云南洗马河二级赛珠水电站厂房吊车梁设计

王坤

摘 要：赛珠水电站位于云南省昆明市禄劝县境内，是洗马河干流规划中的第二个梯级电站，电站采用"碾压混凝土拱坝、坝身泄洪表孔、冲沙孔、右岸引水系统、地下厂房"的枢纽布置方案，电站额定水头680m，引水线路全长4.81km， 具有"高水头、长引水"的特点。赛珠电站地下厂房位于普渡河上，厂房纵轴线方向为N26.0 E，开挖尺寸60.3m×17.4m×37.1m（长×宽×高），装有3台单机容量34MW的立轴冲击式水轮发电机，年发电量4.285亿KW.h。

关键词：赛珠水电站；吊车梁；设计

主厂房吊车梁采用岩壁式，梁长上游墙侧长60.32m，下游墙侧长51.32m，其中下游墙侧跨交通洞段为简支混凝土吊车梁。主厂房内安装有1台双小车桥式起重机，吊车最大起吊重量为1000kN，最大动轮压350kN。岩锚吊车梁以上厂房跨度18.8m，以下厂房跨度17.4m。岩锚吊车梁已于2007年1月浇筑完毕，现已投入运行，目前运行状况良好。

1 吊车梁设计

1.1 围岩工程地质条件

地下厂房围岩为P1y厚层状灰岩，多属Ⅱ类围岩，局部有Ⅲ类围岩。岩层走向N35 ～50 W，倾向NE，倾角10 ～20 ，岩层倾山内略偏上游。厂区内地质构造相对简单，无大断层通过，地质条件较好。

经开挖揭露：上游墙侧桩号厂横0+15～0+22.6m段岩台形成较差，主要是因为该部位裂隙较发育，普夹黄色粘土，岩体破碎，特别是岩台以下2～5m处的岩体破碎严重；下游墙侧岩体裂隙较发育。从桩号厂横0-37.5～0-28m段为交通洞；桩号厂横0-28～0-23m段为溶蚀带，发育溶洞，岩体破碎，围岩不稳定，且岩台以下岩体破碎，岩锚梁岩台难形成，桩号厂横0-23～0+22.6m段，岩体整体较好，岩锚梁岩台可形成，但局部岩体较破碎，主要是因为发育N10～20°W/SW∠55～75°和N30～65°E/SE∠75～85°两组裂隙，把岩体切割成小块石状，裂隙裂缝宽大多为0.1～0.5cm，充填岩屑、方解石，局部发育溶蚀裂隙。

1.2 岩锚吊车梁结构设计

岩锚吊车梁的设计主要分为两部分，一是吊车梁本身结构设计；二是岩锚梁锚固锚杆设计。对于前者采用连续牛腿进行计算；对于后者采用刚体极限平衡法进行计算。

1.3 岩锚吊车梁锚固设计

（一）基本假定

因岩锚梁为一超静定结构，受到地质条件和开挖爆破等诸多不确定因素的影响，无法对其进行精确的理论计算，所以计算都只能建立在一定的假设基础上，在不同的工程中，采用了不同的设计手段和方法。把岩锚梁视为脱离体，建立刚体平衡方程。

（二）锚固计算

岩锚梁锚固按照要求需进行额定吊重计算，超重计算和岩壁超挖计算，计算方法均采用刚体极限平衡法，根据基本假定以及梁体受力图建立平衡方程式。

根据计算结果，结合岩石松动屈服区深度理论及工程类比经验，本文中介绍的岩锚梁上层受拉锚杆采用两排φ36@50cm和φ36@60cm砂浆锚杆，长度为9m，入基岩7.3m。下部受压砂浆锚杆为φ32@1.0m，长度9m。锚杆布置见图3。

1.4 简支吊车梁结构设计

本文介绍的地下厂房，进厂交通洞布置在安装间下游侧，吊车梁底部至安装间层高度7.65m，进厂交通洞开挖高度9m，吊车梁部分梁体与进厂交通洞重合，故在进厂交通洞洞段岩锚梁岩壁无法形成，根据布置需要，吊车梁在跨交通洞段按照简支吊车梁设计，简支吊车梁跨度8.75m，梁截面尺寸1.55m×1.77m（宽×高）。如图4所示。

通过对桥机荷载的计算分析，找出对吊车梁最不利荷载位置，计算简支梁内力，根据计算结果梁体受力钢筋选用10φ28，箍筋选用φ10@20cm，同时为增强梁体的抗扭能力，在简支梁上部布置两排锚杆，参数与岩锚梁相同。如图5、6所示。

（1）地质缺陷处理

主厂房上游墙侧约8m长由于地质原因，岩锚梁岩台未形成，本工程采用了在该桩号段向山体内扩挖1m，回填同岩锚梁标号的混凝土，以及增设锚杆的工程措施；下游墙侧长约10m由于地质原因未形成岩台，由于该段紧挨进厂交通洞段，处理时采取了向山体内扩挖，再将跨交通洞的简支吊车梁延长的措施进行处理。

（2）认识及探讨

岩壁吊车梁是空间整体结构，影响因素较多，在计算上，可以采用刚体平衡理论、有限元、格栅梁法、模型试验法等。而从一些工程的观测资料来看，吊运重件时锚杆应力增值不大，而围岩边墙变位影响产生的应力是主要的，以常规方法计算无法反映，因此看来计算方法有待于完善和改进。但从几个已建的工程岩壁吊车梁的运行情况看，采用常规分析方法的设计，安全是可以得到保证的。

岩壁吊车梁对施工技术要求很高，岩壁的开挖要采用少药量小炮，特别是岩壁倾斜角β施工时要采用光面预裂爆破及转角区围岩预设防裂支护锚杆等技术，以保证设计开挖线。不允许欠挖，超挖则会引起岩壁吊车梁固定锚杆应力增加。当施工中出现大于允许的超挖或β角有所变化的时，必须进行专门验算和采取措施。岩壁吊车梁锚杆孔位、方向和深度应准确并注意防止塌孔和堵塞，孔内注浆应饱满，否则锚杆受力将达不到预期的效果。

应充分重视锚杆施工质量，包括锚杆的材质、间距、施工误差、注浆密实度、长度等，要做到使每根锚杆的质量完全可靠。

地下厂房设计时在条件允许的情况下进厂交通应尽量布置在厂房端部，减少进厂交通对岩锚梁的影响，降低施工难度。

2 结束语

岩壁吊车梁在水电站地下厂房设计中是被广泛采用的技术，具有公认的优越性。通过国内多工程的实践，积累了很多经验和宝贵的资料，常规设计方法虽然是安全可行的，但不能完全精确的分析清楚实际的受力状况，且岩壁吊车梁结构的受力状况受施工质量、围岩开挖状况、次序、支护的及时程度等多个因素的影响，计算方法仍需要进一步完善优化。

参考文献：

[1] 程晓鸣，赵国杰. 引黄工程北干线平鲁地下泵房岩锚吊车梁设计[J]. 水利水电工程设计，2012.

摘 要：赛珠水电站位于云南省昆明市禄劝县境内，是洗马河干流规划中的第二个梯级电站，电站采用"碾压混凝土拱坝、坝身泄洪表孔、冲沙孔、右岸引水系统、地下厂房"的枢纽布置方案，电站额定水头680m，引水线路全长4.81km， 具有"高水头、长引水"的特点。赛珠电站地下厂房位于普渡河上，厂房纵轴线方向为N26.0 E，开挖尺寸60.3m×17.4m×37.1m（长×宽×高），装有3台单机容量34MW的立轴冲击式水轮发电机，年发电量4.285亿KW.h。

关键词：赛珠水电站；吊车梁；设计

主厂房吊车梁采用岩壁式，梁长上游墙侧长60.32m，下游墙侧长51.32m，其中下游墙侧跨交通洞段为简支混凝土吊车梁。主厂房内安装有1台双小车桥式起重机，吊车最大起吊重量为1000kN，最大动轮压350kN。岩锚吊车梁以上厂房跨度18.8m，以下厂房跨度17.4m。岩锚吊车梁已于2007年1月浇筑完毕，现已投入运行，目前运行状况良好。

1 吊车梁设计

1.1 围岩工程地质条件

地下厂房围岩为P1y厚层状灰岩，多属Ⅱ类围岩，局部有Ⅲ类围岩。岩层走向N35 ～50 W，倾向NE，倾角10 ～20 ，岩层倾山内略偏上游。厂区内地质构造相对简单，无大断层通过，地质条件较好。

经开挖揭露：上游墙侧桩号厂横0+15～0+22.6m段岩台形成较差，主要是因为该部位裂隙较发育，普夹黄色粘土，岩体破碎，特别是岩台以下2～5m处的岩体破碎严重；下游墙侧岩体裂隙较发育。从桩号厂横0-37.5～0-28m段为交通洞；桩号厂横0-28～0-23m段为溶蚀带，发育溶洞，岩体破碎，围岩不稳定，且岩台以下岩体破碎，岩锚梁岩台难形成，桩号厂横0-23～0+22.6m段，岩体整体较好，岩锚梁岩台可形成，但局部岩体较破碎，主要是因为发育N10～20°W/SW∠55～75°和N30～65°E/SE∠75～85°两组裂隙，把岩体切割成小块石状，裂隙裂缝宽大多为0.1～0.5cm，充填岩屑、方解石，局部发育溶蚀裂隙。

1.2 岩锚吊车梁结构设计

岩锚吊车梁的设计主要分为两部分，一是吊车梁本身结构设计；二是岩锚梁锚固锚杆设计。对于前者采用连续牛腿进行计算；对于后者采用刚体极限平衡法进行计算。

1.3 岩锚吊车梁锚固设计

（一）基本假定

因岩锚梁为一超静定结构，受到地质条件和开挖爆破等诸多不确定因素的影响，无法对其进行精确的理论计算，所以计算都只能建立在一定的假设基础上，在不同的工程中，采用了不同的设计手段和方法。把岩锚梁视为脱离体，建立刚体平衡方程。

（二）锚固计算

岩锚梁锚固按照要求需进行额定吊重计算，超重计算和岩壁超挖计算，计算方法均采用刚体极限平衡法，根据基本假定以及梁体受力图建立平衡方程式。

根据计算结果，结合岩石松动屈服区深度理论及工程类比经验，本文中介绍的岩锚梁上层受拉锚杆采用两排φ36@50cm和φ36@60cm砂浆锚杆，长度为9m，入基岩7.3m。下部受压砂浆锚杆为φ32@1.0m，长度9m。锚杆布置见图3。

1.4 简支吊车梁结构设计

本文介绍的地下厂房，进厂交通洞布置在安装间下游侧，吊车梁底部至安装间层高度7.65m，进厂交通洞开挖高度9m，吊车梁部分梁体与进厂交通洞重合，故在进厂交通洞洞段岩锚梁岩壁无法形成，根据布置需要，吊车梁在跨交通洞段按照简支吊车梁设计，简支吊车梁跨度8.75m，梁截面尺寸1.55m×1.77m（宽×高）。如图4所示。

通过对桥机荷载的计算分析，找出对吊车梁最不利荷载位置，计算简支梁内力，根据计算结果梁体受力钢筋选用10φ28，箍筋选用φ10@20cm，同时为增强梁体的抗扭能力，在简支梁上部布置两排锚杆，参数与岩锚梁相同。如图5、6所示。

（1）地质缺陷处理

主厂房上游墙侧约8m长由于地质原因，岩锚梁岩台未形成，本工程采用了在该桩号段向山体内扩挖1m，回填同岩锚梁标号的混凝土，以及增设锚杆的工程措施；下游墙侧长约10m由于地质原因未形成岩台，由于该段紧挨进厂交通洞段，处理时采取了向山体内扩挖，再将跨交通洞的简支吊车梁延长的措施进行处理。

（2）认识及探讨

岩壁吊车梁是空间整体结构，影响因素较多，在计算上，可以采用刚体平衡理论、有限元、格栅梁法、模型试验法等。而从一些工程的观测资料来看，吊运重件时锚杆应力增值不大，而围岩边墙变位影响产生的应力是主要的，以常规方法计算无法反映，因此看来计算方法有待于完善和改进。但从几个已建的工程岩壁吊车梁的运行情况看，采用常规分析方法的设计，安全是可以得到保证的。

岩壁吊车梁对施工技术要求很高，岩壁的开挖要采用少药量小炮，特别是岩壁倾斜角β施工时要采用光面预裂爆破及转角区围岩预设防裂支护锚杆等技术，以保证设计开挖线。不允许欠挖，超挖则会引起岩壁吊车梁固定锚杆应力增加。当施工中出现大于允许的超挖或β角有所变化的时，必须进行专门验算和采取措施。岩壁吊车梁锚杆孔位、方向和深度应准确并注意防止塌孔和堵塞，孔内注浆应饱满，否则锚杆受力将达不到预期的效果。

应充分重视锚杆施工质量，包括锚杆的材质、间距、施工误差、注浆密实度、长度等，要做到使每根锚杆的质量完全可靠。

地下厂房设计时在条件允许的情况下进厂交通应尽量布置在厂房端部，减少进厂交通对岩锚梁的影响，降低施工难度。

2 结束语

岩壁吊车梁在水电站地下厂房设计中是被广泛采用的技术，具有公认的优越性。通过国内多工程的实践，积累了很多经验和宝贵的资料，常规设计方法虽然是安全可行的，但不能完全精确的分析清楚实际的受力状况，且岩壁吊车梁结构的受力状况受施工质量、围岩开挖状况、次序、支护的及时程度等多个因素的影响，计算方法仍需要进一步完善优化。

参考文献：

[1] 程晓鸣，赵国杰. 引黄工程北干线平鲁地下泵房岩锚吊车梁设计[J]. 水利水电工程设计，2012.

摘 要：赛珠水电站位于云南省昆明市禄劝县境内，是洗马河干流规划中的第二个梯级电站，电站采用"碾压混凝土拱坝、坝身泄洪表孔、冲沙孔、右岸引水系统、地下厂房"的枢纽布置方案，电站额定水头680m，引水线路全长4.81km， 具有"高水头、长引水"的特点。赛珠电站地下厂房位于普渡河上，厂房纵轴线方向为N26.0 E，开挖尺寸60.3m×17.4m×37.1m（长×宽×高），装有3台单机容量34MW的立轴冲击式水轮发电机，年发电量4.285亿KW.h。

关键词：赛珠水电站；吊车梁；设计

主厂房吊车梁采用岩壁式，梁长上游墙侧长60.32m，下游墙侧长51.32m，其中下游墙侧跨交通洞段为简支混凝土吊车梁。主厂房内安装有1台双小车桥式起重机，吊车最大起吊重量为1000kN，最大动轮压350kN。岩锚吊车梁以上厂房跨度18.8m，以下厂房跨度17.4m。岩锚吊车梁已于2007年1月浇筑完毕，现已投入运行，目前运行状况良好。

1 吊车梁设计

1.1 围岩工程地质条件

地下厂房围岩为P1y厚层状灰岩，多属Ⅱ类围岩，局部有Ⅲ类围岩。岩层走向N35 ～50 W，倾向NE，倾角10 ～20 ，岩层倾山内略偏上游。厂区内地质构造相对简单，无大断层通过，地质条件较好。

经开挖揭露：上游墙侧桩号厂横0+15～0+22.6m段岩台形成较差，主要是因为该部位裂隙较发育，普夹黄色粘土，岩体破碎，特别是岩台以下2～5m处的岩体破碎严重；下游墙侧岩体裂隙较发育。从桩号厂横0-37.5～0-28m段为交通洞；桩号厂横0-28～0-23m段为溶蚀带，发育溶洞，岩体破碎，围岩不稳定，且岩台以下岩体破碎，岩锚梁岩台难形成，桩号厂横0-23～0+22.6m段，岩体整体较好，岩锚梁岩台可形成，但局部岩体较破碎，主要是因为发育N10～20°W/SW∠55～75°和N30～65°E/SE∠75～85°两组裂隙，把岩体切割成小块石状，裂隙裂缝宽大多为0.1～0.5cm，充填岩屑、方解石，局部发育溶蚀裂隙。

1.2 岩锚吊车梁结构设计

岩锚吊车梁的设计主要分为两部分，一是吊车梁本身结构设计；二是岩锚梁锚固锚杆设计。对于前者采用连续牛腿进行计算；对于后者采用刚体极限平衡法进行计算。

1.3 岩锚吊车梁锚固设计

（一）基本假定

因岩锚梁为一超静定结构，受到地质条件和开挖爆破等诸多不确定因素的影响，无法对其进行精确的理论计算，所以计算都只能建立在一定的假设基础上，在不同的工程中，采用了不同的设计手段和方法。把岩锚梁视为脱离体，建立刚体平衡方程。

（二）锚固计算

岩锚梁锚固按照要求需进行额定吊重计算，超重计算和岩壁超挖计算，计算方法均采用刚体极限平衡法，根据基本假定以及梁体受力图建立平衡方程式。

根据计算结果，结合岩石松动屈服区深度理论及工程类比经验，本文中介绍的岩锚梁上层受拉锚杆采用两排φ36@50cm和φ36@60cm砂浆锚杆，长度为9m，入基岩7.3m。下部受压砂浆锚杆为φ32@1.0m，长度9m。锚杆布置见图3。

1.4 简支吊车梁结构设计

本文介绍的地下厂房，进厂交通洞布置在安装间下游侧，吊车梁底部至安装间层高度7.65m，进厂交通洞开挖高度9m，吊车梁部分梁体与进厂交通洞重合，故在进厂交通洞洞段岩锚梁岩壁无法形成，根据布置需要，吊车梁在跨交通洞段按照简支吊车梁设计，简支吊车梁跨度8.75m，梁截面尺寸1.55m×1.77m（宽×高）。如图4所示。

通过对桥机荷载的计算分析，找出对吊车梁最不利荷载位置，计算简支梁内力，根据计算结果梁体受力钢筋选用10φ28，箍筋选用φ10@20cm，同时为增强梁体的抗扭能力，在简支梁上部布置两排锚杆，参数与岩锚梁相同。如图5、6所示。

（1）地质缺陷处理

主厂房上游墙侧约8m长由于地质原因，岩锚梁岩台未形成，本工程采用了在该桩号段向山体内扩挖1m，回填同岩锚梁标号的混凝土，以及增设锚杆的工程措施；下游墙侧长约10m由于地质原因未形成岩台，由于该段紧挨进厂交通洞段，处理时采取了向山体内扩挖，再将跨交通洞的简支吊车梁延长的措施进行处理。

（2）认识及探讨

岩壁吊车梁是空间整体结构，影响因素较多，在计算上，可以采用刚体平衡理论、有限元、格栅梁法、模型试验法等。而从一些工程的观测资料来看，吊运重件时锚杆应力增值不大，而围岩边墙变位影响产生的应力是主要的，以常规方法计算无法反映，因此看来计算方法有待于完善和改进。但从几个已建的工程岩壁吊车梁的运行情况看，采用常规分析方法的设计，安全是可以得到保证的。

岩壁吊车梁对施工技术要求很高，岩壁的开挖要采用少药量小炮，特别是岩壁倾斜角β施工时要采用光面预裂爆破及转角区围岩预设防裂支护锚杆等技术，以保证设计开挖线。不允许欠挖，超挖则会引起岩壁吊车梁固定锚杆应力增加。当施工中出现大于允许的超挖或β角有所变化的时，必须进行专门验算和采取措施。岩壁吊车梁锚杆孔位、方向和深度应准确并注意防止塌孔和堵塞，孔内注浆应饱满，否则锚杆受力将达不到预期的效果。

应充分重视锚杆施工质量，包括锚杆的材质、间距、施工误差、注浆密实度、长度等，要做到使每根锚杆的质量完全可靠。

地下厂房设计时在条件允许的情况下进厂交通应尽量布置在厂房端部，减少进厂交通对岩锚梁的影响，降低施工难度。

2 结束语

岩壁吊车梁在水电站地下厂房设计中是被广泛采用的技术，具有公认的优越性。通过国内多工程的实践，积累了很多经验和宝贵的资料，常规设计方法虽然是安全可行的，但不能完全精确的分析清楚实际的受力状况，且岩壁吊车梁结构的受力状况受施工质量、围岩开挖状况、次序、支护的及时程度等多个因素的影响，计算方法仍需要进一步完善优化。

参考文献：

[1] 程晓鸣，赵国杰. 引黄工程北干线平鲁地下泵房岩锚吊车梁设计[J]. 水利水电工程设计，2012.