波纹伸缩节在玛纳斯河一级水电站的应用.docx

小水电2010年第1期(总第151期)技术交流

·29·

波纹伸缩节在玛纳斯河一级水电站的应用

王晓东(新疆兵团勘测设计研究院一分院新疆石河子832000)傅琳(新疆水利厅玛纳斯河流域管理处新疆石河子832000)

1工程概况

新疆自治区玛纳斯河一级水电站位于天山中部的北坡，为引水式电站，工程由引水枢纽、引水渠道和隧洞、厂区、尾水渠、防洪工程、永久道路等组成。总装机容量5万kW(2×1.6+2×0.9),设计发电流量54.6m3/s(大机组17.3m3/s、小机组10m3/s),设计水头10m,年发电量1.89亿kW·h。

工程区属典型的大陆性干旱气候区，气温年较差和日较差都很大，具有春季升温快、秋季降温迅速等特点。多年平均气温为5.9℃,一月份最低平均气温-13.8℃,极端最高气温40.0℃,极端最低气温-32.0℃,无霜期170d左右。

玛纳斯河多年平均径流量为12.2亿m3,是1条多泥砂河流，多年平均含砂量为2.46kg/s。

工程区位于玛纳斯河中游河段的低山丘陵区内，河岸多陡立，形成数十米至百米的悬崖峭壁。工程区处于北天山地震构造带中西部，属于新疆地震活动较强烈的区域之一，地震烈度为Ⅲ度。

压力管坡位于上段右岸Ⅱ级阶地前缘陡坎及中段坡积斜坡和下段Ⅱ级侵蚀阶地上。上段V级阶地陡坎的自然坡度65°~75°,高度35~40m,地层岩性为(Q?x)砾岩，砾岩孔隙比0.25,内摩擦角39°,基础承载力600kPa,变形模量350MPa。中段坡积物自然坡度15°~20°,岩性为全新统坡积含土砂砾石层，其上部结构松散，局部有架空现象，倾斜层理较明显，厚度10~25m,坡积层基础承载力250kPa,压缩模量12MPa。下段为(Q?x)砾岩，岩土力学指标同上段。因砾岩浸水后会产生崩解，管坡两侧应采取有效排水措施，防止砾岩层因浸水使地基强度降低造成管坡破坏。

2工程布置

压力管道采用明钢管，单管单机形式，共设4根，管道坡比1:2。据管坡地质条件的不同，管道分为3段，分段铺设在一系列支墩上。管道单长

255m,末端接基坑式厂房，厂房最大挖深34m。管道支墩间距6m,管段之间以镇墩间隔，镇墩下游设置伸缩节。管段的上段长度118m,设2个镇墩，镇支墩基础为(Q?x)砾岩层；中段长度71m,只布置支墩，基础为坡积砂砾石层；下段长度42m,镇支墩基础为(Q?x)砾岩层。

钢管大机组内径2.5m,管内设计流速3.61m/s,最大工作压力1.07MPa,水锤压力1.31MPa,钢管壁厚依次为14、16、18mm,采用Q345E型钢材。钢管小机组直径2.0m,管内流速3.19m/s,最大工作压力1.07MPa,水锤压力1.28MPa,钢管壁厚依次为12、14、16mm,采用Q345E型钢材。管身以滚动支座支承于钢筋混凝土支墩上。

3工程设计主要考虑的因素

本工程各管段间基础压缩模量差异较大，应着重考虑减少管道的相对沉降变形，避免因钢管漏水造成管坡破坏，进而严重影响厂房、升压站的安全。

1)管道设计上在中段上下游岩土交界面附近布置镇墩，中段坡积物上只布置支墩，以降低基础的应力，减少不均匀沉降差。

2)进行中段坡积物上支墩基础的加固处理，通过经济技术比较，决定对基础采取翻压措施，翻压深度2m。砂砾石相对密度要求0.8,其上部设置0.5m厚C20钢筋混凝土扩大基础，以提高地基的压缩模量。

3)经过支墩基础处理后，其压缩模量约

25MPa。经计算，在中段上游的镇墩与第一个支墩相对沉降差达17mm,如不采取措施，会造成一定的竖向位移和角位移，并增加钢管的附加应力。

4)管坡基础为砾岩，遇水会产生崩解，与坡积砂砾石一样，抗冲能力很低，一旦冲毁管坡，损失比较严重。

5)伸缩节应适当考虑管道温度伸缩、基础沉降和不均匀温差的影响，应具有一定的适应轴向位移、横向位移、角位移的能力。

·30·

技术交流SMALJHYDBOPOWEB2010Nol,TotalNol51

6)伸缩节应考虑防止泥砂磨损和砾石嵌入套管，影响管道的伸缩。

4伸缩节的选择

传统套筒式伸缩节的冰冻情况、止水盘根质量、制作安装好坏、连接螺栓紧密度、运行维护能力，都直接影