抽水蓄能电站大坝填筑基础处理的关键技术与创新应用研究

一、引言

随着能源结构调整与电力需求峰谷差的日益增大，抽水蓄能电站在电力系统中的调峰、填谷、储能等作用愈发凸显。大坝作为抽水蓄能电站的核心建筑物之一，承载着巨大的水压、土压力以及地震等荷载，其填筑基础处理的优劣直接关系到大坝的使用寿命、运行稳定性与安全性。因此，深入研究大坝填筑基础处理的关键技术并探索创新应用具有重大的现实意义。

二、地基加固技术

（一）强夯法

强夯法是通过重锤从高处自由落下，给地基土施加强大的冲击能，使土体孔隙压缩、土体局部液化，进而提高地基土的强度、降低压缩性。在抽水蓄能电站大坝基础处理中，对于浅层松散填土、砂土等地基有良好效果。例如，某抽水蓄能电站坝基表层存在厚度约 3 - 5 米的人工填土，采用 10 - 20 吨的重锤，落距10 - 15 米进行强夯处理。夯击点按正方形或梅花形布置，间距 3 - 5 米，经检测，地基土的承载力提高了 ，有效改善了地基条件。

（二）振冲法

振冲法利用振冲器产生的高频振动，使饱和砂土液化、黏性土扰动重塑，同时向孔内填入砂石等粗粒料形成桩体，与原地基土共同构成复合地基。在处理可液化砂土地基时优势显著。如另一抽水蓄能电站坝基部分区域为砂质粉土，易发生液化，采用振冲碎石桩法，桩径 0.8 - 1.2 米，桩间距 1.5 - 2.0 米，桩长穿透液化土层。处理后，地基的抗液化能力大幅提升，通过现场标准贯入试验验证，满足了大坝对地基稳定性的要求。

（三）混凝土灌注桩

对于承载能力要求极高、地质条件复杂的坝基部位，混凝土灌注桩是常用手段。它通过钻孔灌注混凝土形成桩基础，将上部荷载传递到深层稳定地层。在某高水头抽水蓄能电站大坝基础，基岩埋深较大且上部覆盖层土质松软，采用直径1.0 - 1.5 米的灌注桩，桩长 20 - 30 米，桩身混凝土强度等级 C30 - C40，以端承桩为主，辅以摩擦桩受力形式，确保了大坝基础在高水压下的承载能力，为大坝填筑奠定了坚实基础。

三、防渗处理技术

（一）帷幕灌浆

帷幕灌浆是在大坝基础内钻孔，灌注水泥浆或其他防渗材料，形成连续的防渗帷幕，截断地基中的渗透水流。在抽水蓄能电站大坝防渗中应用广泛。以某大型抽水蓄能电站为例，坝基为裂隙发育的花岗岩，采用帷幕灌浆，灌浆孔分三排布置，排距 1.0 - 1.5 米，孔距 2.0 - 3.0 米，灌浆压力根据地层深度逐步递增，从 0.5MPa 至 3.0MPa，灌浆材料选用普通硅酸盐水泥添加外加剂，经压水试验检测，坝基渗透系数降低至 1×10⁻ ⁶ cm/s 以下，有效阻止了库水渗漏。

（二）混凝土防渗墙

混凝土防渗墙适用于深厚覆盖层地基防渗，通过造槽机械在地基中开挖槽孔，浇筑混凝土形成连续墙体。如在一处覆盖层厚达 30 - 50 米的抽水蓄能电站坝基，采用液压抓斗结合冲击钻成槽，槽宽 0.8 - 1.0 米，墙厚 0.8 米，混凝土强度等级 C20 - C25，防渗墙深入基岩 0.5 - 1.0 米。该防渗墙建成后，有效隔离了上下游水位差带来的渗透水流，保障了大坝基础防渗效果，经渗流监测，渗流量控制在设计允许范围内。

（三）土工膜防渗

土工膜作为一种新型防渗材料，具有重量轻、防渗性能好、适应变形能力强等优点，在抽水蓄能电站小型坝体或局部防渗补漏中有独特应用。例如某抽水蓄能电站上水库副坝为土石坝，坝高较低，在坝坡铺设两布一膜土工膜，膜厚 0.5- ，土工布单位面积质量 ，通过焊接拼接成整体，周边与坝基、坝肩防渗结构妥善连接，减少了小型坝体的渗漏风险，施工便捷且成本相对较低。

四、填筑材料选择与压实技术

（一）填筑材料选择

1. 石料

石料作为大坝填筑的主要材料之一，要求质地坚硬、耐久性好、风化程度低。对于堆石坝，主堆石料优先选用新鲜、微风化的花岗岩、玄武岩等，其饱和抗压

强度一般大于 60MPa，软化系数大于 0.8；次堆石料强度要求稍低，但也需满足相应的工程指标，保证大坝在长期运行中的结构稳定。

2. 土料

防渗土料应具有低透水性、高可塑性，一般选用黏土或粉质黏土，黏粒含量 ，塑性指数 10 - 20，天然含水量接近最优含水量，以确保压实后形成良好的防渗层。在某抽水蓄能电站黏土心墙坝施工中，对土料场进行详细勘察，筛选出符合上述指标的土料，经室内试验与现场碾压试验验证后用于填筑。

（二）压实技术

1. 振动碾压

振动碾压是大坝填筑常用压实方法，通过振动压路机产生的高频振动，使填筑材料颗粒重新排列、孔隙减小。对于石料填筑，采用 18 - 25 吨的振动压路机，碾压 6 - 10 遍，行驶速度控制在 ，确保堆石料达到设计干密度；对于土料，先用羊角碾静压 2 - 4 遍，再用振动压路机振动碾压 4 - 6 遍，使土料压实度达到 。

2. 冲击碾压

冲击碾压利用冲击压路机的强大冲击力，对深层土体进行压实，适用于大面积填筑区域前期压实或旧坝体加固。如在某抽水蓄能电站扩建工程，对原坝基加宽部位采用冲击碾压，冲击能量 25kJ，轮距 1.5 - 2.0 米，每遍错轮 1/3 周长，经检测，深层土体压实度提高 ，增强了坝基整体稳定性。

五、施工质量监测与控制技术

（一）原位监测技术

1. 沉降观测

在大坝填筑过程中，通过在坝体不同部位埋设沉降观测标点，采用水准仪、全站仪等仪器定期观测。如某抽水蓄能电站大坝每填筑 3 - 5 米高度进行一次沉降观测，观测数据实时传输至监控中心。若发现某区域沉降速率异常，如超过 ，及时分析原因，调整填筑施工参数，确保坝体均匀沉降，避免出现裂缝等病害。

2. 孔隙水压力监测

在坝基和坝体内部埋设孔隙水压力计，监测填筑过程中孔隙水压力变化。当孔隙水压力接近或超过上覆土体有效应力的 时，表明土体可能发生液化或强度降低，需暂停填筑，采取加速排水等措施，待孔隙水压力消散后再继续施工，保证坝体施工安全。

（二）无损检测技术

1. 地质雷达

地质雷达利用高频电磁波在介质中的传播特性，检测坝体内部结构缺陷、填筑材料分层等情况。在大坝填筑完成后，沿坝面移动地质雷达天线，对坝体进行扫描。如检测到某区域电磁波反射异常，可能存在空洞、疏松等问题，进一步钻孔验证并采取补救措施，确保坝体质量完整性。

2. 超声波检测

超声波检测主要用于检测混凝土防渗墙、灌浆帷幕等混凝土结构质量。通过在结构两侧布置发射与接收探头，根据超声波传播时间、波幅等参数判断混凝土内部缺陷，如蜂窝、孔洞、裂缝等。对于发现的缺陷，及时进行灌浆修补，保障防渗结构的可靠性。

六、结论

抽水蓄能电站大坝的填筑基础处理工作，无疑是整个工程的关键基石，其涉及的诸多关键技术共同撑起了大坝的稳固根基。地基加固技术，无论是强夯法、振冲法还是混凝土灌注桩，都从根本上强化了坝基承载能力，使其足以应对复杂地质条件与巨大荷载；防渗处理技术，如帷幕灌浆、混凝土防渗墙以及土工膜防渗，精心织就严密的防渗“护盾”，有效阻隔库水渗漏，捍卫大坝安全。

参考文献：

[1] 赵飞， 李红兵. 抽水蓄能电站上水库大坝中的填筑施工方案优化[J]. 水利科技与经济， 2023（12）： 101-105.

[2] 刘辉， 王强. 翻模砂浆固坡技术在丰宁抽水蓄能电站上水库大坝填筑中的应用[J]. 水利建设与管理， 2022（08）： .