玻璃鋼管在水電站壓力管道中的應用

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

【關鍵詞】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合材料。具有耐腐蝕性好、水力學性能優、安裝方便和綜合投資低等優點，應用領域已遍布化工、給排水、水利等行業。引水系統在水電站投資中占得比重較大，壓力管道設計方案是否經濟合理，將直接關系到電站工程的投資、工期和經濟效益。本文通過對巴什康蘇拉克水電站設計的實例分析，探討玻璃鋼管作為水電站壓力管道的優缺點及設計施工中應注意問題。

1、工程概況

巴什康蘇拉克水電站位于新疆和田地區于田縣境內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處的廠房發電。電站水庫正常蓄水位2298m，正常尾水位2196.85m，設計引用流量41m3/s，裝機30MW，年利用小時4356h，年發電量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、發電廠房及升壓站等。

2、引水建筑物布置

引水系統沿克里雅河左岸岸邊布置，全長5.71km，由進水口、壓力管道組成。

進水口布置在壩體左側，設攔污柵、事故檢修閘門一道，進水口底板高程2283m。進水口后接壓力管道，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鋼筋砼結構；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，鋼管末端漸變為支管后進入廠房。

3、壓力管道管材比選

根據工程區地形地質條件擬定鋼管、玻璃鋼管、箱涵三種管材進行比較，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，根據管材特性結合管道沿線地形地質條件，分段進行管材比選，本文主要對玻璃鋼管做詳細描述。

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行選擇，經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，由于箱涵的抗內壓能力較差，而該段壓力管道水頭較高（考慮水錘壓力后內壓達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行比較。擬定兩個方案進行比較，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，兩個方案發電效益差別不大，但方案一在投資上優勢明顯，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。考慮到該段地下水埋深較淺，地下水對鋼結構具有弱～中等腐蝕性，對鋼管段進行外包砼處理。

4、在設計和施工中應注意的問題

4.1 管溝開挖與回填

在寒冷地區，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、平整，溝底與管接觸面要密實，溝底不得有明顯可見硬質物與管子接觸，底部鋪設砂墊層并夯實，以保證管道有足夠的支撐。玻璃鋼管兩側應對稱回填，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，待試驗分區段管節水壓試驗合格后進行第二次回填，回填到DN+300處，最后進行原土回填。

4.2 管節安裝

玻璃鋼管管節采用雙“O”型膠圈承插連接，在管節吊裝就緒后，清除好承插接頭位置污物，在承口和插口內外表和“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12～24h后進行測量，在每節管道中部和承口兩個斷面，主要測量豎向變形和橫向變形，最大變形不應超過5%。

5、結語

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、運行維護費用低的優勢，特別適用于地形坡度緩的水電站長壓力管道工程，有很廣闊的發展前景和推廣價值。

參考文獻：

[1].《水電站壓力鋼管設計規范》DL/T5141-2001

[2].《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB 50268-2008