游玉飞

(华电南靖水电厂，福建漳州 363600)

1 工程概况

华电南靖水电厂位于漳州九龙江西溪支流船场溪中游的船场镇境内，控制流域面积610km2，为渠道引水式电站。原设计流量25m3/s，设计水头93.68m，电站装机容量2×12.5MW。2006～2008年两台机组改造后单机额定流量均为15.35m3/s。由于渠道过流受限现电厂实际引用流量为27.5m3/s。

引水渠道全长11.07km，其中衬砌石渠长3830m，衬砌土渠长6229m，隧洞长854m，暗涵及砌石渡槽等157m。石渠纵坡0.8‰，土渠纵坡0.3‰，土渠段流速为1.1～1.5m/s。渠道全线基本沿河道右岸傍山布置，为全挖或内挖外填或全填型。渠道土渠段原设计断面主要技术特征见表1。

2 渠道土渠段渗漏分析

渠道于1959年动工，1969年运行发电。原设计土渠道段采用浆砌石衬砌的，电厂自1999年以来多次进行砂浆抹面，防渗状况良好。原设计土渠内侧采用竹筋混凝土预制板衬砌防渗和防冲刷，受当时条件限制，混凝土板薄(5cm)，强度低，抗裂性差。

运行至今，竹筋混凝土预制板长期冲刷变薄，糙率增大，因热胀冷缩等原因大部分已龟裂，部分已损坏，再加上接缝的胶结材料脱落，裂缝处和接缝处成为渗漏水流入口，混凝土面板已失去防渗作用。2001年电厂对桩号2+300－5+700、10+125－10+220等较薄弱土渠段内侧衬砌采取C20预制混凝土板保护层膜料防渗改造，防渗效果良好，但也存在局部复合土工膜因底部积水产生预制混凝土板拱破现象(主要为山体渗水在原渠道底部三合土防渗层与复合土工膜之间产生积水，因排水不畅水压顶托土工膜所至)，以及渠道过水断面变小影响过流情况。

表1渠道土渠段原设计断面主要技术特征表

目前还存在桩号8+635－9+215、9+560－9+680、9+870－10+125、10+523－10+650土渠段未进行内侧衬砌改造，原衬砌型式为两侧预制混凝土板底为现浇混凝土。

3 防渗设计

3.1 衬砌型式比较、选择

该渠道防渗衬砌可采用现浇钢筋混凝土衬砌和刚性材料预制铺砌防渗两种型式，现分别叙述如下。

3.1.1 现浇钢筋混凝土衬砌方案

该渠道实际引用流量为27.5m3/s，流速1.1～1.5m/s。根据《渠道防渗工程技术规范》(SL18-2004)，混凝土防渗层最小厚度为8cm，梯形渠道采用等厚板。该工程采用10cm等厚板，混凝土强度为C20，沿渠方向每8m设一条伸缩缝，伸缩缝采用止水带止水。为了不减少过水面积，对渠道原预制竹筋混凝土面板拆除并平整后再进行浇筑。

3.1.2 刚性材料预制铺砌方案

根据《渠道防渗工程技术规范》(SL18-2004)，在选择防渗方案时，应尽量考虑土渠开挖土方的应用问题。如有适合的土料，可采用压实性土料防渗。该工程土渠原设计已采用三合土防渗，在2001年预制混凝土板更换时采用膜料铺设后局部出现混凝土板拱破现象，也说明原三合土防渗效果仍较好。故此次不考虑铺设土工膜。

(1)预制钢筋混凝土板铺砌。尺寸规格采用:600mm×600mm×60mm。施工方法为:对渠道原预制竹筋混凝土面板拆除并平整，铺设水泥砂浆25mm后砌筑C20预制混凝土板，预制混凝土板间胶结材料为M10水泥砂浆。

(2)预制石板铺砌。尺寸规格为:600mm×600mm×30mm。施工方法为:对渠道原预制竹筋混凝土面板拆除并平整，铺设水泥砂浆25mm后砌筑花岗石板，石板间胶结材料为M10水泥砂浆。

各方案经济、技术比较见表2、表3。

表2 方案经济比较

表3方案技术比较

各方案施工期间都需要停水，将直接影响到电厂的发电效益。

(1)投资。花岗石板铺砌比现浇钢筋混凝土板衬砌投资减少10.12%，与预制钢筋混凝土板铺砌相当。

(2)工期。刚性材料预制铺砌比现浇钢筋混凝土衬砌的施工工期短约25天，提前发电增加发电收入约215万元。花岗石板预制时间比钢筋混凝土板短，经加工后花岗石板糙率比预制钢筋混凝土板低，减少水能损失。采用花岗石板因板薄增大了渠道过流断面面积，而现浇钢筋混凝土及预制混凝土板铺砌均比原设计减少了渠道过水面积。

(3)使用年限。花岗石板比预制钢筋混凝土板增加使用约10年。

经综合比较，花岗石板防渗铺砌方案明显优于其它方案，该工程推荐采用花岗石板预制铺砌防渗的衬砌型式。

3.2 石材选用

浆砌石板衬砌所用石料，根据就地取材的原则，按材料源情况选用，多为砂岩、灰岩、花岗岩、玄武岩等，由人工开采加工而成，各常用岩石特征见表4。

表4 常用建筑岩石特征表

福建地区花岗石材分布广泛，取材方便，且花岗石材具有优良的加工性能;耐磨性能好，比铸铁高5～10倍;热膨胀系数小，不易变形，与铟钢相仿，受温度影响极微;化学性质稳定，不易风化，能耐酸、碱及腐蚀气体的侵蚀。同时该工程石材需铺砌在渠道坡面上，利用花岗石不耐火特性可加工成火烧面，能与砂浆过渡层良好粘结，以起防冲抗滑作用。综上所述，该工程采用福建当地花岗石材。

天然花岗石材主要技术指标见表5。

表5 天然花岗石材物理性能主要技术指标

3.3 防渗结构设计

该工程土渠段原设计为两侧预制混凝土板底为现浇混凝土衬砌型式，由于底部现浇混凝土衬砌结构完整良好，无需处理。防渗结构设计采用渠坡两侧花岗石板满铺，包括M10水泥砂浆过渡层、水泥浆涂刷层和花岗石板面层，C20混凝土封顶。

4 花岗石板防渗施工工序和方法

4.1 花岗石板加工及检测

将花岗石荒料在工厂机器锯割加工成半成品板材，一面用烧毛机火焰喷烧使其表面部分颗粒热胀破裂脱落，形成起伏有序粗面纹饰。加工完成后所有的花岗石板都需要检验，首先要通过清洗，然后是吹干检验，合格品包装起运。运输施工现场过程中应防碰撞、滚摔。石料应致密坚硬且洁净，颜色、花纹应基本一致。花岗石板外观不允许有缺角、裂纹存在，其它外观缺陷需符合《天然花岗石建筑板材》(GB/T18601-2009)合格品有关规定。厚度为32mm，厚度偏差范围为(－2mm;+2mm)。现场通过肉眼观察及游标卡尺测量进行外观质量及尺寸检查，主要物理性能抽样送检。

4.2 清理夯平基面

渠道原竹筋混凝土板拆除采用机械和人工同时进行。对沉陷变形较大者用三合土夯实，局部凹陷用M10砂浆补平。内侧原竹筋混凝土面板拆除后，渠道分段测量放样，然后清除施工区域内的各部树根、杂草垃圾、废碴等一切尖角杂物和淤积物，并平整夯实。

4.3 M10砂浆过渡层及天然花岗石板护面铺砌

铺砌前清扫基层并提前浇水湿润基层表面。M10砂浆过渡层泥抹找平，应均匀摊铺，厚度约25mm。摊铺水泥砂浆找平层时，摊铺砂浆长度应在1m以上，宽度要超出平板宽度20～30mm。砂浆用大杠刮平、拍实，用木抹子找平，再在结合层上贴铺预制石板。贴铺石板前，应在找平层上均匀地撒一层干水泥面粉，并用刷子醮水弹一遍，同时在石板背面(火烧面)刷水泥浆，再将石板铺设于渠道面上。天然花岗石板护面应在水泥砂浆初凝前铺设完毕。石板安装铺设时，应横、竖拉线砌筑，四角同时平稳下落，上下层错缝，缝宽控制在2cm左右，用橡皮锤轻巧振实，并用水平尺找平。砌缝内的砂浆应填充饱满，最后用M10砂浆细心勾缝，并及时清理表面多余砂浆。

4.4 C20混凝土封顶处理

在花岗石板与内外渠堤间浇筑C20封顶混凝土，沿渠方向混凝土浇筑每隔15m设一条伸缩缝。伸缩缝构造为缝宽20mm，底部为20mm焦油塑料胶泥填筑，后用35mm沥清砂浆勾缝。填筑伸缩缝时，应清除缝内泥土，杂物，使缝壁清洁干燥。灌缝时，将制好并保持1100C焦油塑料胶泥装入有V型缺口的铁桶，趁热灌注，迅速用木棒搅动抹压，使胶泥与缝壁充分粘结。冷却后，即可将温度控制在1200C～1300C沥青砂浆填入上部缝隙，边填边用窄小木板或小铁抹子压实抹光，使表面光滑平整与缝壁粘牢。混凝土养护采用洒水措施，使混凝土表面经常保持湿润状态。

5 效果分析

花岗石材运输量小，铺设简单，易于操作，施工设备少，工期短，投资省。该工程采用花岗石板作护面防渗，其板材(厚30mm)较混凝土防渗板薄，施工搬运轻便(单块石板重约28kg，而60mm厚单块混凝土板重约48kg)，其总造价与混凝土防渗相当，但克服混凝土护面糙率大，流速小、易滋生杂草等缺点。

华电南靖水电厂土渠花岗石板护面防渗工程，由于各方面都重视质量和操作规范，施工质量优良。完工后经两年多运行，渠面平顺，渠道水流畅通，背水坡面渗水湿润现象已明显改善，无发现外堤下滑变形等不良现象，提高了渠道稳定性，达到了预期目标。