溪洛渡水電站主廠房吊頂設計

范湘蓉，趙群章

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川成都 610072)

1 概述

溪洛渡水電站左、右岸地下廠房均位于庫區正常蓄水位(600 m 高程)以下約200 m 的玄武巖山體中，具有典型的高水位庫區地下廠房特點。左、右岸地下廠房各安裝9臺額定容量為77萬kW 的水輪發電機組，總裝機容量為1386萬kW，為目前已建、在建的世界第三大水電站，中國第二大水電站。

地下主廠房頂拱開挖跨度為31.9 m，左岸主廠房長439.74 m，右岸主廠房長443.34 m，頂拱采用噴錨支護，在廠房周邊設置有防滲排水系統。

地下主廠房頂拱吊頂采用鋼筋混凝土輕型復合板梁結構型式，其具有結構較輕、密閉性好、防火性能好的特點;混凝土結構頂層采用防水材料，能有效防止頂部少量滲水。在頂拱上部布置有主廠房通風系統，能保證風道穩定運行、便于檢修且有成功運行經驗可供借鑒。混凝土結構模板采用鍍鋅壓型鋼模板，其表面光滑，外形美觀大方，混凝土澆筑后模板不用拆除，與混凝土結構聯合承載，受力條件好，作為地下廠房整體裝修的一部分具有很強的裝飾美化效果，廠房頂棚無需另設裝飾天棚，從而節省了工程投資。

2 地下廠房通風對吊頂結構的要求

溪洛渡水電站主廠房通風系統采用的是拱頂一端端部送風方案，在拱頂布置有送風孔和排風孔。空氣經空調機處理后進入主廠房頂拱風道層，再送入主廠房各層與主變洞。由于主廠房長約400 m，拱頂送風道長度比已建成的電站(二灘水電站等)長約50%，為此，要求吊頂結構保溫、隔熱及密閉性強，能有效降低拱頂內的送風溫升，使其傳熱系數不超過1 W/m2。

3 吊頂結構設計

溪洛渡水電站左、右岸主廠房吊頂結構布置基本一致，筆者以右岸吊頂結構布置為代表進行了說明，主廠房頂拱吊頂橫剖面見圖1，吊頂大樣見圖2。

圖1 主廠房頂拱吊頂橫剖面圖

主廠房頂拱吊頂結構采用輕型復合板梁結構，由上下游邊墻構造柱、圈梁、拱梁、肋梁、拱板及鍍鋅壓型鋼模板、鍍鋅拉桿等組成。吊頂呈圓弧形布置，拱梁凈跨30.6 m，內徑為29.082 m，拱頂高程403.4 m，拱腳高程398.5 m，總長度為387.62 m。在肋拱吊頂與開挖面之間距廠房中心線兩側11 m 處各設一道輕質隔墻，將頂拱分隔成中間送風道和上、下游排風道，并在兩側相應位置設置0.61 m×0.71 m 送風孔86個和1.01 m×0.91 m 排風孔40個，1.5 m×2 m 天錨吊物孔一個。

拱板下緣為鍍鋅壓型鋼模板材料，與上部現澆鋼筋混凝土板一起組成復合拱板;拱肋擔負次梁作用，兩端與拱梁連接，拱肋與拱板整體澆筑;拱梁作為主要承載結構橫跨主廠房，兩端支承在巖壁梁以上的構造柱柱頂上。頂拱為輕型結構，自重較輕，主要考慮混凝土澆筑施工、通風設備安裝及檢修等荷載。

圖2 主廠房頂拱吊頂大樣圖

由于拱梁受力條件較好，經計算，30 m 跨度拱梁斷面尺寸僅為40 cm×45 cm，上、下層各配置4φ28鋼筋，箍筋φ10@0.1 m。拱梁標準間距為4.5 m，最大間距5.3 m，共布置有92根拱梁。拱梁外包厚度為4 mm 的鍍鋅壓型鋼模板，沿拱肋跨度方向每根拱肋設置12根拉桿與頂拱支護錨桿相連。

相鄰拱梁間由63根、間距為0.507 m 肋梁連接而成。肋梁承擔次梁作用，為梯形斷面結構，底寬0.86 m，頂寬0.99 m，高0.19 m，兩端與拱梁連接，底部配置1φ25鋼筋。肋梁及拱板下緣為鍍鋅壓型鋼模板，具有模板功能，同時又具有美化和裝飾作用，與上部現澆鋼筋混凝土板一起組成復合拱板，肋梁與上部拱板整體澆筑，拱板厚0.065 m，沿廠房縱軸線方向配置φ8@0.17 m，沿廠房橫剖面方向配置φ8@0.15 m 鋼筋網。

4 鍍鋅壓型鋼模板的特點

現澆鋼筋混凝土帶肋面板施工的最大問題是模板的支撐。為了解決施工中遇到的困難，最終決定采用鍍鋅壓型鋼模板(現澆鋼筋混凝土帶肋面板)。鍍鋅壓型鋼模板專門用于立模較困難的、大跨度樓板、拱頂結構的快速施工，鋼模板表面采用鍍鋅或環氧涂層作為防腐措施。

由于鋼模板的強度較大，其中間不需要另加支撐就能使之固定不變形。因此，在施工過程中作為永久性模板使用，承受施工荷載和混凝土硬化前的重量，其無傳統支模、拆模繁瑣作業，能夠滿足鋼筋混凝土澆筑施工、通風設備埋件安裝、燈具埋件安裝等要求。混凝土澆筑后不需拆除鋼模板，可將其作為安全儲備。

鍍鋅壓型鋼模板具有不滲水、不漏水、在使用年限內不銹蝕的特性，能起到保溫、隔熱效果，比一般風管、波紋管等能更好的滿足溪洛渡水電站地下廠房拱頂長距離均勻送風、溫升控制要求。

主廠房選用寬507 mm、高190 mm、長3900～5300 mm 規格不等的鍍鋅壓型鋼模板，承載能力為5 kN/m2(活荷載為3 kN/m2，鋼筋混凝土自重為2 kN/m2)，壓型鋼模板鋼材按屈服強度不小于350 MPa 設計。肋板壓型板厚1.6 mm，拱梁壓型板厚4 mm。

由于鋼模板下表面光滑，呈銀灰色，美觀大方，裝飾性強，故不需再另設裝飾天棚，從而節省了工程投資(圖3)。

圖3 主廠房頂拱吊頂效果圖

5 吊頂施工

對于大跨度地下廠房采用現澆混凝土肋拱結構，除其具有結構復雜、施工范圍大、作業難度大等特點外，還需排除廠房橋機運行和機電安裝之間的干擾因素。各機組段吊頂應盡量安排在廠房蝸殼和風罩層混凝土澆筑期間進行施工，并在相應機組第二次交面之前完成肋拱吊頂施工。

施工單位采用自行式鋼桁架平臺作為材料吊裝和混凝土澆筑施工平臺。自行式鋼桁架作業平臺在空間上與橋機錯開布置，在土建和機組安裝的立體交叉作業環境中，鋼桁架平臺與橋機相對獨立運行，互不干擾，從而保證了主廠房吊頂工程安全、快速、保質。

6 結語

目前，溪洛渡水電站地下廠房吊頂結構已基本實施完成，從已經實施的情況看，鍍鋅壓型鋼模板的制作、安裝工藝較復雜，但為鋼筋綁扎、混凝土澆筑提供了相當方便的施工條件，因此，只要安排好合理的施工時段，采用合理可行的施工工藝，吊頂采用鍍鋅壓型鋼模板鋼筋混凝土輕型復合板梁結構型式，施工速度較快，不影響廠房的混凝土澆筑及安裝，滿足設計的功能要求和美觀要求，進而節省了后期裝飾頂棚的投資，經濟效益顯著。

由于拱梁是該吊頂結構的主要受力構件，直接影響吊頂結構的安裝工期，可以通過約進拱深的結構型式和材料，更好的發揮這種吊頂結構的優勢。