第四章-地下埋管讲解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)

2、进行强度校核。7、校核镇墩的稳定及地基应力。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

3、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。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

4、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

5、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

6、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

7、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7-14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

8、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