三峽工程水電站壓力管道和蝸殼技術(shù)結(jié)構(gòu)型式的選擇及論證

壓力管道在水電站中主要負(fù)責(zé)將壓力前池或者調(diào)壓井向水輪機(jī)輸送水量，壓力管道是水電站正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，水電站壓力管道的材質(zhì)、布置方式和結(jié)構(gòu)設(shè)計的是否合理，不僅關(guān)系到壓力管道的造價，還影響到水電站的正常運(yùn)行和可靠性。本文主要分析了水電站壓力管道的布置方式、管徑選擇、水力計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計，并結(jié)合具體的水電站工程進(jìn)行說明。

積石峽水電站壓力管道為鋼襯鋼筋混凝土管,直接敷設(shè)在地基上,鋼管直徑11.5m,最大內(nèi)水壓力1.05mpa。采用平面有限元按分載法進(jìn)行壓力管道鋼襯及其外包混凝土結(jié)構(gòu)承載能力計算,基于有限元分析結(jié)果,取消了壓力管道伸縮節(jié),而采用伸縮管,節(jié)約了工程投資,方便了施工和運(yùn)行管理,其設(shè)計經(jīng)驗和理念可供同類工程借鑒。

水電站壓力管道管材比選及結(jié)構(gòu)設(shè)計 ［摘要］恰木薩水電站主要任務(wù)是水力發(fā)電，采用引水式開發(fā)， 電站屬于大流量低水頭電站，發(fā)電引用流量358m3/s。壓力管道長 455m，因管道規(guī)模較大，對工程的運(yùn)行安全及投資影響較大，通過對 壓力管道管材比選，選擇較優(yōu)的管材形式。 ［關(guān)鍵詞］壓力管道；管材比選；結(jié)構(gòu)設(shè)計；恰木薩水電站 恰木薩水電站是葉爾羌河下游河道規(guī)劃梯級開發(fā)中的第2級電站， 為徑流式電站，采用引水式開發(fā)，開發(fā)任務(wù)是水力發(fā)電。工程主要由 攔河引水樞紐（土石壩、泄洪建筑物、引水閘）、輸水建筑物（輸水 渠道）、壓力前池、壓力管道及電站廠房等主要建筑物組成。水庫正 常引水位1550.0m，校核洪水位1551.30m，相對應(yīng)庫容577萬m3，最 大壩高14.5m；主電站發(fā)電流量358.0m3/s，前池正常水位1547.334m， 發(fā)電引水系統(tǒng)為引水明渠，全長11.48km，主電

小型水電站在冬季采取蓄冰、輸冰、排冰運(yùn)行方式時，管道內(nèi)流動的水遇外界氣溫低于0℃的嚴(yán)寒情況，?？尚纬傻陀?℃的過冷水或過冷冰屑團(tuán)，即形成冰—水兩相流狀態(tài)。在這種流動狀態(tài)下，由于其膨脹在縱向不受約束，對管壁不會產(chǎn)生大的脹壓；一旦停止流動，極易迅速“固化”而成冰，體積膨脹，遇到約束便會產(chǎn)生足以使管道破壞的壓力。文中對管道內(nèi)靜止的冰—水產(chǎn)生脹壓的機(jī)理和計算方法進(jìn)行探討。

根據(jù)勘察及施工開挖揭露的地質(zhì)情況,介紹了高橋引水式電站壓力管道、廠房部位的地形、地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖石風(fēng)化和巖體卸荷、巖溶、地下水、地震參數(shù)以及存在的主要工程地質(zhì)問題,分析了邊坡穩(wěn)定性、鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定性、圍巖穩(wěn)定性、廠房基礎(chǔ)巖體承載力,提出了在灰?guī)r溶洞中回填混凝土,g5鎮(zhèn)墩處設(shè)置錨桿加固結(jié)灌漿,廠房高邊坡采用深錨桿掛網(wǎng)噴混凝土等合理化建議,為設(shè)計提供了可靠的依據(jù)。

小型水電站在冬季采取蓄冰、輸冰、排冰運(yùn)行方式時,管道內(nèi)流動的水遇外界氣溫低于0℃的嚴(yán)寒情況,常可形成低于0℃的過冷水或過冷水屑團(tuán),即形成冰一水兩相流狀態(tài)。在這種流動狀態(tài)下,由于其膨脹在縱向不受約束,對管壁不會產(chǎn)生大的脹壓;一旦停止流動,極易迅速“固化”而成冰,體積膨脹,遇到約束便會產(chǎn)生足以使管道破壞的壓力。文中對管道內(nèi)靜止的冰-水產(chǎn)生脹壓的機(jī)理和計算方法進(jìn)行探討。

壓力管道是水電站的重要組成部分,無論是明管、暗管、長管、短管的管道,其運(yùn)行工況好壞,都直接關(guān)系到電站樞紐和下游人民生命與財產(chǎn)的安全問題。例如:在日本、印度等國的水電站都曾經(jīng)發(fā)生過多次壓力管道爆破事

結(jié)合毛爾蓋水電站壓力管道斜井段在惡劣地質(zhì)情況下的實際施工情況,對壓力管道斜井段開挖支護(hù)及混凝土澆筑施工等進(jìn)行了全面的技術(shù)總結(jié)。

二灘水電站引水系統(tǒng)中的６條壓力管道布置簡單，經(jīng)濟(jì)適用。本文介紹了壓力管道上平段、上彎段和豎井段的鋼筋混凝土襯砌設(shè)計，下彎段和下平段的鋼管襯砌設(shè)計。

本文引用薄壁圓管容器的應(yīng)力計算公式和虎克定律，推求出鋼管的彈性抗力系數(shù)，并借用彈性地基梁計算理論，對壓力鋼管在水擊壓力作用下的徑向變位進(jìn)行計算。進(jìn)而對水擊波速計算公式進(jìn)行修正，提出新的波速計算公式。該公式對低水頭電站水擊壓力較小時，更符合實際情況，有較高的精度。

為適應(yīng)廠壩間相對變位，壩后廠房引水壓力鋼管通常設(shè)置伸縮節(jié)。三峽工程壓力鋼管直徑12．4m，設(shè)置伸縮節(jié)造價高，制造、安裝困難，運(yùn)行期止水等技術(shù)問題突出。為此設(shè)計對伸縮節(jié)設(shè)置與否做了深入的論證研究。對壩體、廠房混凝土澆筑，溫度應(yīng)力，鋼管墊層，以及蝸殼打壓澆混凝土等進(jìn)行了仿真計算。

小型水電站壓力管道鎮(zhèn)、支墩能否布置在土基上,與工程布置、造價和工期密切相關(guān),也是水電工程上一個比較復(fù)雜和需要解決的問題,本文以詔安縣北蔗水電站為例進(jìn)行了初步探討,應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法和鋼管三向強(qiáng)度理論平面應(yīng)力迭加法,研究了鎮(zhèn)、支墩基礎(chǔ)不均勻沉降對鋼管內(nèi)力的影響,提出了技術(shù)上的關(guān)鍵是如何提高地基承載力,滿足鎮(zhèn)墩穩(wěn)定性和控制相鄰鎮(zhèn)、支墩不均勻沉降量。依此根據(jù)鎮(zhèn)墩的受力情況和地質(zhì)條件,分別采取了擴(kuò)大基礎(chǔ)、地基預(yù)壓、換土墊層和鋼筋混凝土灌注樁基等相應(yīng)的工程處理措施。初步證明了鎮(zhèn)、支墩布置于土基上在技術(shù)上是可行,從而為小型電站壓力管道的布置提供了一條新的途徑。

朗達(dá)河水電站是高水頭的水電站,設(shè)計水頭880m,利用落差910m,設(shè)計引用流量3.25m3/s,裝機(jī)2×12mw。壓力管道是通過地址、地形、經(jīng)濟(jì)比較和施工便利等因素綜合考慮制定的設(shè)計方案:壓力管道長1802.89m,沿山脊布置,采用明管形式,豎向分為14個縱坡,平面有3個轉(zhuǎn)角,管道的壁厚為6-30mm,管徑1.0m。

第18卷第3期 1990年5月 河海太學(xué)學(xué)報 journalofhohaiunnrs【1 vo1．18nm3 may1990 水電站壓力管道最優(yōu)管徑序列的確定 徐關(guān)泉王金桃 (河海太學(xué)水力發(fā)電工程系)(南昌水專) 摘要水電站壓力管道的管徑通常分囂用解析法計算確定，由此所得的管徑序列不能確定為最優(yōu) 序列．本文對用動態(tài)規(guī)劃法決簟露天銅管最優(yōu)管徑序列的方法進(jìn)行了探討．在該法的優(yōu)化計算中， 將具有．v管段的管徑作ⅳ維設(shè)計變量考慮，取整個管道的年費(fèi)用最小為計算準(zhǔn)則．面管道中的水 擊壓力分布和流量過程則通過迭代計算同時確定．文中列有苯工程算倒的一些結(jié)果．計算表明該法 所得最優(yōu)管徑序列可信．結(jié)果較解析法精確．計算工作量較枚舉法小得多．是一種可靠面有效的確 定最優(yōu)管徑序列的方法． 關(guān)鍵詞動態(tài)規(guī)劃法，水電站i壓力管道最優(yōu)管徑系列

文中簡要介紹了小山水電站壓力管道滲水處理方案,在外水壓力觀測資料分析基礎(chǔ)上,結(jié)合放空檢查滲水情況,根據(jù)工程區(qū)地形、地質(zhì)條件,確定了壓力管道滲水處理方案。

厄瓜多爾辛克雷水電站為徑流引水式,裝有8臺單機(jī)187.5mw的沖擊式水輪機(jī)組,建成后將是該國最大的水電站。該水電站設(shè)有兩條最大靜水頭618m的發(fā)電引水壓力管道,其大部分采用鋼筋混凝土襯砌,局部采用鋼管襯砌。1號壓力管道2015年11月完工,2號壓力管道由于出現(xiàn)反井鉆卡機(jī)和塌方事故延誤,當(dāng)時仍在施工。為了檢驗設(shè)計和施工質(zhì)量,并保證首批機(jī)組在2015年底按期調(diào)試,進(jìn)行了為期14d的充水試驗。試驗的過程和取得的數(shù)據(jù)可供高水頭壓力管道設(shè)計施工參考。

厄瓜多爾辛克雷水電站為徑流引水式,裝有8臺單機(jī)187.5mw的沖擊式水輪機(jī)組,建成后將是該國最大的水電站.該水電站設(shè)有兩條最大靜水頭618m的發(fā)電引水壓力管道,其大部分采用鋼筋混凝土襯砌,局部采用鋼管襯砌.1號壓力管道2015年11月完工,2號壓力管道由于出現(xiàn)反井鉆卡機(jī)和塌方事故延誤,當(dāng)時仍在施工.為了檢驗設(shè)計和施工質(zhì)量,并保證首批機(jī)組在2015年底按期調(diào)試,進(jìn)行了為期14d的充水試驗.試驗的過程和取得的數(shù)據(jù)可供高水頭壓力管道設(shè)計施工參考.

華北水利水電大學(xué) i 獨(dú)立完成與誠信聲明 本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo) 下，獨(dú)立工作所取得的成果并撰寫完成的，鄭重確認(rèn)沒有剽竊、 抄襲等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范的侵權(quán)行為。文中除已經(jīng)標(biāo)注引 用的內(nèi)容外，不包含其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成 果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了 明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律后果由 本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計作者簽名：指導(dǎo)導(dǎo)師簽名： 簽字日期：簽字日期： 華北水利水電大學(xué) 華北水利水電大學(xué) ii 畢業(yè)設(shè)計版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解華北水利水電學(xué)院有關(guān)保管、使用畢業(yè)設(shè)計的 規(guī)定。特授權(quán)華北水利水電學(xué)院可以將畢業(yè)設(shè)計的全部或部分內(nèi) 容公開和編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫提供檢索，并采用影印、縮印或掃描等 復(fù)制手段復(fù)制、保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有 關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)設(shè)計原件或復(fù)印件和電子文檔

通過對寶興水電站壓力管道設(shè)計與施工在技術(shù)、安全、經(jīng)濟(jì)等方面的綜合分析比較和探討,提出了解決問題的方法與思路,對擬建工程或其它流域類似工程設(shè)計有一定的借鑒意義。

德爾西水電站壓力管道為鋼襯鋼筋混凝土管,鋼管直徑2.9m,最大內(nèi)水壓力6.15mpa.分別采用直埋方案和墊層方案對壓力管道進(jìn)行設(shè)計,并對計算結(jié)果進(jìn)行了比較與分析.最后針對墊層方案探討了墊層的彈性模量、厚度、鋪設(shè)范圍對外包混凝土的影響.

4月7日,由中水五局三分局承建的新疆克州蓋孜水電站土建工程壓力管道上斜井段順利貫通。新疆克州蓋孜水電站工程位于新疆維吾爾自治區(qū)克孜勒蘇柯爾克孜自治州阿克陶縣境內(nèi),是新疆克州蓋孜河中游河段梯級水電開發(fā)項目的第二梯級水電站,位于第一梯級布侖口-公格爾水電站下游,銜接公格爾水電站尾水。電站裝機(jī)容量11.6萬千瓦,中水五局三分局蓋孜項目承擔(dān)1.129公里發(fā)電引水隧洞、調(diào)壓井、1.4公里壓力管道、廠房及4號、5號發(fā)電引水隧洞土

水電站在我們?nèi)粘Ｉ钪邪缪莘浅Ｖ匾淖饔?在水電站中管道的焊接技術(shù)對水電站的正常運(yùn)行發(fā)揮著非常重要影響作用,因此,文中就如何做好壓力管道的焊接技術(shù)及消應(yīng)熱處理工藝進(jìn)行了深入探討,以便水電站能夠更好地服務(wù)人民。