《地下埋管》PPT课件.ppt

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1、第四章地下埋管4.1地下埋管的特点及构造地下埋管是埋藏于地层岩石之中的钢管，其为水电站中应用最多的一种压力管道。一、地下埋管的性质地下埋管的性质：钢衬与岩体之间用混凝土回填后共同受力的组合结构。小结：明钢管的设计步骤1、线路选择。2、供水方式选择。3、管径确定。4、管道布置及附件设计：镇墩、支墩、伸缩节、进人孔、阀门。5、水力计算(1)恒定流：计算h损。(2)非恒定流：计算水锤压力。6、压力钢管结构设计(1)初步拟定管壁厚度δ；(2)进行钢管外压稳定校核，确定是否设置加劲环，并计算其尺寸；(3)进行强度校核。7、校核镇墩的稳定

2、及地基应力。二、地下埋管的工作特点与明管相比（1）优点①布置灵活方便。②钢管与围岩共同承担内水压，减小钢衬δ。③运行安全。(2)缺点①施工安装工序多，工艺要求高，施工条件较差。②外压稳定问题突出。下弯段钢管底部隆起锚环焊缝开裂三、布置1、布置要求(1)线路应尽量选择在地形、地质条件优越地区，并与调压室和厂房有良好的总体布置。(2)应布置在坚固、完整、覆盖层厚的岩体中。(3)管轴线尽量与岩层构造面垂直。(4)布置在地下水位低的岩层中，同时应避开地下水压力和涌水量很大而又不易采取有效排水措施的地段。(5)地下埋管宜多采用联合供水。

3、当同时要求开挖几条隧洞时，隧洞间要有足够的间距。(>3D)水电站厂房水轮发电机机组压力管道2、地下埋管的布置形式①竖井：常用于首部式开发的地下电站。②斜井：适用于地面和地下厂房。③平洞：作为过渡段使用。四、地下埋管的施工要求地下埋管施工过程：开挖岩洞（清理石渣、支护等）→安装钢管→回填砼→各种灌浆(回填灌浆、固结灌浆、接缝灌浆)。(1)洞井开挖可以用不同方法。先开挖导洞，后扩大导洞断面，开挖方向如前。尽量采用光面、预裂爆破或掘进机开挖，保持圆形孔口，减少爆破松动影响。开挖过程中包括：放线、打眼、装药、放炮、排烟、清除危岩、喷锚

4、支护等。(2)施工时应合理地选择水平施工支洞的高程及平面位置，以利出渣、钢衬的运输安装和回填砼，并考虑作为永久性排水洞和观测洞的可能。TBM掘进机工作过各示意图TBM刀盘部分全长100多米，钻头直径8米多，隧洞的衬砌，支护可一气呵成。(3)钢管管壁与围岩之间的径向净空尺寸视施工方法和结构布置而定。钢管就位以后需要在管外焊接作业的：两侧及顶部至少留0.5m，底部至少留0.6m或更大。加劲环距岩壁应至少留0.3m。▓注：应尽量避免现场管外焊接，减少加劲环高度，以节省开挖和回填混凝土量。≥0.5m≥0.6m≥0.3m(4)钢衬一般在

5、加工厂焊制成一定长度的管节，运输到洞内用预埋的锚件固定，校正圆度，压缝整平后，焊接安装环缝。(5)钢衬与围岩之间回填的砼仅传递径向内压力，故标号一般在150#-250#之间，且不低于150#(稍低于C15)。回填砼一般采用砼泵浇筑。回填砼分层浇筑。当需加快施工进度时，可在管内架设临时支撑。为振捣方便，砼浇筑可在安装好几段钢管后交叉进行。浇筑时需注意钢衬外围和刚性环附近振捣密实，防止出现空洞，防止地下水浸入冲走水泥浆造成无强度空洞。(6)采用合适的原材料和级配、合理的输送、浇筑和震捣工艺更为重要，以保证回填混凝土密实、均匀并和围

6、岩及钢衬密切贴合。回填砼的缺陷会引起钢衬的局部弯曲，特别不利，甚至不如明管。所以这些缺陷常常是造成地下埋管事故的重要原因。(7)采用预埋骨料压浆砼和微膨胀水泥等，常可取得较好的效果，而且可将砼浇筑和回填灌浆的工艺结合为一，并对钢衬起一定预压作用。采用竖井和较陡的斜井，利于回填砼的质量。(8)灌浆分回填灌浆、接缝灌浆和固结灌浆。①顶拱回填灌浆：平洞、斜井，在砼浇筑14天后进行。②基岩固结灌浆可视具体条件选用。灌浆过程中应严密监视，防止钢衬失稳事故；灌浆后全部灌浆孔均必须严密封堵，以防运行时内水外渗，造成事故。固结灌浆应在回填灌浆

7、7-14天之后进行。③接缝灌浆：钢衬与砼、砼与围岩之间进行，且宜在气温最低的季节施工，以减少缝隙值。于固结灌浆14天后进行。(9)地下水位较高地区，可打排水洞(效果好)、设排水管(易堵塞)，也可外设加劲环。可采用环向、纵向排水暗管。环向排水：可用砾石铺成，每隔6-8m设一道，收集的渗水汇集后由衬砌下部的纵向排水暗管(例如无砂混凝土管)排向下游。4.2地下埋管承受内压分析一、基本工作原理1、基本假定(1)围岩、砼、钢管为弹性状态，岩石为完全弹性体，且各向同性。(2)岩石开挖后已充分变形，回填砼和钢衬施工后无初始应力。(3)在设计

8、内压作用下，回填砼承受荷载开裂以后只传递径向压力，不承担环向荷载。2、基本工作原理r1二、计算内容(1)在已知钢管厚度情况下，求钢衬应力σθ；钢衬环向拉应力的计算公式：(2)在已知钢衬允许应力的情况下求钢衬厚度。给定允许应力和焊缝系数的情况下，求管壁厚度的计算公式：除公式不同