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【摘 要】松高罗电站为中国水利水电第十三工程局有限公司在东部非洲市场上实施的第一个水电站项目，设计、施工采用日本及欧美技术标准，规范要求高，作者对本工程土建设计、施工中日理念差异进行总结。
【关键词】东非；土建；设计； 施工； 差异
1.工程概况
肯尼亚松高罗电站工程项目位于肯尼亚西部，首都内罗毕西北360公里，为引水式水电站，装机容量1.06万千瓦×2台机组，最大引水流量39.9方/秒，水头61米。采用混流式立式水轮机1.09万千瓦×2台和立式三相发电机1.18万千瓦×2台。工程分为土建标和机电标两个标段，土建标合同造价2716万美元，机电标合同造价2441万美元。工程于2008年11月开工。
土建部分主要内容如下：
1）新建517米长梯形断面引水明渠与上游尾水渠连接，渠道断面为：底宽2米，高4.6米，坡度1：1，纵向坡度1：2000；
2）压力前池（长79米）；
3）压力管道（134米长）的镇墩、支墩及相关构筑物；
4）发电主厂房（长35.0m×宽22.65m×高32.95m）及相关水、电、暖等辅助设备设施，厂房分蝶阀层、水轮机层和水轮机控制层、发电机层、电缆廊道层、中控室和检修间及会议室、办公室等；
5）尾水明渠（长45米）；
6）升压站（60×50米）及升压室建筑物；
7）连接现有国道和本电站间的沥青双表处道路（长1.5公里、宽6米）；
8）别墅9套；
2.建筑机电设计
根据合同，承包商需要根据招标文件的概念设计（由日本著名的工程咨询公司NIPPON KOEI在上世纪90年代末完成），对土建标中的建筑机电（给排水、消防、通风空调、电气照明、防雷接地等）的详细设计及施工图设计负责，在详细设计过程中，日方工程师与我方的设计理念存在着明显的差异。
2.1厂房防雷设计
日方原初步设计：在原招标文件中，要求的是采用屋顶整圈安装扁铁接地体与大地连接，并未与厂房结构钢筋骨架连接，即防雷接地与厂房设备接地为两个独立的系统；接地极为铜包钢接地棒。
传统做法：厂房防雷接地与结构钢筋连城一个整体；在厂房屋顶安装避雷针覆盖整个厂房区域；接地极为角铁等材料。
优劣：日方设计原则合理，但存在以下问题，如在施工的众多环节中（如浇筑混凝土），防雷接地铜绞线塑料套管存在因振捣器振捣而破坏的可能性，从而导致铜绞线与钢筋接触而致使两个接地系统串通；事实证明，接地极无论采用铜包钢或角铁，在地层中存在很大的被腐蚀风险，采用铜质材料接地极可有效化解此类风险。
2.2建筑消防与火灾报警系统
日方原初步设计：火灾自动报警系统与消防系统为互相独立的两个系统，消防泵通过稳压泵、压力罐及压力开关控制系统水压；消防泵从尾水取水；初设未将厂房供风系统的主风机和蓄电池室的新风、排风风机与火灾报警系统联动。
我方建议：将消防和火灾报警系统联动；根据电站具体特点，从高位水池至厂房蝶阀压差为71米，至开关站压差为45米，可满足厂房、开关站对消火栓出水口压力的要求；将厂房供风系统的主风机和蓄电池室的新风、排风风机与火灾报警系统联动。
优劣：消防与火灾报警系统联动与否，均可满足一旦有火情均能及时启动消防泵进行灭火的要求。消防泵从尾水取水优点为，可保证水源供应（尾水渠出口直通河道）；缺点为需配备消防稳压泵。如从压力钢管引水，优点为压差恒定，不需设置稳压泵；缺点为当上游电站（本电站为利用上游电站尾水发电）或本电站因故停机（如故障检修）后，无消防水源。最后，工程师选择的是初设方案，即从尾水处安装消防稳压取水系统；主风机与蓄电池室的风机如不与火警联动，在发生火灾的情况下，火借风势，后果更加严重，最终我们的建议被采纳。
2.3生活给水系统
日方初步设计：合同要求，经生活给水设备处理后的为直饮水，且满足每天5人用水量需求。在厂房尾水管扩散段出口安装原水泵取水，至水处理系统（带沉淀池、过滤池及加药池等设施），再经加压泵供应至各出水点。
我方建议：从经全自动滤水器处理过的主变消防系统引水（主变消防系统是从压力钢管引水）；在日方咨询工程师坚持不变的情况下，又建议将原水泵的进口设置在远离尾水出口处，这样能避免因发电时尾水的扰动冲击带来泥沙等悬浮杂质对水质的污染，延长生活水处理系统的寿命，同时，建议使用一体化反渗透水处理系统。
优劣：初设中提出的从尾水管扩散段出口取水，水质差，悬浮杂质多，影响水处理设施的使用寿命；初设中采用的传统水处理系统，相对稳定可靠，但缺点为占用场地面积大，且需要专人频繁定期操作维护。我方建议从主变消防水取水，水质好，从而减轻水处理设备的压力。但工程师认为，建筑给排水与主变消防系统不能混合，未能采用我方的方案，但同意了采用一体化水处理设备建议。
3.土建设计与施工
3.1混凝土工程
3.1.1建筑物的分层分块
本项目规范要求：严格控制每层厚不能超过1.5米；每仓混凝土浇筑量一般不超过300方。
我方建议方案：在厂房基础等大体积混凝土施工时，可按照每层厚度控制不超过1.5米，但对于薄墙、柱等结构，可放宽至3米；每仓混凝土方量可视结构特点增大。
最终方案：经过试验，采纳我方提出的混凝土每仓层高方案；根据对实际浇筑的效果分析，在钢筋布置设计相对保守造成钢筋间距过密、混凝土生产、浇筑能力受限（混凝土拌合站实际生产能力为30方/小时）的前提条件下，每仓混凝土浇筑量严格控制在300方以内确实避免了产生冷缝的风险。
3.1.2混凝土入仓温度
项目规范要求：入仓温度不超过25摄氏度。 我方建议：英美等国际标准为30-32摄氏度，我方建议将混凝土入仓温度调整至英美标准水平。
分析：混凝土入仓温度不超过25摄氏度为日本在上世纪90年代做可行性研究设计阶段提出的控制性指标，实际上，随着混凝土外加剂如减水缓凝剂等的应用，混凝土水化热温度控制得到了改善，日本监理也意思到此规范的局限性，但我们必须执行合同要求，为此，我们采取了如下措施：
1）所有粗细骨料均有遮阳遮雨棚；
2）拌合站配备搅拌水制冷设备，将水的温度降低至5摄氏度左右；
3）配备水喷淋系统，对骨料进行降温（同时控制骨料的含水率）；
4）因地处赤道炎热地区，混凝土浇筑均选择在早晚环境温度较低时进行；
5）浇筑后及时覆膜、洒水避免内外温差过大而造成的裂缝；
6） 严格控制混凝土分块大小。
结果表明，上述措施合理，混凝土实际入仓温度达到要求，无有害裂缝。
3.2装饰装修工程
3.2.1木门、铝合金窗框的安装
日方设计：在混凝土中预埋钢筋，在木门、铝合金窗框背侧用螺丝将T形连接铁件焊接至预埋的钢筋上，再用砂浆将门、窗洞口与门、窗框间的空隙（50mm）封闭。
常规施工方法：传统做法为直接在门、窗框内侧用钉固定于墙上，再对钉尾用腻子处理封闭；当前流行做法为在门、窗框与门窗洞口见用发泡剂充填固定。
优劣：采用日方设计，从外部看不到任何螺丝眼，非常美观，且为物理连接，可靠性强；国内当前采用发泡剂固定施工效率高，但耐久性尚未得到验证。
3.2.2吊顶
日方设计：采用石膏板上粘吸声板的双层结构。即先将石膏板通过龙骨与混凝土楼板固定，然后用胶将吸声板粘结于石膏板上。
常规做法：直接将吸声板通过龙骨与混凝土楼板固定。
优劣：日方设计避免了单用吸声板造成的平整度较差的缺点，本文作者在卡塔尔市场亦见到采用此法施工。实际实施过程中，我们对吊顶龙骨就地取材，采用L20*2和40*20*2的方钢做主次龙骨，既满足了规范对上人龙骨的要求，又比从国内采购节省了时间。
3.2.3混凝土屋面保温
日方设计：在混凝土屋顶上先做APP，后做聚苯乙烯泡沫保温板，最后做覆面混凝土。
国内常规做法：在混凝土屋顶浇筑完后，先做聚苯乙烯泡沫保温板，再在其上粘结APP（改性沥青）防水卷材，最后铺砖或者浇筑薄层混凝土覆面。
优劣：日方设计可避免在因室外温度突降后，保温板层内的热空气遇冷而成凝结水渗入屋顶混凝土，并通过混凝土滴入室内吊顶板上造成污染；将APP防水卷材直接粘结在平整结实的混凝土板而非泡沫板上，防水施工可靠性更强。
4.小结
通过与日方咨询工程师对本工程土建及建筑机电方面的设计理念的沟通，我们发现，其设计思路严谨，但亦存在因循守旧、人为将水电站土建和机电部分分割开来的问题；我方建议方案设计总体上便于施工，节省投资成本，将电站的土建和机电视作一个整体进行通盘考虑。两相比较，各有优劣，通过此电站项目的实施，双方互相借鉴经验，本电站最终于2012年8月移交业主。
【关键词】东非；土建；设计； 施工； 差异
1.工程概况
肯尼亚松高罗电站工程项目位于肯尼亚西部，首都内罗毕西北360公里，为引水式水电站，装机容量1.06万千瓦×2台机组，最大引水流量39.9方/秒，水头61米。采用混流式立式水轮机1.09万千瓦×2台和立式三相发电机1.18万千瓦×2台。工程分为土建标和机电标两个标段，土建标合同造价2716万美元，机电标合同造价2441万美元。工程于2008年11月开工。
土建部分主要内容如下：
1）新建517米长梯形断面引水明渠与上游尾水渠连接，渠道断面为：底宽2米，高4.6米，坡度1：1，纵向坡度1：2000；
2）压力前池（长79米）；
3）压力管道（134米长）的镇墩、支墩及相关构筑物；
4）发电主厂房（长35.0m×宽22.65m×高32.95m）及相关水、电、暖等辅助设备设施，厂房分蝶阀层、水轮机层和水轮机控制层、发电机层、电缆廊道层、中控室和检修间及会议室、办公室等；
5）尾水明渠（长45米）；
6）升压站（60×50米）及升压室建筑物；
7）连接现有国道和本电站间的沥青双表处道路（长1.5公里、宽6米）；
8）别墅9套；
2.建筑机电设计
根据合同，承包商需要根据招标文件的概念设计（由日本著名的工程咨询公司NIPPON KOEI在上世纪90年代末完成），对土建标中的建筑机电（给排水、消防、通风空调、电气照明、防雷接地等）的详细设计及施工图设计负责，在详细设计过程中，日方工程师与我方的设计理念存在着明显的差异。
2.1厂房防雷设计
日方原初步设计：在原招标文件中，要求的是采用屋顶整圈安装扁铁接地体与大地连接，并未与厂房结构钢筋骨架连接，即防雷接地与厂房设备接地为两个独立的系统；接地极为铜包钢接地棒。
传统做法：厂房防雷接地与结构钢筋连城一个整体；在厂房屋顶安装避雷针覆盖整个厂房区域；接地极为角铁等材料。
优劣：日方设计原则合理，但存在以下问题，如在施工的众多环节中（如浇筑混凝土），防雷接地铜绞线塑料套管存在因振捣器振捣而破坏的可能性，从而导致铜绞线与钢筋接触而致使两个接地系统串通；事实证明，接地极无论采用铜包钢或角铁，在地层中存在很大的被腐蚀风险，采用铜质材料接地极可有效化解此类风险。
2.2建筑消防与火灾报警系统
日方原初步设计：火灾自动报警系统与消防系统为互相独立的两个系统，消防泵通过稳压泵、压力罐及压力开关控制系统水压；消防泵从尾水取水；初设未将厂房供风系统的主风机和蓄电池室的新风、排风风机与火灾报警系统联动。
我方建议：将消防和火灾报警系统联动；根据电站具体特点，从高位水池至厂房蝶阀压差为71米，至开关站压差为45米，可满足厂房、开关站对消火栓出水口压力的要求；将厂房供风系统的主风机和蓄电池室的新风、排风风机与火灾报警系统联动。
优劣：消防与火灾报警系统联动与否，均可满足一旦有火情均能及时启动消防泵进行灭火的要求。消防泵从尾水取水优点为，可保证水源供应（尾水渠出口直通河道）；缺点为需配备消防稳压泵。如从压力钢管引水，优点为压差恒定，不需设置稳压泵；缺点为当上游电站（本电站为利用上游电站尾水发电）或本电站因故停机（如故障检修）后，无消防水源。最后，工程师选择的是初设方案，即从尾水处安装消防稳压取水系统；主风机与蓄电池室的风机如不与火警联动，在发生火灾的情况下，火借风势，后果更加严重，最终我们的建议被采纳。
2.3生活给水系统
日方初步设计：合同要求，经生活给水设备处理后的为直饮水，且满足每天5人用水量需求。在厂房尾水管扩散段出口安装原水泵取水，至水处理系统（带沉淀池、过滤池及加药池等设施），再经加压泵供应至各出水点。
我方建议：从经全自动滤水器处理过的主变消防系统引水（主变消防系统是从压力钢管引水）；在日方咨询工程师坚持不变的情况下，又建议将原水泵的进口设置在远离尾水出口处，这样能避免因发电时尾水的扰动冲击带来泥沙等悬浮杂质对水质的污染，延长生活水处理系统的寿命，同时，建议使用一体化反渗透水处理系统。
优劣：初设中提出的从尾水管扩散段出口取水，水质差，悬浮杂质多，影响水处理设施的使用寿命；初设中采用的传统水处理系统，相对稳定可靠，但缺点为占用场地面积大，且需要专人频繁定期操作维护。我方建议从主变消防水取水，水质好，从而减轻水处理设备的压力。但工程师认为，建筑给排水与主变消防系统不能混合，未能采用我方的方案，但同意了采用一体化水处理设备建议。
3.土建设计与施工
3.1混凝土工程
3.1.1建筑物的分层分块
本项目规范要求：严格控制每层厚不能超过1.5米；每仓混凝土浇筑量一般不超过300方。
我方建议方案：在厂房基础等大体积混凝土施工时，可按照每层厚度控制不超过1.5米，但对于薄墙、柱等结构，可放宽至3米；每仓混凝土方量可视结构特点增大。
最终方案：经过试验，采纳我方提出的混凝土每仓层高方案；根据对实际浇筑的效果分析，在钢筋布置设计相对保守造成钢筋间距过密、混凝土生产、浇筑能力受限（混凝土拌合站实际生产能力为30方/小时）的前提条件下，每仓混凝土浇筑量严格控制在300方以内确实避免了产生冷缝的风险。
3.1.2混凝土入仓温度
项目规范要求：入仓温度不超过25摄氏度。 我方建议：英美等国际标准为30-32摄氏度，我方建议将混凝土入仓温度调整至英美标准水平。
分析：混凝土入仓温度不超过25摄氏度为日本在上世纪90年代做可行性研究设计阶段提出的控制性指标，实际上，随着混凝土外加剂如减水缓凝剂等的应用，混凝土水化热温度控制得到了改善，日本监理也意思到此规范的局限性，但我们必须执行合同要求，为此，我们采取了如下措施：
1）所有粗细骨料均有遮阳遮雨棚；
2）拌合站配备搅拌水制冷设备，将水的温度降低至5摄氏度左右；
3）配备水喷淋系统，对骨料进行降温（同时控制骨料的含水率）；
4）因地处赤道炎热地区，混凝土浇筑均选择在早晚环境温度较低时进行；
5）浇筑后及时覆膜、洒水避免内外温差过大而造成的裂缝；
6） 严格控制混凝土分块大小。
结果表明，上述措施合理，混凝土实际入仓温度达到要求，无有害裂缝。
3.2装饰装修工程
3.2.1木门、铝合金窗框的安装
日方设计：在混凝土中预埋钢筋，在木门、铝合金窗框背侧用螺丝将T形连接铁件焊接至预埋的钢筋上，再用砂浆将门、窗洞口与门、窗框间的空隙（50mm）封闭。
常规施工方法：传统做法为直接在门、窗框内侧用钉固定于墙上，再对钉尾用腻子处理封闭；当前流行做法为在门、窗框与门窗洞口见用发泡剂充填固定。
优劣：采用日方设计，从外部看不到任何螺丝眼，非常美观，且为物理连接，可靠性强；国内当前采用发泡剂固定施工效率高，但耐久性尚未得到验证。
3.2.2吊顶
日方设计：采用石膏板上粘吸声板的双层结构。即先将石膏板通过龙骨与混凝土楼板固定，然后用胶将吸声板粘结于石膏板上。
常规做法：直接将吸声板通过龙骨与混凝土楼板固定。
优劣：日方设计避免了单用吸声板造成的平整度较差的缺点，本文作者在卡塔尔市场亦见到采用此法施工。实际实施过程中，我们对吊顶龙骨就地取材，采用L20*2和40*20*2的方钢做主次龙骨，既满足了规范对上人龙骨的要求，又比从国内采购节省了时间。
3.2.3混凝土屋面保温
日方设计：在混凝土屋顶上先做APP，后做聚苯乙烯泡沫保温板，最后做覆面混凝土。
国内常规做法：在混凝土屋顶浇筑完后，先做聚苯乙烯泡沫保温板，再在其上粘结APP（改性沥青）防水卷材，最后铺砖或者浇筑薄层混凝土覆面。
优劣：日方设计可避免在因室外温度突降后，保温板层内的热空气遇冷而成凝结水渗入屋顶混凝土，并通过混凝土滴入室内吊顶板上造成污染；将APP防水卷材直接粘结在平整结实的混凝土板而非泡沫板上，防水施工可靠性更强。
4.小结
通过与日方咨询工程师对本工程土建及建筑机电方面的设计理念的沟通，我们发现，其设计思路严谨，但亦存在因循守旧、人为将水电站土建和机电部分分割开来的问题；我方建议方案设计总体上便于施工，节省投资成本，将电站的土建和机电视作一个整体进行通盘考虑。两相比较，各有优劣，通过此电站项目的实施，双方互相借鉴经验，本电站最终于2012年8月移交业主。