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关于抽水蓄能电站主厂房顶拱设计的认识

抽水蓄能电站地下厂房洞室的施工具有大跨度、高边墙、洞室交叉口多、地下洞室群结构复杂、施工强度高、通风散烟较困难等难点,既要追求进度,更要注重施工安全。

顶拱设计属于水工专业、建筑专业的范畴,同时与地质条件紧密相关顶拱一般都是做大跨度结构的,顶拱受力承载力大,承载力基本都分配到四角,前提四周承载支撑要到位,鸡蛋壳只要受力均匀很难被破坏,稳定性好。主厂房顶拱设计国内一般用网架或吊顶方式,现简单介绍一下这方面的设计认识。

抽水蓄能电站主厂房国内一般在顶拱设吊顶、在边墙设网架,其主要作用:

  1. 为了防潮,把顶拱的滴水、边墙的渗水隔开。
  2. 为了视角美观,把厂房内的通风管布置在吊顶上部,把挂板挂在边墙的网架上面。
  3. 装饰和企业文化渲染的需要。

而国外大部分抽水蓄能电站地下厂房不设这些,即使设了也很简易。国外抽水蓄能电站厂房一般取消厂房吊顶,改二次衬砌,他们理念是可以降低开挖高度,主要以下几点:

  1. 厂房开挖高度降低对稳定性有好处。
  2. 不用设置吊顶牛腿,牛腿高出吊车梁不少。
  3. 开挖高度降低也是工期,少挖一层工期可以与寸砌工期相抵,减少了开挖工程量和吊顶工程量,增加了衬砌工程量。 

我国抽水蓄能为什么不采用二次衬砌,主要原因为:

  1. 现在设计的网架牛腿一般比桥机顶部略微高出一段距离即可,若取消网架牛腿改用二次衬砌的确可以降低厂房顶拱高程,减少的高度约2~4m左右。但是会增加很多衬砌工程量2. 改用全断面衬砌制约了厂房的结构型式选择;只在顶拱衬砌则需要增加大量的锚杆、锚索或预应力锚杆以固定衬砌,会增加厂房的投资。
  2. 采用二次衬砌,则通风管道会裸露在外部,不利于厂房的美观。抽水蓄能电站主厂房国内一般在顶拱设吊顶、在边墙设网架。可考虑改为“抽水蓄能地下厂房顶部一般设置顶棚,起到装饰、防排水、防潮、防火、便于厂内照明布置和维护等作用。
  3. 规范NBT 35011-2013 水电站厂房设计规范有比较明确的要求

综上,我的体会是,一个大的设计方案是多目标选择,综合考虑的结果。主要因素有:

  1. 规范要求和设计单位的习惯。以地下厂房吊顶为例,规范要求吊顶要起到隔潮和安全防护作用,因此,大家都在遵守。但习惯不一样,有些业主和设计喜欢网架,而有些喜欢钢拱架,还有些喜欢轻钢龙骨。
  2. 企业文化。
  3. 地方特色文化。有些水电站厂房建成后,要求厂房外貌必须突出当地的文化元素。
  4. 经济因素。

本文技术主编:陈泓宇,南网储能公司一级领军技术专家,正高,长期从事抽水蓄能电站机电检修维护和建设管理工作。

担任中国水力发电工程学会水力机械专业委员会、能源行业水电水力机械标准化技术委员会委员兼副秘书长、中国电机水电设备专业委员会委员和中国能源研究会抽水蓄能专业委员会副秘书长。

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文章名称:《关于抽水蓄能电站主厂房顶拱设计的认识》
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