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哈萨克斯坦玛依纳水电站压力管道结构设计.pdf

  • 上传人:cjp1688
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    资源描述:
    水电站设计第29卷第2期
    DHPS2013年6月
    哈萨克斯坦玛依纳水电站压力管道结构设计
    程春,马林
    中国水电顾问集团成都蚴测设计研究院,四川成都610072)
    摘要:玛依納水电站引水系统为地下有压引水道,沿线沖灣发育、沟脊相阿起伏较大,地质条件较复杂。本文主要介绍了高水头
    压力管道的结构设计原则和方法
    关键词:布置;结构设计;压力管道;钢板砼社砌;哈萨克斯坦玛依纳水电站
    中图分类号:TvV73.4:rV314文献标志码:B文章编号:1003-9805(2013)02-015-04
    性、构造、物理地质现象、地下水活动状态、岩体结构
    前言
    类型以及垂直埋深等,按照规范确定的固岩分类标
    准,压力管道围岩物理力学指标值见表1。
    玛依纳水电站位于哈萨克斯坦共和国东南部阿2.2水文地质条件
    拉木图州莱姆别克区的伊犁河左岸一级支流恰伦河
    工程区属大陆性干旱少雨气候区,地下水补给
    上,为-?座综合性水利枢纽,主要任务为发电,其次源主要为雨季降雨和冬季降雪大气降水补给相对
    是灌溉。电站为混合式开发,主要建筑物由首部大较少。压力管道3号支洞沟至上游竖井段附近洞段
    坝枢组、右岸地下引水系统和地面厂区枢纽等建筑(管0+540.00~管0+574.00m)地下水活跃,局部
    物组成。当地材料坝坝高94.0m,水床总库容2.38存在涌水,其余部位地下水活动弱,洞段多潮湿~干
    x10°m3,引水隧洞全长4913m,压力管道主管长燥。
    4322m,设计水头约500m0发电引用流量74.0m'/
    s。电站装设2台冲击式水轮机,装机容量30Mw3压力管道布置设计
    150MWx2)
    引水系统主要由有压引水隧洞、调压井和压力
    2工程地质及水文地质条件
    管道等建筑物组成
    鉴于压力管道区的地质条件较差、管道所承受
    2.1工程地质条件
    的内水压力较大,并结合压力管道区沿线冲沟发育
    玛依纳水电站引水发电枢纽区地层主要为石炭沟脊相间起伏较大的地形特点,压力管道布置设计
    系下统克特缅组(C1r-Vx)火山岩,厂区附近有奥中根据引水隧洞和厂房的布置尽量抬高管道的底板
    陶系上统(YO3)花岗岩侵入。电站大坝和主要建筑高程,并设置竖井以减短高压段的长度,力求降低管
    地段场地的地震烈度为MSK-64烈度表的Ⅸ度。道内水压力,以减薄钢板厚度和减少钢材量,缩短支
    根据玛依纳水电站压力管道开挖掲示的地层岩洞的长度节省工期。结合调压井及厂房的布置,压
    表1玛依纳水电站地下洞室围岩分类及岩体力学参数建议值
    岩体抗剪断堀度单位弹性抗力系数岩体坚
    序号岩类剂
    3治松比
    系数
    pg
    C/M
    Kn/Mpa cm
    4-2.60.25~01.290.7-1.0
    2.3~2.50.30-01.330.6~-0.70.5-0.6
    2.2~2.40.33~0.30.5~-0.60.3~0.4
    5-15
    0.5<0.2
    :1为Ⅳ类偏好围岩,Ⅳ2为Ⅳ类偏差围岩
    收稿日期:2010-08-24
    作者简介:程春(1973-),男,重庆长寿人,工程硕土,高级⊥程师、主要从事水工结构设计和项日管理「作。
    万方数据
    力管道在平面上设置了2个转弯点,在立面上设置井段和下平段以及岔、支管段组成。(管)0+
    了2个转弯点(即1个竖井)。采用一条主管经一00.620~(管)4+317.686m为主管段,其后为岔
    个“Y"形岔管分成两条支管分别向厂房内2台机组支管段;主管内径4.1m,支管内径2.6m。
    供水的联合供水布置方式。压力管道由上平段、竖
    引水系统平面及纵剖面布置示意见图1。
    恰伦河
    引水洞
    4号施工支
    进水口
    调压井
    热面厂房
    压力管
    引水系统平面布置示意
    v1602.25
    面线
    v1248.00
    7?2
    引水洞
    竖井
    引水系统纵剖面示意
    1398.40压力管道
    图1引水系统平面及纵剖面布置示意
    鉴于压力管道沿线所承受的内水压力较大,为
    4压力管道设计
    1.83~6.33MPa(含水锤压力),为控制工况,且管道
    区岩性复杂,受构造、埋深影响,岩体风化卸荷强烈
    4.1设计内压、衬砌断面及衬砌材料确定
    且破碎,围岩稳定性总体较差,因此钢板混凝土衬砌
    压力管道设计内水压力按调压室最高涌浪水位结构设计中主要采取了如下原则
    及压力管道水锤升压分析确定。压力管道最大水锤4.2.1主管段结构设计
    内压为水库正常蓄水位1770.00m,为2台机组满
    主管按地下埋管且由钢管单独承载设计,埋管
    负荷运行时丢弃全负荷情况。地下埋管压力波传播段管外回填60cm厚C20素混凝土。钢管管壁厚度
    速度取为1200m/s。经计算,最大水锤为间接水锤计算公式按DL/T5141-2001《水电站压力钢管
    中的第一相水锤,其水锤升压系数る=0.21,压力升计规范》附录B公式计算:
    高值△H=11118m,压力管道末端最大水头为
    632.74m,相应水位为1880.74m,而调压室最高涌
    浪水位为1787.61m,故压力管道设计内压按水锤
    升压控制。
    yoy/.
    综合考虑管道水头损失、钢材量等因素,确定主式中
    钢管管壁厚度,mm;
    管经济管径为4.1m,支管经济内径为2.6m
    内水压力设计值,N/mm2;
    因本电站的设计水头较高、管道沿线地质条件
    一钢管内半径,mm;
    较差,经技术经济比较,压力管道全线采用了钢板衬
    一钢材抗力限值,N/mm2
    砌。为了节省钢材用量,针对压力管道沿线的内外
    f一一钢材强度设计值,N/mm2
    水压力大小和相应地质条件,分段选用不同材质的
    一结构重要性系数,取1.0;
    钢板:以(管)0+946.107m为界,其上游管段采用
    ψ一一设计状况(持久状况,系数=
    普通16MnR钢材,下游管段钢材采用WDB620钢
    1.0);
    材(低焊接裂纹敏感性高强度钢板)。
    ya一结构系数,见表2;
    4.2结构设计
    钢材的抗力限值2计算结果见表2。
    万方数据
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