玻璃鋼管在水電站壓力管道中的應(yīng)用

【摘要】引水系統(tǒng)在水電站投資中占得比重較大，壓力管道設(shè)計方案是否經(jīng)濟合理，將直接關(guān)系到電站工程的投資、工期和經(jīng)濟效益。通過水電站設(shè)計實例分析，探討玻璃鋼管作為水電站壓力管道的優(yōu)缺點及設(shè)計施工中應(yīng)注意問題。

【關(guān)鍵詞】玻璃鋼管；壓力管道

0、引言

玻璃鋼管是一種以樹脂為基體材料，玻璃纖維及其制品為增強材料，石英砂為填充材料而制成的新型復(fù)合材料。具有耐腐蝕性好、水力學(xué)性能優(yōu)、安裝方便和綜合投資低等優(yōu)點，應(yīng)用領(lǐng)域已遍布化工、給排水、水利等行業(yè)。引水系統(tǒng)在水電站投資中占得比重較大，壓力管道設(shè)計方案是否經(jīng)濟合理，將直接關(guān)系到電站工程的投資、工期和經(jīng)濟效益。本文通過對巴什康蘇拉克水電站設(shè)計的實例分析，探討玻璃鋼管作為水電站壓力管道的優(yōu)缺點及設(shè)計施工中應(yīng)注意問題。

1、工程概況

巴什康蘇拉克水電站位于新疆和田地區(qū)于田縣境內(nèi)克里雅河干流吉音水庫下游，為徑流式電站，電站壩址位于吉音水庫下游7.4km處，通過壓力管道引水至下游5.7km處的廠房發(fā)電。電站水庫正常蓄水位2298m，正常尾水位2196.85m，設(shè)計引用流量41m3/s，裝機30MW，年利用小時4356h，年發(fā)電量13068萬kw.h。電站主要建筑物有擋水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、發(fā)電廠房及升壓站等。

2、引水建筑物布置

引水系統(tǒng)沿克里雅河左岸岸邊布置，全長5.71km，由進(jìn)水口、壓力管道組成。

進(jìn)水口布置在壩體左側(cè)，設(shè)攔污柵、事故檢修閘門一道，進(jìn)水口底板高程2283m。進(jìn)水口后接壓力管道，長5.69km，由箱涵段、分岔段、玻璃鋼管段及鋼管外包砼段組成，其中箱涵段長1.67km，為單孔3.6×3.6m鋼筋砼結(jié)構(gòu)；箱涵段后接分岔段后由單管漸變成雙管；分岔段后接玻璃鋼管段，采用雙管淺埋式布置，長3.76km，管徑2.6m；玻璃鋼管段后接鋼管外包砼段，長0.25km，管徑2.6m，鋼管末端漸變?yōu)橹Ч芎筮M(jìn)入廠房。

3、壓力管道管材比選

根據(jù)工程區(qū)地形地質(zhì)條件擬定鋼管、玻璃鋼管、箱涵三種管材進(jìn)行比較，管材特性見表1。

由于本工程壓力管道軸線較長，管道沿線水頭變化較大，根據(jù)管材特性結(jié)合管道沿線地形地質(zhì)條件，分段進(jìn)行管材比選，本文主要對玻璃鋼管做詳細(xì)描述。

3.1 壩址至壩址下游1.4km河段

受地形影響，該段河道洪水期水深較深，由于玻璃鋼管抗外壓能力較差，因此該段河道壓力管道玻璃鋼管不宜采用，僅在鋼管外包砼與箱涵間進(jìn)行選擇，經(jīng)方案比較后確定該段壓力管道采用箱涵。

3.2 壩址下游1.4km之后河段

壩址下游1.4km處開始河道開始變的寬闊，壓力管道可沿左岸河灘淺埋布置，由于箱涵的抗內(nèi)壓能力較差，而該段壓力管道水頭較高（考慮水錘壓力后內(nèi)壓達(dá)0.6～1.5MPa），因此，該段壓力管道采用鋼管淺埋布置與玻璃鋼管淺埋布置進(jìn)行比較。擬定兩個方案進(jìn)行比較，方案一為兩根直徑2.6m的玻璃鋼管淺埋式布置；方案二為兩根直徑2.9m的鋼管淺埋式布置。方案比較見表2。

從表2可知，兩個方案發(fā)電效益差別不大，但方案一在投資上優(yōu)勢明顯，推薦方案一，即兩根直徑2.6m的玻璃鋼管淺埋布置。

3.3 靠近廠房段

由于該段壓力管道埋深較深，而玻璃鋼管的抗外壓能力較差，無法滿足本工程的要求，因此，該段壓力管道采用鋼管?？紤]到該段地下水埋深較淺，地下水對鋼結(jié)構(gòu)具有弱～中等腐蝕性，對鋼管段進(jìn)行外包砼處理。

4、在設(shè)計和施工中應(yīng)注意的問題

4.1 管溝開挖與回填

在寒冷地區(qū)，管溝開挖深度要考慮壓力管道冬季運行覆土保溫要求，管頂覆土厚度需大于最大凍土深度。管溝開挖要保證溝底連續(xù)、平整，溝底與管接觸面要密實，溝底不得有明顯可見硬質(zhì)物與管子接觸，底部鋪設(shè)砂墊層并夯實，以保證管道有足夠的支撐。玻璃鋼管兩側(cè)應(yīng)對稱回填，分層夯實，每次回填厚度200mm，第一次回填由管底回填至0.7DN處，待試驗分區(qū)段管節(jié)水壓試驗合格后進(jìn)行第二次回填，回填到DN+300處，最后進(jìn)行原土回填。

4.2 管節(jié)安裝

玻璃鋼管管節(jié)采用雙“O”型膠圈承插連接，在管節(jié)吊裝就緒后，清除好承插接頭位置污物，在承口和插口內(nèi)外表和“O”型膠圈上分別涂上潤滑劑，套好膠圈，保證兩管同心度。

4.3 變形控制

在管道敷設(shè)12～24h后進(jìn)行測量，在每節(jié)管道中部和承口兩個斷面，主要測量豎向變形和橫向變形，最大變形不應(yīng)超過5%。

5、結(jié)語

玻璃鋼管用于水電站壓力管道具有施工工期短、綜合造價低、運行維護(hù)費用低的優(yōu)勢，特別適用于地形坡度緩的水電站長壓力管道工程，有很廣闊的發(fā)展前景和推廣價值。

參考文獻(xiàn)：

[1].《水電站壓力鋼管設(shè)計規(guī)范》DL/T5141-2001

[2].《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB 50268-2008