水电站压力管道讲课

管道内衬钢板外包钢筋砼， 用坝下游面的键槽及锚筋与坝 体固定。钢衬与外包砼之间不 设垫层，紧密结合。
3.2 压力管道的线路选择和布置方式
一、压力管道的线路选择
1、路线尽可能短直。明管一般布置在陡峻的 山脊上。
2、地质条件好。 3、满足施工要求。 明管倾角不宜超过40°。地下埋管考虑施工支 洞方便。
(3)斜向引近：当地形、 地质条件、引水系统及厂 房布置要求适宜时采用这 种布置方式，多用于分组 供水和联合供水。
纵向引近 正向引近
3.3 明钢管的构造、附件及敷设方式
一、明钢管的构造 1、接缝与接头
钢管通常是在工厂用钢板制成管段，然后运
到现场安装焊接。管段长度一般为4-6m。
（1）无缝钢管：无纵缝，横缝用焊接、法兰 连接成整体，强度高，造价高。
先后 浇浇 块块
4）坝内埋管的埋设方式 ①用弹性软垫层将管道与坝体分开－－钢管承 受绝大部分内水压力，受力明确。
软垫层：材料为 沥青、泡沫等。
②管道与坝体结合为整体－－砼承受绝大部分 内水压力。
5）坝内埋管失稳过程 坝体砼首先开裂→钢衬的应力达到其屈服强度 破坏。 砼开裂过程：管顶处砼厚度小常先开裂→应力 重新分布，导致管底砼开裂→其它断面砼相继开裂。
国内：D≤60cm；国外：D≤120cm。 适用：高水头小流量电站，应用不多。
（2）焊接管：钢板按要求的曲率辊成弧形，焊
接成管段。适用于各种直径、水头，造价低。
纵缝：焊缝交错排列 (工厂焊)，避开横断面垂
直轴线和水平轴线，并与其夹角>15°，采用对接焊，
焊缝由超声波法或射线法进行探伤。
横缝(环缝)：现场完成。环向焊缝间距
普通钢筋砼管：适应于HD＜60m2，且H<50m。 预应力和自应力钢筋砼管：适应于HD＜ 300m2，H≤150m。
预制管管段长一般3-5m， 连接方式多为承插式接头。
现场浇制式(适用H<50m) 在分段处用套管接头。
自应力水泥：膨胀值较大的膨胀水泥。 自应力水泥的特性：依靠自身体积膨胀产生的能 来张拉任何方向的钢筋，同时砼受到相应的压应力。 混凝土中所产生压应力的数值称为自应力值。当 自应力钢筋砼管在外力作用下产生较大的拉应力时， 就可被水泥的自应力抵消或降低。
≮500mm。
钢管横向连接也可由法兰完成。 相邻管壁厚 度差≯2mm(以 利焊接)，内部 光滑，外部成 台阶状。P89
2、弯管和渐缩段
（1）弯管。空间上转弯的管段由钢板焊接而 成。弯管曲率半径≮3倍管径。
每一折线段两端径向线夹角≯10°，以5-7 ° 为宜。
（2）渐变管。用于不同直径钢管连接处。 收缩角通常采 用10 ° -16 °。管 段之间以横缝连接。 渐变管与弯管位置相近时，合成渐缩弯管。 渐变管与弯管均需埋于镇墩中。
（二）按管道布置方式分类
1、地面压力管道（明钢管）。广泛应用于中 小型引水式地面厂房。
2、地下压力管道。适用于地下厂房及地形地 质条件不宜布置明管时。
地下埋管：压力管道埋于岩体中。管道承受部 分内水压。
回填管：压力管道敷设在地面开挖的沟槽内后， 再以土石回填。管道承受全部内水压。
3、坝体压力管道
（2）联合供水：适用水头高、流量小、引水道 长的地下埋管和明管。
（3）分组供水：适用管道较长，机组台数多， 需要限制管径过大的地下埋管和明管。
2、压力管道引近厂房的方式 即讨论主管轴线与厂房纵轴线的关系。
（1）正向引近：适用于水头较低、管道较短的 水电站。
(2)侧(纵)向引近：适用于多用于高、中水头电站。
管顶
（2）坝下游面管道(坝后背管)：除进水口后一 小段管道穿过坝体外，主要部分沿坝下游面铺设。
对坝体削弱少、管道施工与坝体干扰小，但使 厂房向下游移动而增加工程量。
①坝下游面明钢管
钢管穿出坝体 →接上弯 管(锚固在坝体上)→经伸缩节 接明钢管→下弯管(锚固在坝体 上)→进入厂房与蜗壳连接。
②坝下游面钢衬钢筋砼管
压力管道穿过坝体。适用于砼坝坝式水电站。
坝 内 埋 管
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坝上 游面 管道
坝下 游面 管道
（1）坝内埋管：管道 全部埋藏于坝体内。
1）坝内埋管的布置
在立面上： ① 倾斜式布置：应用最普遍。 ② 平式和平斜式布置：坝体厚度不大而管径较 大的拱坝采用。 ③ 竖直式布置：坝内厂房；或为避免对坝体施 工干扰，在坝体内预留竖井，后期安装钢管。
压力管道规模及技术难度指标：管道内径
D（m）和水压H（m）及其乘积HD值。 目前HD最大达5000m2。 以前水电站压力管道直径最大的是巴基斯坦的
塔贝拉水电站第三期扩建工程的隧洞内明钢管，直 径为13.26m。
现为向家坝， 直径14.4m。
二、压力管道的类型及适用条件
按布置方式
明管 地下埋管
砼坝身埋管
材料
钢管、钢筋砼管
不衬砌、锚喷或砼衬砌、 钢衬砼衬砌
钢筋砼结构、 钢衬钢筋砼结构
明管
地
下
埋
管
砼坝体压力管道
（一）按管壁材料分 1、钢管。广泛应用于中高水头电站。
2、钢筋砼管。抗拉强度低，一般适用于水头 较低的中小型水电站。
分为普通钢筋砼管、预应力和自应力钢筋砼管、 钢丝网水泥管和预应力钢丝网水泥管等。
钢筋砼管的支承：通常敷设在由砌石或砼制 成的连续管床上。
考虑防冻，可在管道顶面以上填土，填土厚 度不小于当地冻土层厚度。
3、钢衬钢筋砼管。适用于HD值较高情况，利 用钢筋强度减小钢管壁厚。
4、玻璃钢管。由玻璃纤维及合成树脂缠绕而 成。目前尚无统一设计规范，仅在水头不高且流量 较小的中小型水电站中应用。
在平面上：
①管道在平面上转向坝段一侧布置(a)。厂坝之 间不设纵缝连成整体，二者横缝在一条直线上。
②管道在平面上布置在坝段中央(b)。厂坝之间 设纵缝，二者横缝相互错开。
横 缝
a
b 纵缝
2）坝内埋管的施工方法 方法一：安装一段钢管，浇筑一层混凝土。 可省去二期混凝土，但施工干扰较大。 方法二：坝体内预留钢管施工槽→钢管在槽内 一次组装→回填混凝土→ 接缝灌浆。
4、满足运行安全要求。
减少管道转弯次数，管顶在最低压力线下2m。 管道转弯半径≮3倍管径。 地下埋管埋深≮0.4倍水头和3倍洞径。
二、压力管道的布置方式 1、压力管道的供水方式 一般每根主管供水的机组 台数不超过4台。
（1）单元供水：适用①单机流量大、长度短的 地下埋管或明管； ②砼坝内管道和明管道。