【精选】3--第三章 地下埋管.pdf

第三章 地下埋藏式压力管道 1 地下埋管的特点和构造 地下埋管是埋藏于地层岩石之中的钢管，可以是斜的、垂直的， 所以也被称为斜井、竖井，或称隧洞式压力管道。它由开挖岩洞， 安装钢衬，再在岩层与钢衬之间浇注混凝土做成。这类管道有时不 用钢管做衬砌而用其他衬砌形式。 1.1 工作特点及适用条件 地下埋管是大中型水电站中应用最多的一种压力管道。国外已 建和在建的装机容量为 100 万 kW 以上的常规水电站中，采用地下 埋管的就占 40 ％左右。全世界已建和在建的容量为 100 万 kW 以上 的抽水蓄能电站，绝大多数采用地下埋管。世界上承受水头最高和 HD 值最大的管道也是地下埋管。我国已建的水电站中，采用地下埋 管的，最大装机容量为90 万kW，最大设计内压 724m，最大管径8．8m 。 在建的最大的地下水电站二滩电站，也采用地下埋管。 地下埋管得到这样广泛的应用，是因为与明管相比，它具有一 些突出的优点。 (1)布置灵活方便。明管要求比较好的地形和地质条件，即坡 度适中，地基有足够强度，无滑坡、泥石流、雪崩等危险，无强烈 地震等。地下埋管埋设在岩体内部，地质条件优于地表，管线位置 选择比较自由，而且往往可以缩短管道长度。在明管不易修建的地 方，地下埋管总是可以布置的。至于地下厂房，必然要全部或部分 采用地下埋管。近几十年来岩石力学和地下工程设计、施工技术有 了迅速发展，修建压力竖井和斜井的技术相当成熟，施工条件和费 用在有的国家已开始优于地面管道。 (2)利用围岩承担内水压力，减少钢衬壁厚。不仅坚固的围岩 可以承担内水压，即使地质条件较差，采取适当措施后，仍可发挥 围岩的承载力。减少钢衬壁厚，不仅可以降低造价，而且使制造、 65 焊接、安装等工作简化，在保证钢衬质量、加快安装速度方面，其 优越性甚至更为重要。特大容量、高水头的管道，HD 值很大，采用 明管技术上难于实现，采用地下埋管就可能解决。 (3)运行安全。地下埋管的运行不受外界条件影响，维护简单。 围岩的极限承载能力一般很高，钢材又有良好的塑性，因此管道的 超载能力很大。 地下埋管也有其缺点。首先，它构造比较复杂，施工安装工序 多，工艺要求较高而地下施工条件又较差。这些因素会使造价增加， 工程质量不易保证，而且影响工期，有时地下埋管会成为电站投产 的关键。其次，在地下水压力较高的地方，钢衬可能受甚大外压， 造成失稳。国内外地下埋管的破坏事故中，多数是外压失稳。 1.2 布置 地下埋管线路应尽量选择在地形、地质条件优越的地区，并与 调压室和厂房有良好的总体布置。有利的地形能减少管道长度，从 而节约投资和改善机组运行条件，同时便于施工。埋在坚固、完整 和覆盖岩层厚的岩体中的管道，可以更多利用围岩承担内水压的能 力。要使埋管轴线尽量与岩层构造面垂直。应避开地下水压力和涌 水量很大而又不易采取有效排水措施的地段，以避免钢衬在外水压 力作用下丧失稳定而破坏。 地下埋管宜用单管多机供水方式。若管道较短、引用流量较大、 机组台数较多、分期施工间隔较长或工程地质条件不宜开挖大断面 洞井，则经技术经济比较，可采用两根或更多的管道，相邻两管间 距除考虑开挖爆破影响外，还应进行岩体强度验算。 洞井型式(平洞、斜井、竖井)及坡度，应根据布置要求、工程 地质条件、施工机械和施工方法的条件选用。 1.3 构造与施工要求 地下埋管是钢衬与岩体之间用混凝土回填后共同受力的组合 结构。它的施工程序包括开挖、钢衬安装、混凝土回填和灌浆等。 洞井开挖可以用不同方法。尽量采用光面、预裂爆破或掘进机 66 开挖，保持圆形孔口，减少爆破松动影响。对施工支洞要合理选择 其高程及平面位置以利出碴、运输钢衬和混凝土浇筑，并考虑作为 永久性排水洞和观测洞的可能。钢管管壁与围岩之间的径向净空尺 寸，视施工方法和结构布置(开挖、回填、焊接等方法以及有无锚 固加劲构件等)而定。凡钢管就位以后需要在管外焊接作业者，两 侧和顶部至少留 0.5m，底部至少留 0.6m 或更大。加劲环距岩壁应 至少留 0.3m。应尽量避免现场管外焊接，减小加劲环高度，以节省 开挖和回填混凝土量。 钢管衬砌一般在加工厂经钢板划线、切割、卷板、拼装、焊接、 探伤、除锈、涂防锈层等工艺，焊制成一定长度的管节，运输到洞 内用