe r v i o u s c a p a c i t y ;Zha n g he wa n Pu m
8、p e ds t o r a g e Po we r S t a t i o n 中图分类 号: T V 4 3 1 5 ( 2 2 2 ) 文献标 识码 : A 文章编号 : 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 1 ) 0 4 0 0 3 9 0 4 沥 青 混 凝 土 是 以 沥 青 为 胶 结 材 料 ,与 骨 料( 碎 石 、砂 、 填 充 料 等 ) 按 规 定 配 合 比 拌 制 、 固 结 而 成 的建 筑 材 料 。交 通 部 门在 高速 公 路 、机 场 跑 道 建设 上 有 着 广 泛 的 应 用 。 因 其 防 渗 性 能 好 ,也 用 于 水 利 水 电 行
9、 业 的 土 石 坝 、 蓄 水 池 、 渠 道 、 河 道 、 堤 防 、 护 岸( 坡 ) 等 的 防 渗 体 。 2 0世 纪 5 0、6 0年 代 , 欧 洲 已 将 沥 青 混 凝 土 用 于 水 库 大 面 积 防 渗 。 近 年 来 , 随 着 天 荒 坪 、张 河 湾 、 西 龙 池 、宝 泉 等 抽 水 蓄 能 电 站 沥 青 混 凝 土 防 渗 工 程 的 陆 续 建 成 国 内水 T 沥 青 混 凝 土 防 渗 设 计 和 施 工 技 术 得 到 了 快 速 发 展 。 1 沥青混凝土防渗面板结构 沥 青 混 凝 土 面 板 防 渗 断 面 形 式 一 般 有 简 式 和
10、 复 式 之 分 , 根 据 T 程 的 重 要 程 度 、 安 全 要 求 、地 质 条 件 等 因 素 ,综 合 考 虑 技 术 经 济 要 求 选 用 。 1 1 复式 断面 传 统 的复式 断 面结 构 一 般 分 5层 从 上 往 下分 别 为 封 闭 层 、上 防 渗 层 、排 水 层 、下 防 渗 层 、整 平 胶 结 层 复 式 断 面 简 图 见 图 1 ,各 结 构 层 的 作 用 及 设 计 参 数 见 表 1 。 1 2简式 断 面 考 虑 到 沥 青 混 凝 土 防 渗 层 本 身 渗 透 系 数 叮 以 达 到 l 1 0 e m s以 下 , 防 渗 性 能 很
11、好 ,几 乎 可 以认 为 是 不 透 水 的 , 除 非 发 生 破 坏 , 复 式 断 面 中 的 排 水 层 收 稿 日期 :2 01 0 0 7 0 5 作者简介 :张向前 ( 1 9 7 2 一) ,男 ,河南漯河人 ,高级一 r : 程师 ,从 事水 T 结 构 设 计工 作 , JJ r“。, J 上防渗层,厚 1 0 0IT l m 排水层,厚 8 0 -M0 0 I n n 1 下防渗层 ,厚 5 0mm 整平胶 结层 ,厚 7 0 1 0 0 mm I fi fl f i I f i I f l fI f i ? l I l i ff i f I f I i J 图 1 复
12、式断面结构简图 和 下 防渗层 发挥 作 用 的几 率很 小 。因此 ,很 多工 程 选 择 了省掉 复式 断 面 中 的排水 层 和 下 防渗 层 的结 构 形 式 这 就 是 简 式 断 面 简 式 断 面 简 图 见 图 2 。 封闭层,厚 2I T I IT I 上防渗层,厚 1 0 0 mIn f 。 。 。 。 。 。 。 一 艇平胶结层 ,厚 7 0 1 0 0 i n m 碎石垫层 图 2简 式 断 面 结 构 简 图 1 3应用情 况 欧 美 国 家 大 多 采 用 简 式 断 面 德 国 的 金 谷 ( Go l d i s t h a 1 ) 、 瑞 本 勒 特( Ra
13、b e n l e i t e ) 、 盖 斯 特 哈 赫 特( G e e s t h a c h t ) 、埃 格 贝格( E g g b e r g ) 、瓦 尔 德 克 ( W a l d e e k ) 上 库 , 西 班 牙 的 费 德 罗( E I F e d e r a 1 )、 科尔 斯特 一 拉 穆 埃拉( Co r t e s L a Mu e l a )上 库 ,卢森 堡 的 菲 安 登 ( V i a n d e n ) 上 库 , 比 利 时 的 特 鲁 瓦 蓬 (C o o T r o i s P o n t s ) 上 库 , 意 大 利 的 欧 雅 斯 托 (
14、 Og l i a s t r o )水 库 、 车 西 玛( C e s i ma ) 上 库 ,希 腊 的 皮 尔 诺 斯( P y r n o s Va l l e y )水 库 ,斯 洛 文 尼 亚 的 阿 夫 斯A v c e )上 库 ,美 国 的路 丁 顿( L u d i n g t o n)上 库 , 都 采 用 简 式 断 面 。德 国 的 金 谷 下 水 库 、格 莱 姆 斯 ( Gl e ms )上 库 则 采 用 了 复 式 断 面 。 日本 多 采 用 复 式 断 面 , 沼 原 坝 、双 叶 坝 、蛇 尾 川( 盐 原 )八 汐 坝 、京 极 等 丁 程 都 采
15、用 了 复 式 断 面 。 国 内 天 荒 坪 、 西 龙 池 、宝 泉 等 电 站 都 采 用 了 简 囫 cl L e r P o w e r V o 1 3 7 N o 4 式 断 面 ,张 河 湾 电 站 采 用 复 式 断 面 。 实 践 证 明 ,很 多 采 用 简 式 断 面 结 构 的 工 程 实 际 运 行 效果 很 好 ,但 是 在 某些 情 况 下 ,如 :基 础 条件 不 均 匀 、地 下 水 位 较 低 等 ,防 渗 面 板 有 时 会 发 生 破 坏 ,但 由 于 简 式 断 面 不 能 很 好 地 实 时 监 测 到 漏 水 情 况 ,无 法 及 时 作 出 处
16、理 反 应 , 可 能 会 导 致 严 重 后 果 和 重 大 损 失 。 某 抽 水 蓄 能 电 站 上 水 库 库 盆 为 沥 青 混 凝 土 面 板 防渗 ,采 用 的是 简式 断面 ,首次 蓄 水后 ,观 测 到 的 渗水 量 不 大 ,水 库放 空 后 发现 库 底 有一 条 裂缝 ;修 补后 重新 蓄水 。发 现 异 常后 放 空 ,库 底 发 现 9条裂 缝 : 修 补 完 成 后 再 次 蓄 水 ,一 年 后 放 空 检 查 又 发 现 7条 裂 缝 :一 年 后 再 次 放 空 再 发 现 9条 裂 缝 。 虽 然 库 底 设 置 了 检 查 廊 道 , 但 大 部 分 渗
17、漏 水 都 直 接 进 人 山体 内部 ,检 查廊 道 收 集 到 的水 量 只是 实 际渗 漏量 的 很 少 一 部 分 , 较 小 的 渗 漏 量 变 化 可 能 会 被 忽 略 , 甚 至 造 成 误 判 。 如 果 库 底 基 础 岩 层 存 在 遇 水 敏 感 的 软 弱 层 , 渗 水 长 期 作 用 可 能 影 响 山 体 稳 定 , 导 致 严 重 后 果 。 复 式 断 面 由 于 采 用 上 、下 两 道 防 渗 层 和 其 间 排 水层 的夹层 式 结 构 可 以监测 出哪怕 是 非 常小 的水 库 渗 漏 量 ,对 水库 的安 全运 行 具 有 重要 意 义 。但增 加
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