淺議抽水蓄能電站基建期地下廠房安全通道設(shè)置

付 強(qiáng)，曹 璽

（浙江仙居抽水蓄能有限公司，浙江省仙居縣 317300）

淺議抽水蓄能電站基建期地下廠房安全通道設(shè)置

付 強(qiáng)，曹 璽

（浙江仙居抽水蓄能有限公司，浙江省仙居縣 317300）

結(jié)合日益快速發(fā)展的抽水蓄能電站建設(shè)，從施工期的施工組織設(shè)計(jì)角度，分析目前抽水蓄能電站建設(shè)過程中地下廠房安全通道設(shè)置面臨的困難，以浙江仙居抽水蓄能電站為例，著重闡述了基建期地下廠房安全通道布設(shè)的方案，為進(jìn)一步優(yōu)化抽水蓄能電站地下廠房基建期安全通道布設(shè)提供參考。

抽水蓄能；基建；地下廠房；安全通道

0 引言

浙江仙居抽水蓄能電站（以下簡稱仙居電站）位于浙江省仙居縣湫山鄉(xiāng)境內(nèi)，為日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站基建項(xiàng)目工程，安裝4臺375MW抽水蓄能機(jī)組，總裝機(jī)容量為1500MW，年平均發(fā)電量為25.125億kWh，年平均抽水電量32.63億kWh。

樞紐工程主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、地面開關(guān)站及下水庫等建筑物組成。上水庫由一座主壩、一座副壩及庫周山嶺圍成，總庫容1294萬m3。主壩和副壩均為混凝土面板堆石壩，壩頂高程679.20m，主壩壩頂長263.66m，最大壩高88.2m；副壩壩頂長度222m，最大壩高59.7m。輸水系統(tǒng)采用一洞兩機(jī)的布置方式，上、下水庫進(jìn)/出水口高差463m，上、下水庫進(jìn)/出水口之間輸水管道總長度為2216.9m（3號機(jī)輸水系統(tǒng)），其中引水系統(tǒng)長1216.2m，尾水系統(tǒng)長1000.7m。地下廠房洞群包括主副廠房洞、主變洞、母線洞、尾閘洞、500kV出線洞等。下水庫利用已建下岸水庫，新增一泄放洞，全長703m，隧洞內(nèi)徑8.4m。

該工程屬大（1）型一等工程，主要永久性建筑物按1級建筑物設(shè)計(jì)，次要永久性建筑物按3級建筑物設(shè)計(jì)。電站建成后主要承擔(dān)浙江和華東電網(wǎng)的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和緊急事故（事件）備用等任務(wù)，保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

鑒于目前勘察設(shè)計(jì)對施工期的通道、通風(fēng)等設(shè)計(jì)深度不足，為確保抽水蓄能電站基建期施工安全與作業(yè)便利，需合理設(shè)置地下廠房安全通道。

1 基建期地下廠房安全通道設(shè)置的必要性

浙江仙居抽水蓄能電站主、副廠房洞總長176.0m，下部開挖寬度25.0m，上部開挖寬度26.5m，最大開挖高度為55m。廠內(nèi)透平油罐室位于安裝場下方，上游側(cè)與安裝場上游邊墻齊平，外與4號施工支洞相連，內(nèi)與主廠房水輪機(jī)層相通，開挖斷面為城門洞形，尺寸7.2m×6.5m （寬×高），洞長52m。

抽水蓄能電站主、副廠房洞開挖是工程的關(guān)鍵線路。主、副廠房洞分七層開挖：首先利用通風(fēng)兼安全洞（廠頂施工支洞）進(jìn)入進(jìn)行廠房頂拱層開挖、支護(hù)。第二，完成頂拱層開挖支護(hù)及吊頂小牛腿施工后，從通風(fēng)兼安全洞（廠頂施工支洞）降坡開挖第二層，并進(jìn)行巖壁吊車梁施工。第三，從進(jìn)廠交通洞進(jìn)入第三層開挖、支護(hù)，同樣從進(jìn)廠交通洞降坡開挖第四層，并進(jìn)行母線洞的開挖。第四，從增設(shè)的4號施工支洞進(jìn)入，進(jìn)行廠房第五層開挖，并提前從尾水隧洞進(jìn)入開挖廠房機(jī)坑。最后爆通機(jī)坑層從尾水隧洞出渣。每層開挖時(shí)錨噴支護(hù)作業(yè)滯后跟進(jìn)。

抽水蓄能電站地下廠房基建期，空間狹小，作業(yè)面眾多，且目前抽水蓄能電站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)逐步提升，安全文明施工要求進(jìn)一步提高，所設(shè)置通道不僅要滿足安全、施工作業(yè)要求，同時(shí)也要美觀大方，即達(dá)到實(shí)用與外觀相結(jié)合的效果。

2 安全通道的設(shè)計(jì)

2.1 組合式旋轉(zhuǎn)鋼爬梯設(shè)計(jì)

水平棧道通往機(jī)坑的垂直高度為24m，利用旋轉(zhuǎn)爬梯作為通道，為了便于拆裝，爬梯設(shè)計(jì)為組合式鋼結(jié)構(gòu)，由10套獨(dú)立爬梯累加而成，每套高度為2.4m，安裝效果圖如圖1所示。

旋轉(zhuǎn)爬梯4根主支柱采用φ114mm×4mm的鋼管，用100mm槽鋼焊接組合成3460mm×2600mm×2400mm的結(jié)構(gòu)框架。為了安全可靠，在上層組合式旋轉(zhuǎn)爬梯的支柱底部設(shè)計(jì)一截長150mm的定位銷，采用φ108mm×4mm鋼管制作，上、下層爬梯組合時(shí)，可套于下層主支柱φ114mm×4mm的鋼管里面，露出長度為150mm。

單節(jié)爬梯轉(zhuǎn)向處平臺，采用槽鋼與立柱焊接成框架結(jié)構(gòu)，尺寸為800mm×2400mm，上面鋪設(shè)4mm厚花紋鋼板；底部安裝有不低于200mm的踢腳板，采用4mm厚的鋼板制作。樓梯邊緣板采用260mm×4000mm×10mm鋼板制作，傾爬度為35?。樓梯踏板采用260mm×1100mm的花紋鋼板制作。爬梯的扶手欄桿采用φ20mm碳鋼管，欄桿高不低于1200mm，安裝于平臺及樓梯邊緣。欄桿間的橫檔采用φ20mm碳鋼管[1]。

圖1 組合式鋼爬梯安裝效果圖

2.2 水平棧道設(shè)計(jì)

（1）水平段棧道主要為鋼結(jié)構(gòu)，安裝效果如圖2所示。

圖2 水平段棧道安裝效果圖

（2）安裝間通往主副廠房水平段棧道采用50mm的角鋼制作結(jié)構(gòu)架，借助土建安裝好的錨桿進(jìn)行固定，兩錨桿之間間隔為1m，人行走道采用4mm厚的花紋鋼板，上面鋪設(shè)橡膠地墊。

（3）水平段棧道護(hù)欄制作高度不低于1500mm。

（4）護(hù)欄底部安裝有不低于200mm的踢腳板，采用4mm厚的鋼板制作。

2.3 棧道設(shè)計(jì)載荷計(jì)算

根據(jù)整個(gè)平臺區(qū)域內(nèi)能承受不小于3kN/m2均勻分布載荷進(jìn)行允許載荷核算。行人的重量以70kg計(jì)算，每平方米以允許4個(gè)人同時(shí)通過，核算結(jié)果如表1所示。

表1 四邊簡支無肋鋪板的彎矩和撓度計(jì)算系數(shù)值

均 布 恒 載：gk=2.744kN/m2[G=m×g（g=9.8N/kg）=2.744kN]。

等效均布活載：qe=3.4kN/m2。

平臺板厚：t=4mm。

加勁肋間距：a=0.5m。

次梁間距：b=1m；b/a=2.00。

查上表：αmax=0.1017。

查上表：β=0.1106。

均布荷載設(shè)計(jì)值：q=1.2×gk+1.3×qe=1.2×2.744+1.3×3.4=7.7128kN/m2。

均布荷載設(shè)計(jì)值：qk=gk+qe=2.744+3.4=6.144kN/m2。

彎矩值：M=αmaxq×a2=0.1017×7.7128×0.52=0.20kN。其中，α為均布載荷作用下四邊支承板彎矩系數(shù)。

強(qiáng)度值 ：σmax=6Mmax/（γxt2）=（6×0.2×1000）/（1.2×42）=62.5N/mm2＜f=215N/mm2，滿足要求。式中，γ為截面塑性發(fā)展系數(shù)，取1.2；f為鋪板鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

擾度值：νmax=βqka4/（Et3）=[0.1106×（6.144/1000）×5004]/2.06×105×43=3.22mm＜[ν]=3.33mm， 滿 足要求。式中，β為均布載荷作用下四邊簡支承板彎的擾度系數(shù)（與b/a有關(guān)）；E為鋼材彈性模量，為2.06×105N/mm2。

3 地下廠房安全通道的現(xiàn)場安裝實(shí)施

3.1 棧道現(xiàn)場安裝實(shí)施

3.1.1 安裝平臺的制作

棧道安裝平臺采用廠房橋機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)吊籠改裝（如圖3和圖4所示）。

棧道安裝的工裝平臺采用橋機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)完成后的吊籠，在吊籠側(cè)邊焊接［100mm的槽鋼，槽鋼伸出平臺900mm，槽鋼與吊籠搭接長度為500mm，與吊籠搭接部分應(yīng)滿焊。

在工裝平臺沿邊緣安裝防護(hù)欄桿。欄桿采用φ50mm鋼管制作。

3.1.2 棧道現(xiàn)場安裝

圖3 棧道安裝平臺平面圖

圖4 棧道安裝平臺剖面圖

根據(jù)現(xiàn)場錨桿的尺寸，在安裝間把整根50mm的角鋼拼裝成框架結(jié)構(gòu)后，安裝棧道下游側(cè)護(hù)欄（焊角應(yīng)不小于6mm）以及走道（4mm厚花紋鋼板）。同時(shí)利用1號橋機(jī)吊著安裝平臺，把全部錨桿進(jìn)行搭接焊接在一起，利用電動葫蘆把拼裝成型的棧道吊在錨桿上面，調(diào)整好位置后，安裝人員站在施工平臺上面進(jìn)行焊接加固。

4mm厚花紋鋼板走道焊接過程采用間斷焊，焊接距離500mm。

由于安裝間的高程為123m，棧道的高程為124.5m，所以安裝間至棧道要設(shè)置一道爬梯，具體制作。

3.2 旋轉(zhuǎn)鋼爬梯制作與實(shí)施

由于現(xiàn)場地面不平整，對安裝第一層鋼斜梯造成了很大的難度，為了更好地找平固定，利用400mm×400mm×20mm制作基礎(chǔ)，在鋼板的對角線中心，利用φ108mm×4mm的鋼管，高度為500mm，制作定位銷，底部利用150mm的工字鋼作支撐。根據(jù)鋼斜梯的支柱的實(shí)際尺寸，在現(xiàn)場利用φ28mm的鋼筋在地面上打好地錨，深度為1000mm左右，用以焊接固定基礎(chǔ)板支撐?；A(chǔ)板的調(diào)整過程需要測量人員配合施工。

3.2.1 鋼爬梯現(xiàn)場安裝

鋼斜梯后方制作完成后，進(jìn)行預(yù)裝并做好編號，運(yùn)至現(xiàn)場，利用電動葫蘆吊至預(yù)先做好的基礎(chǔ)上，先找正墊平，利用焊機(jī)把基礎(chǔ)板與鋼斜梯焊接固定。

待第一層鋼斜梯模塊安裝完成后，依照標(biāo)好的對接編號依次吊裝并組合，必要時(shí)利用鋼筋把每節(jié)鋼斜梯固定在山體上。鋼斜梯跟棧道的連接處盡量調(diào)平且固定牢靠。

3.2.2 涂裝處理

棧道以及旋轉(zhuǎn)鋼爬梯先整體刷一道防銹漆后刷銀粉漆，欄桿貼上反光條。

3.2.3 應(yīng)急疏散指示及應(yīng)急照明

棧道及旋轉(zhuǎn)鋼爬梯均布設(shè)了應(yīng)急照明。應(yīng)急照明距地的高度為2.0m，間距為10m，過低對安全不利，遠(yuǎn)處也不便看清楚，過高則在火災(zāi)時(shí)煙霧可能遮蔽光線，看不見；熒光疏散指示標(biāo)志間距應(yīng)不大于20m，高度為800mm，熒光疏散指示牌的箭頭指向通往出口的方向。設(shè)備的固定利用角鋼做支架，靠山體采用膨脹螺栓固定，安裝確保水平，高程統(tǒng)一。熒光性疏散指示牌安裝在應(yīng)急照明燈的正下方。

電纜全程穿φ20mm PVC管敷設(shè)，PVC管利用角鋼制作支架，靠山體采用膨脹螺栓固定，施工過程要注意美觀且牢靠[2]。設(shè)備的自帶電線與主干線連接時(shí)，留有一定的余量，并做好絕緣保護(hù)，以免影響設(shè)備的運(yùn)行及后期維護(hù)。

3.2.4 主要材料

（1）棧道下料尺寸（見表2）。

（2）鋼爬梯下料尺寸（見表3）。

4 結(jié)束語

浙江仙居抽水蓄能電站地下廠房通過棧橋和旋轉(zhuǎn)鋼爬梯的設(shè)置，切實(shí)解決了人員通行問題，極大

表2 棧道下料尺寸

表3 鋼爬梯下料尺寸

地方便了施工，使得狹小的地下廠房空間布置井然有序。此外，因旋轉(zhuǎn)鋼爬梯為組合拼裝而成，拆卸、移動方便，為蝸殼層底板混凝土澆筑提供了便利條件。浙江仙居抽水蓄能電站在機(jī)電安裝伊始，旋轉(zhuǎn)鋼爬梯布置于4號機(jī)組段，待4號機(jī)組段底板混凝土澆筑時(shí)，將旋轉(zhuǎn)鋼爬梯移動至2號機(jī)組與3號機(jī)組段之間，不僅滿足了施工作業(yè)要求，同時(shí)于旋轉(zhuǎn)鋼爬梯頂層可以一覽地下廠房全貌，為工程建設(shè)管理提供了較好的觀測條件。同時(shí)，通過應(yīng)急疏散指示及應(yīng)急照明的布設(shè)，為地下廠房施工作業(yè)人員增加了一條應(yīng)急逃生通道。

[1] GB 4053—2009固定式鋼梯及平臺安全要求[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[2] JGJ 46—2005施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

付 強(qiáng)（1986—），男，助理工程師，主要研究方向：水電工程及安全管理。E-mail:fuqiang5fu@sina.com

曹 璽（1984—），男，工程師，主要研究方向：水電工程及安全管理 。E-mail:caoxi 0318@hotmail.com

The Underground Powerhouse of Infrastructure Security Channel is Arranged on the Pumping Energy Storage

FU Qiang , CAO Xi
（Zhejiang Xianju Pumped-Storage Power Co. Ltd.，Xianju 317300，China）

With the increasingly rapid development of construction of pumped storage power station, from the construction organization design point of construction period,the analysis of the current pumped storage power station construction process of underground powerhouse in the security channel is set to face the difficulties, to Zhejiang Xianju pumped storage power station as an example, focuses on the underground powerhouse construction period safety channel layout scheme, for the further optimization provides the reference of Pumped Storage Power Station Underground Workshop infrastructure period safety channel layout.

pumped storage; construction period; underground powerhouse; secure channel