溧阳某抽水蓄能电站位于江苏省溧阳市境内，工程枢纽由上水库、下水库、输水系统、地下厂房及开关站等组成。上水库利用龙潭林场伍员山工区2条较平缓的冲沟在东面筑坝成库，主要建筑物由1座主坝、2座副坝、库岸及库底防渗体系统组成。上水库正常蓄水位291.00m,死水位254.00m,调节库容1195.9万m3,水库面积0.388km2。主坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程295.00m,坝顶宽度10m,最大坝高165.00m(坝轴线处)，坝顶长度1111.45m,上游面坡比为1：1.4，下游面综合坡比为1：1.45,2座副坝分处水库南北两侧垭口处，均为混凝土面板堆石坝，最大坝高分别为59.6m和51.6m；上水库的防渗体系由挡水大坝和库岸的钢筋混凝土面板、库底开挖和石渣回填后上覆的土工膜防渗体系组成。环库轴线总长（含坝顶部分）2417.05m。

一.防渗结构

.混凝土防渗面板

库岸采用钢筋混凝土面板防渗，面板承受最大水头约48m,厚度0.40m,面板下铺0.8m厚的碎石垫层。为保证垫层施工，确定库岸开挖边坡坡比为1：1.4，混凝土面板施工前，垫层表面用厚50mm碾压砂浆保护。面板配筋主要是承受混凝土温度应力和干缩应力。在面板中部设置一层双向钢筋，每向配筋率0.4%，面板混凝土含钢量约85kg/m3。

面板下碎石垫层厚80cm,其作用之一支承面板，并将其上的水荷载传递到基岩，其次是及时排走面板的渗漏水，要求采用下水库开挖的新鲜凝灰岩料加工而成。垫层按排水

料设计，最大粒径80mm,小于5mm粒径的颗粒含量25%~35%，小于0.1mm粒径的颗粒含量小于5%，不均匀系数大于30，连续级配。级配包络线、填筑标准与大坝垫层料相同。

二..土工膜防渗体下部填渣区设计

库底回填石渣采用上水库库盆开挖的强风化石英砂岩料，要求最大粒径800mm,分层碾压，碾压后设计干容重不小于21.5kN/m3,孔隙率不大于20%，碾压层厚80cm,洒水10%，碾压6~8遍，渗透系数控制在10-2~10-1cm/s。靠近大坝主堆石体10m范围内按下游堆石料标准填筑。在回填石渣前，应先清除库底腐殖土、覆盖层，全风化岩等，冲沟沟底部位先铺设一层2.0m厚的排水褥垫后再进行回填碾压。根据蓄水期库底沉降等值线分布图，采取预留沉降超高措施，增加了土工膜的铺设长度，避免土工膜在蓄水期因沉降产生过大的拉伸变形，以及因局部不均匀沉降产生剪切破坏。

防渗体顶部高程为248.00m,防渗体由上至下依次为：0.3m厚碎石保护层（采用土工布袋装)、500g/m2土工布、1.5mm厚HDPE土工膜、500g/m2土工布、三维复合排水网(1300g/m2)、5cm厚砂层、0.4m厚碎石下垫层、1.3m厚过渡层。

(1)土工膜选材及其基本性能。工程防渗层的面积大，参考国内外渠道防渗、海岸防护、土石坝等工程应用土工合成材料的经验，应尽量减少接缝，经向厂家了解，聚乙烯(PE)土工膜生产幅宽可达6.1m,经比较后选用1.5mm的HDPE土工膜。

由于该工程为抽水蓄能电站，对于上水库防渗要求严格，防渗体的成功与否对于上水库和地下厂房正常运行非常重要，因此，在土工膜选材时对于物理力学性能指标的要求从严选用。

(2)土工膜厚度选择。土工膜厚度直接影响工程质量，从减少渗漏、避免施工破损、水压击穿、地基变形、撕裂土工膜等方面要求，其必须有一定厚度。土工膜厚度增加1倍，土工膜的价格仅增加15%~20%，而土工膜的投资又仅占土工膜防渗层投资中的20%~40%。因此，在其他条件允许的情况下，采用较厚的土工膜，有利于提高防渗效果和耐久性。

根据土工膜厚度计算成果，综合考虑各种因素，选择厚度为1.5mm的HDPE膜。

(3)土工膜防渗层结构设计。土工膜防渗结构由下支持层、土工膜防渗层、上保护层组成。

1)下支持层。土工膜防渗体下支持层应满足以下功能：①具有一定的承载能力，以满足施工期及运行期传递荷载的要求；②有合适的粒径、形状和级配，限制其最大粒径，避免在高水压下土工膜被顶破；③保证土工膜下的排水通畅；④库底碾压石渣和土工膜之间的填筑料粒径应逐渐过渡，满足层间反滤关系，以保证渗透稳定。根据《聚乙烯(PE)土工膜防渗工程技术规范》(SL/T231一1998)要求，土工膜应铺设在密实的基础上，层面应平整。与膜接触的表面宜为碾压密实的细土料层、细砂层或混凝土层。根据可研阶段现场碾压试验成果，土工膜下支持层为级配砂垫层时，上部施工对土工膜的损伤相对较少，因此下部垫层推荐采用级配砂垫层。根据以上因素，土工膜下支持层自上而下依次为：20cm级配砂垫层、40cm级配碎石垫层、130cm厚过渡层。级配砂垫层过筛，不得有粒径超过4mm的碎石。

2)土工膜防渗层。工程防渗要求较高，采用的土工膜厚度较大，若选用复合土工膜，在膜布热复合后，两侧未复合预留连接部位会有严重的折皱现象，从而影响土工膜的接缝焊接质量；此外，复合土工膜中膜本身的质量也不如光膜，表面缺陷也多于光膜。因此，土工膜防渗层选用厚度1.5mm的HDPE膜。土工膜宽度的选择应使膜在施工时接缝最少，尽可能选用较大的幅宽，参照泰安抽水蓄能电站经验，土工膜宽度采用7m。

3)上保护层。为使土工膜表面避免紫外线照射、高低温破坏、生物破坏和机械损伤等，土工膜上部应设置保护层，保护层为0.3m厚碎石铺盖。为减少上部保护层施工对土工膜的损伤，先在土工膜上铺设一层500g/m2土工布，然后在土工布上以土工布碎石袋进行压覆。

(4)土工膜防渗层渗漏量。土工膜防渗层的渗漏量由两部分组成：由于土工膜本身渗透产生的渗漏量和施工中产生的土工膜缺陷引起的渗漏量。经计算，库底土工膜本身渗漏量约为62m/d,土工膜缺陷渗漏量为726m3/d,±工膜总渗漏量为788m3/d,渗漏量较小。

三.土工膜周边锚固设计

(1)接缝及松弛量。土工膜的接缝设计应使接缝数量最少，且平行于拉应力大的方向；接缝设在平面处，避开弯角。HDPE膜接缝采用焊接工艺连接，焊接搭接宽度宜为12cm。焊接接缝抗拉强度应不低于母材强度，在订货时要对厂家提出留边和长度要求，以利焊接。

为协调土工膜防渗体与下库底堆渣、面板和岸坡等连接部位的变形，平面上应留有一松弛度，且在转折处预留褶皱裕度。土工膜应松弛铺设，释放应力，避免因长期应力或反复应力作用下，使聚合物产生蠕动或疲劳而失去强度，进而变薄或破裂。

(2)土工膜与面板连接板和库底观测廊道连接设计。

(3)土工膜与上水库进（出）水口连接设计。土工膜与上水库进（出）水口连接采用库底开挖区，采取库底开挖区和回填区边界相同的分隔措施，在垂直库底排水观测廊道的方向按合适宽度将开挖区的排水再次分成8个小区。在每一排水区的过渡层底部，垂直排水观测廊道的方向铺设排水主管(·200mm),再在垂直主管方向铺设排水支管(6100mm),主、支管间距15m。排水主管汇集开挖区的渗漏，直接排入渗水廊道。库底回填区渗漏水易于垂直下渗，分区难以达到有针对检修的目的，故不再分小区。排水管设置位置、管径等同库底开挖区。渗漏水下渗后经过大坝底部排水区汇集到坝脚外量水堰。

四.排水观测廊道

排水观测廊道沿库周底部布置，以便排走渗漏水和检测渗漏情况。在南、北两岸设出口，出口处设集水井，集水井处设泵站，用泵将渗漏水抽回库内。排水观测廊道为城门洞型，断面尺寸2.0m×2.5m(宽×高)，为槽挖后混凝土现浇而成，混凝土标号为C25、W10、F150。在每一个排水区都有排水管通至排水廊道。

水库运行情况

主体工程于2011年4月开始建设，上水库主副坝于2014年3月填筑完成，库周及库底防渗体系工程于2015年5月基本施工完成。上水库于2015年12月15日开始蓄水，2016年5月底蓄水至死水254.00m,7月13日蓄水至270.50m:7月13日凌晨，发现上水库库水位出现明显异常降落现象，随后及时利用具备运行条件的6号机组发电过流，将上水库水下放至下水库，7月20日上水库基本放空。经对上水库放空检查，发现上水库1号进出水口塔南侧塔筒周圈存在集中渗漏点，2号进出水口塔东南侧塔筒周圈存在部分土工膜穿孔撕裂现象。经分析，井筒回填区的不均匀沉降是导致土工膜沿井筒连接板周圈撕裂破坏的主要原因。土工膜防渗结构经修复，目前运行正常。