1 工程概况

内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站（以下简称呼蓄电站）位于内蒙古自治区呼和浩特东北部的大青山区，距离呼和浩特市中心约20 km，电站总装机容量1200 MW（装机4台，单机容量300 MW）。电站建成后接入蒙西电网，在电网中起到调峰、填谷、调频、调相以及事故备用等作用。电站枢纽主要由上水库、水道系统、地下厂房系统、下水库组成，工程等别为一等，工程规模为大（1）型。主要建筑物按1级建筑物设计，次要建筑物按3级建筑物设计。

上水库位于料木山顶峰的东北侧，建筑物主要包括堆石坝、库盆、进/出水口、排水系统。正常蓄水位1940 m，死水位1903 m，总库容679.72万m³，调节库容637.73万m³。库（坝）顶高程为1943 m，顶宽10 m，库顶轴线长1818.37 m，其中坝轴线长1266.37 m。堆石坝上游坝坡比为1:1.75，下游坝坡比为1: 1.6，迎水面最大坝高43.9 m。全库盆采用沥青混凝土面板防渗，防渗面积24.48万m²，库底设置了长约2848 m的排水廊道。库盆西南角库底回填区最大回填深度约18 m，回填区库底排水廊道长约89 m。库底回填区从下至上结构依次为：基岩，外排廊道槽挖段混凝土，1 m厚过渡料（30 mm以下连续级配开挖料），约17 m厚主堆石（600 mm以下连续级配开挖料，至1899.218 m高程），库底廊道混凝土，600 mm厚库底垫层料（80 mm以下连续级配碎石，至1899.818 m高程），80 mm厚普通沥青整平层，50 mm厚改性沥青加厚层，聚酯网格，100 mm厚改性沥青防渗层，2 mm厚沥青玛蹄脂封闭层。回填区剖面如图 1所示。

2 水下探摸检查简介

水下探摸检查是水下处理工作的重要组成部分，可为制订合理的渗漏处理方案提供依据。水下探摸检查分为水下录像检查和水下探摸示踪检查，前者利用高清晰度水下彩色录像设备对沥青面板状况进行检查，后者主要通过潜水员水下探摸缺陷位置，对发现的裂缝孔洞等缺陷抵近水下喷墨示踪检查，通过观察颜料水扩散情况及裂缝漏水颜色变化情况，寻找可能漏水点^[1-2]。

高精度水下彩色电视录像系统可借助小型彩色电视摄像机直接观察和记录水底图像，装置由特制摄像探头、地面控制器、彩色监视器、录像机、定位计数器等组成，摄像探头把图像转变为电信号送入地面的监视器和录像机，地面的控制器通过控制探头内的微电机达到调整探头工作状态。检查时在需检查区域定位，摄像探头沿着定位线进行检查，现场实时监视、摄录水底图像，并进行动态定位，把电视摄像探头位置标识在图像上；发现缺陷或可疑图像时能够进行追踪检查、摄录，搜索并确定缺陷的位置、范围、特征、尺寸等，绘制缺陷分布图。同时，对照图纸设置检查区域，在检查区域设置水下检查基准线。基准线以水面辅助定位，自基准线设置水下检查网格并依次编号、标记。根据网格区域定位，摄像探头沿着定位线进行检查，现场实时监视、摄录水底图像，并进行动态定位，将电视摄像探头位置标识在图像上。发现缺陷或可疑图像进行追踪检查、摄录，搜索并确定缺陷的位置与范围。

3 库底排水廊道漏水情况检查 3.1 水库充水及库底排水廊道漏水情况

上水库于2013年8月开始充水，2013年11月蓄水至高程1907 m后停止充水；在完成电站1号、2号机组有水调试后，上水库于2014年10月开始再次蓄水，此后上水库水位维持在高程1930 m以下运行。2015年8月上水库继续蓄水，2015年9月蓄至高程1940 m，水位达到正常蓄水位，上水库完成蓄水工作。蓄水后库底廊道渗流量较蓄水前增大，主要在进出水口和库盆岩坡段，回填区库底廊道内无渗水现象。2015-07-28前，库底排水廊道渗流总量多维持在124 L/min左右（蓄水前为109 L/min）。2015-07-29—08-07，上水库蓄水水位从1933.92 m升至1937.92 m，每日水位上升约0.5 m，随着水位增高，库底排水廊道渗流总量也以每日超过10 L/min的速度持续增加。2015-08-07库盆回填区库底排水廊道开始出现渗漏流水现象，库底排水廊道渗流总量突增至470 L/min，随后几天增至600 L/min，库底排水廊道开挖填筑边界线附近廊道出现裂缝，部分裂缝开度较大且有错台。沥青面板应力计在水位1932.60 m时测值达1.24 MPa。此后，库底排水廊道渗水随库盆水位变化呈正相关性，2015-09-22廊道渗流量达到1306 L/min（库水位1940.05 m）；2015-10-10，库水位为1939.00 m，库底排水廊道总渗流量超过了量水堰量程（1710 L/min）。

3.2 第1次水下探摸检查及临时处置措施 3.2.1 水下探摸检查情况

2015-08-28进行了第1次下水探摸检查。在水深5 m条件下检查，发现库底周边存在淤泥，反弧段面板上淤泥8~10 cm厚，库底周圈排水廊道部位面板上淤泥3~5 cm厚，水下视野良好，可视范围3~4 m。第1次水下探摸未发现底部沥青混凝土面板有明显破损，水面以上的库盆沥青混凝土面板未发现裂缝等缺陷。

3.2.2 临时处置措施

水下探摸检查未发现沥青混凝土面板缺陷，由于进入冬季天气寒冷，在结构安全稳定分析的基础上，为减少渗漏流量，采取了控制水位（高程1930 m以下）运行，并在库底排水廊道发生变形裂缝部位增设安全监测设施，监测排水廊道变形及裂缝发展状况。

在挖填边界线以内填方区（含两端挖填边界线相交段）库底周圈廊道进行沉降监测：在填方区各段廊道底板中部设置8个水准点，两端岩基廊道各设置1个水准工作基点，测点观测采用一等水准测量，每周观测1次，变形速率增大时适当增加测次，填方区库底周圈廊道两端裂缝处各设置4个测缝计，分别在底板、左右边墙和顶拱每周观测1次，变形速率增大时适当增加测次。

3.3 第2次水下探摸检查 3.3.1 检查前漏水情况

2016-03-13，测量库底排水廊道渗流总量的量水堰已被渗漏水流淹没，渗流总量已大于量水堰最大测值（1710 L/min）。较大流量库底排水廊道排水孔多集中于库底回填区的库底排水廊道及其相邻排水廊道段，漏水段廊道两侧排水孔漏水均呈多个连续状态，各排水管出水均为清水。库底排水廊道在接近开挖与回填两处分界处分别出现结构缝张开及横向贯穿裂缝，回填部位中部排水廊道的结构缝口出现挤压破损。根据漏水量，并结合前期的分析资料，认为沥青面板存在漏水裂缝或漏水点的可能性很大。根据库底各廊道漏水及裂缝情况，推测漏水部位在库底回填区或邻近区域，向上延伸反弧段及边坡，具体漏水部位需根据库底廊道排水孔漏水情况及水下进一步检查情况加以判断。

3.3.2 第2次水下探摸检查

由潜水员水下对疑似漏水部位进行近观目视和探摸检查，同时进行水下摄像。原则上先检查回填区库底排水廊道部位对应库盆反弧段沥青混凝土面板，再检查库底回填区沥青混凝土面板。由于库底回填区形状不规则，原沥青面板的结构连续，可能产生裂缝的位置也不易判断。另外，根据现有的漏水量及作用水头判断，可能产生裂缝的长度和宽度均是小数量级，在近1万m²的检查范围内准确检查识别有一定困难。在上水库气温较低，水面均结有冰层，水温也较低（4 ℃）情况下，严重影响潜水员工作效率。

第2次水下检查工作于2016-04-01开始，第二次水下检查路线图如图 2所示。检查时，在水平面第次沿一个方向移动1~2 m。检查过程中根据库底廊道渗漏水情况、库盆排水系统设计等相关资料对库坡及反弧段、库盆底部等部位进行检查，并全程摄像。同时根据库盆回填区挖填分界线及库底廊道对应渗漏坐标，有针对性地检查重点区域。检查工作于2016-04-12结束，主要探摸检查过程如下。

（1）4月1日至4月3日，检查回填区及附近高程1905 m以下库坡及反弧段、库盆底部向内延伸2 m沥青面板，未见缺陷部位。

（2）4月3日至4月7日，检查回填区及附件库盆底部向内延伸50~60 m沥青面板，在对应廊道结构缝错台附近发现裂缝缺陷部位。

（3）4月7日至4月12日，检查库坡及反弧段、库盆底部向内延伸50 m范围沥青面板，未见缺陷部位。

第2次水下检查中发现疑似3条断续裂缝，后经测量放样定位为1条总长约11 m的裂缝，对裂缝取5处位置测量，测量结果如表 1所示，沥青混凝土面板裂缝缺陷位置如图 3所示。

4 水下试验性封堵方案 4.1 水下试验性封堵工艺及实施

由于漏水量较大，对发现的裂缝及漏水点进行临时性封堵，以降低渗漏量，确保机组安全运行。各封固材料指标如表 2—表 5所示。具体施工工艺流程如下^[3-6]。

（1）缝面清理：去除缝内杂物，清除裂缝表面的附着物和松散层；

（2）嵌填SR填料：由潜水员将SR柔性止水材料嵌入缝槽内，要求嵌填饱满，尽可能压实，以保证嵌缝材料与基面黏结良好；

（3）封闭处理：用HK-SXM水下快速密封剂对缝槽进行封闭，要求封闭密实平顺；

（4）SR防渗模块制作：按裂缝缝槽表面形状制作SR防渗盖片并分段粘贴，在裂缝缝槽表面刷涂厚度为1~2 cm的HK-963黏合剂作为找平层，使盖片与修补区面板粘贴密实；

（5）SR防渗盖片固定：在盖片施工结束后，用铝制压条（3 mm×40 mm）对处理段盖片进行固定，用半径为10 mm不锈钢螺栓对SR防渗盖片进行锚固，锚固孔间距约30 cm，紧固螺栓时宜适度，以防止盖片摺曲与损坏。

由于水下处理材料反应固化时间较短且水下温度较低（1~2 ℃），为延长潜水员水下作业时间、提高作业功效，水下缺陷处理时水位需在12 m以内。现场封堵施工中，因沥青混凝土面板下部局部有脱空，采用灌注天然河沙至离库底12~13 cm的方法处理，节省了SR嵌填材料。

4.2 裂缝封堵结果

2016-04-15—04-18，完成了水下试验性修补。共使用天然河沙约100 kg，SR填料约20 kg，HK-SXM水下封缝材料51.7 kg，SR防渗盖片（宽0.5 m）15 m，安装铝制压条约33.7 m，膨胀螺栓（长8 cm，直径1 cm）35支，6 cm长水泥钉2盒（约100支）。

修补后，修补区廊道渗水量明显减小，直至呈干燥状态。水下试验性修补前后的监测资料表明，库底排水廊道渗流量由931 L/min（水位1909.58 m）降至397 L/min（水位1921.70 m）。

5 修复效果

2017年8月，对上水库进行了放空检查。修补区检查情况如下：

（1）水下试验性修补的SR止水盖片及镀锌扁钢压条覆盖较好，未发现明显受水推力影响的位移；

（2）大部分固定的钢钉和膨胀螺栓已松动或拔出，盖板下部已有水侵入；

（3）人工将盖板揭开后，表面封闭的SXM密封胶和嵌填的SR柔性材料对裂缝的封闭和嵌填效果良好，未发现明显错动和拉裂；

（4）面板下部垫层料已经固结，水下试验性修补回填的河沙分布在裂缝部位，未发现有渗水带走现象，表明渗水通道已被封闭。

检查结果表明，采用上述方法可快速、有效地处理沥青混凝土面板局部裂缝问题，修复效果良好。