四川水电站山洞拱形屋顶施工案例

四川省阿坝州马尔康市金川县二嘎里乡水电站室内厂房拱形屋顶工程，由江苏杰达钢结构工程有限公司承建。工程包含三栋建筑：副厂房（16.80m×12.30m）、主变室（18.10m×62.40m）、主变室副厂房（14.65m×56.55m），总建筑面积超2164平方米。该工程最大难点是在高海拔山洞内（海拔2700m）无吊车条件下，通过隧道（仅4米宽、200m长）运输拱高3.6米的屋顶瓦片，采用自制可移动卷扬机、125吨行车、脚手架等复合方案完成吊装。

工程概况与技术指标

三栋建筑的规模参数

• 副厂房：跨16.80m×长12.30m，建筑面积206.64㎡，檐口高约4.5米，屋顶最高点约7米
• 主变室：跨18.10m×长62.40m，建筑面积1129.44㎡，檐口高约25米，屋顶最高点近30米
• 主变室副厂房：跨14.65m×长56.55m，建筑面积828.46㎡，与主变室配合施工
• 屋顶瓦片规格：610mm有效宽度，拱高3.6米，采用拱形波纹钢板
• 屋顶支撑结构：镀锌方管立柱，5mm厚钢天沟作为横梁

极端施工环境分析

山洞内的三大难点

难点一：无吊车进入的密闭空间

发电站位于山洞内部，整个建筑完全处于岩石围护的地下厂房。由于空间限制与安全考虑，大型吊车机械无法进入山洞内部，这打破了传统拱形屋顶吊装依赖吊车的施工模式，需要因地制宜设计全新的吊装方案。

难点二：狭窄蜿蜒的隧道运输

• 隧道宽度：仅4米
• 隧道长度：约200米
• 隧道形状：两处急转弯，路线蜿蜒曲折
• 瓦片宽度：610mm，拱高3.6米
• 运输难度：屋顶瓦片在转弯时必须与隧道走向保持一致，转运配合困难

难点三：高海拔环保劳动条件

• 海拔高度：2700米
• 气压与含氧量：明显低于平原地区，施工人员易出现高原反应
• 劳动力来源：内地工人适应困难，需雇佣当地临时工进行瓦片搬运
• 照明条件：山洞内无自然光线，所有工作依赖人工照明，白昼与夜间无差别

施工场地限制

• 压瓦机场地：紧靠马路边，沿河而建，可用面积有限
• 占道施工：为完成主变室大跨度瓦片压型，不得不临时占据道路一半车道放置成型瓦片
• 瓦片堆放：所有压型完成的瓦片需有序排列在马路边，等待运输进山洞

现场实况拍摄

主变室现场

主变室顶端拍摄的图片显示，主变室的高度大约为20米，两侧支架高度大约为6米，支架采用镀锌方管立柱，直接焊接5mm厚钢天沟。室内配置有125吨的行车，这是完成拱形屋顶吊装的主要机械设备。

屋外工作场地

山洞外侧的景观显示，压型设备放置在马路边的工地上，一侧紧邻滔滔不绝的河流。现场的操作场地并不算充裕，勉强能将主变室大跨度的瓦片压型完成。为了完成压型工作，不得不临时占据一半车道放置成型单元瓦片。

瓦片堆放整理

压型完成的瓦片有序的堆放在马路边上，由于现场场地限制，唯有临时占据一半车道放置成型单元瓦，准备分批运输进山洞内。

副厂房施工过程

卷扬机制作与吊装准备

可移动卷扬机现场制作完成，并把单元瓦片抬到了洞室内组装完成，放置到了预定吊装位置，正在等待吊装。

吊装测试与空间优化

杰达钢构施工人员现场制作完成的可移动式卷扬机正在进行第一组瓦片的吊装测试。由于山洞顶部空间并不充裕，包括吊杆在内，很多施工工具都是因地制宜现场制作的。只有节省下吊装瓦片时吊点到瓦片的距离，同时控制好吊点到山洞顶部的距离，才能勉强满足现场吊装操作需求。

安全监督巡查

吊装副厂房时的现场管理人员正在例行安全监督巡查。同时可见山洞上方岩石为不规则形态，极大的压缩了屋顶的吊装上升空间，对施工难度提出了严峻挑战。

最后冲刺与人工铺装

经过数日的奋斗，副厂房的拱形屋顶终于要安装完成。当吊装到最后数米的时候，实际现场已经没有可移动式卷扬机的操作空间了，所以必须要把这数米位置的屋顶瓦片存放到已经安装完毕的屋顶上方，通过人力搬运的方式一片片的安装完成剩下部分的屋顶。

完成收边与整体效果

安装完毕的拱形屋顶两侧端口均已超出了原有的钢天沟，已经紧紧挨住了山洞的墙壁。本次压型完成的拱形屋顶的瓦片有效宽度是610mm，并不能通过人力或机械压缩其宽度，所以宁勿滥缺，多一点瓦片，其外观将要比少一部分瓦片好看的多。

副厂房竣工照明

安装完毕的发电站内的副厂房，该副厂房的跨度约为14米。可见山洞内除了灯光以外，并没有其他光线来源，白色屋顶通过人工照明显得整洁明亮。

主变室施工过程

脚手架系统搭建

主变室的施工相较于副厂房的施工更加困难一些。首先在行车不能开到位的主变室副厂房上搭满了脚手架。

行车上脚手架配置

其次在行车上搭满了脚手架。在搭脚手架时，不仅要考虑到脚手架上方未来堆放瓦片的重量，还要考虑到在行车移动过程中脚手架产生的晃动，需要精确计算与多次检验。

瓦片运输与堆放

当脚手架搭建完毕后，单元瓦片通过人力搬运的方式，运输到了主变室唯一可以放置瓦片的场地上。这个20m×20m的平台是整个主变室内仅有的储存空间，需要精确规划堆放位置。

吊装作业协调

卷扬机的吊点固定在山洞顶部的岩石锚点上。在吊装瓦片时，首先要让行车开离一段距离，避免瓦片在吊装过程中碰撞到行车，确保施工安全。

行车脚手架吊装循环

正在利用卷扬机吊装单元瓦片，小心翼翼的将瓦片一块块的放置到行车上。当瓦片落在行车上之后，施工人员攀爬到瓦片上，解除固定的吊夹，驱使行车驶离，继续吊装下一块瓦片，循环往复。一般在行车上方的脚手架上放置3片单元瓦片。

副厂房区域安装

当瓦片在行车上放置稳当后，行车驶至主变室副厂房边，施工人员在脚手架上操作，人力运输并安装主变室副厂房上的拱形屋顶。由于主变室副厂房已经搭满了脚手架，所以在这里的安装作业较为安全。

脚手架尺寸调整与风险控制

很快主变室副厂房上的拱形屋顶就安装完成了，随后重新修改了行车上脚手架的尺寸，以便于进行安装主变室屋顶的作业。这里施工作业的风险较高，所以施工作业人员更加小心谨慎，每一步都严格按照安全规程进行。

中期进展与质量保证

经过数天努力，主变室的拱形屋顶已经安装到一半的位置了。在山洞内制作拱形屋顶，虽然施工工艺复杂，施工过程危险，但成型后的屋顶完全不存在渗漏，并且免于维护，有效的保护了下方的发电机组与电气设备。

错峰施工与最后冲刺

实际安装主变室拱形屋顶的过程中，由于白天洞室内有人在地面进行机电安装作业，施工人员必须错峰施工。一般在每天晚上6点进入洞室内，施工到凌晨下班。实际上山洞内没有光源，白天还是夜里从事安装作业在视线上都没有差别。经过一周的努力，主变室的拱形屋顶即将安装完成了。

竣工效果展示

施工完成的主变室的拱形屋顶展现出色。屋顶彩钢瓦白色的底漆显得山洞洞室内更加敞亮开阔，光滑的表面在人工照明下熠熠生辉，充分展示了该工程的质量与美观度。

常见问题

无吊车条件下如何完成大跨度屋顶安装？

通过自制可移动卷扬机、充分利用现有的125吨行车、搭建多层脚手架系统，可以实现无吊车的大跨度屋顶吊装。关键是要精确计算每个吊点的位置与高度，确保吊装空间充足，并在卷扬机空间不足时，平稳地过渡到人工搬运与脚手架作业方式。

高海拔山洞内施工有哪些特殊考虑？

高海拔地区（2700m）气压与含氧量明显降低，施工人员易疲劳与高原反应。应采用本地劳动力进行重体力搬运，内地职工从事技术与管理工作。同时，山洞内完全无自然光线，需配备充足的照明设备。施工进度需根据人员适应情况进行调整，不可盲目加快。

拱高3.6米的屋顶在4米宽的隧道中如何运输？

这是该项目的核心难点。由于拱高与隧道宽度接近，屋顶瓦片在进入隧道时的转向与转弯配合至关重要。需要预先规划好每个转弯点的通过方式，可能需要将瓦片分段运输或局部倾斜通过。施工队需多次勘察隧道，精确计算每个段落的可通过性。

错峰施工如何协调机电与建筑安装的冲突？

通过制定科学的施工日程安排，建筑安装（屋顶）在晚间6点至凌晨进行，机电安装在白天进行。这样既避免了两个工种的施工冲突，又充分利用了24小时的时间资源。各参与方需提前沟通，确保日程安排得到严格执行。

小结

四川水电站室内厂房拱形屋顶工程是江苏杰达钢结构工程在极端复杂环境下的成功案例。通过采用创新的自制卷扬机吊装系统、多层脚手架与行车协作方案、错峰施工与安全管理体系，成功在高海拔山洞内完成了三栋建筑、总面积2164多平方米、拱高3.6米的大型拱形屋顶工程。该工程充分证明了拱形波纹钢屋盖的适应能力与施工灵活性，为水电站、地下厂房等特殊环境的屋顶覆盖提供了可靠的技术方案与成功施工范例，是建筑钢结构行业克服极限工程条件的杰出成就。

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