长隧洞引水工程施工安全管理 – 水利施工【网赌网站】

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1引水管道工程概况拉西瓦水电厂高压引水管道按单管单机布置,共有6条,接收隧洞和不法埋管,设计管径9.5m,单机援引流量380m3/s,管内流速5.36m/s。设计静水头234.7m,最大水头257.63m。引水管道分为上平段、上弯段、竖井段、下弯段、下水平段。此中上平段、上弯段和竖井段按隧洞设计,下弯段和下水平段按违法埋管设计。隧洞段钢筋水泥衬砌厚度1.0m,地下埋管段钢板衬砌厚度为30~40mm。2#~6#管上平段满含水平转弯段,转弯半径30m,转角24.8°。上平段轴线高程分别为:1#和2#管2344.75m;3#长隧洞引水工程施工安全管理 – 水利施工【网赌网站】。和4#管2364.75m;5#和5#管2384.75m。下水平段轴线高程为2222.30m。1#管上弯段盘曲半径26m,转角90°,2#~6#上弯段卷曲半径30m,转角90°;下弯段屈曲半径26m,转角90°。1#管下水平段包蕴水平转弯段,转弯半径26m,转角25°。引水管道长度见表1-1。表1-1
引水管道轴线长度管号 刚衬 钢混衬砌段 管道长度共计 渐变段 上平段
上弯段 竖井段 合计 下弯段 下平段 合计 1 20 0 40.84 70.45 111.29 40.84
44.83 85.67 216.962 20 38.41 47.12 66.45 151.98 40.84 24.80 65.64
237.623 20 53.37 47.12 86.45 186.94 40.84 26.19 67.03 273.974 20 68.33
47.12 86.45 201.90 40.84 27.58 68.42 290.325 20 83.29 47.12 106.45
236.86 40.84 28.96 69.80 326.666 20 98.25 47.12 106.45 251.82 40.84
30.35 71.19 343.01合计 120.0 341.65 276.44 522.70 1140.79 245.04 182.71
427.75
1688.54引水管道垂直埋深130~440m,岩性均为花岗岩。岩体风化略略、无卸荷,嵌合紧密、完整性好,归属Ⅰ~Ⅱ类围岩,局部地区与断层交汇处有Ⅲ类围岩布满。构造节理主要有NNW、NE两组,倾角大于50°,相向偏斜,可产生不稳固楔形体。断层在引水管道处分布稀有,切入上平段、竖井段的重大是大器晚成组缓倾角断层Hf8、HL32、Hf10等。原始地下水位高程2280m左右,由于岩体完整,透水性差,地下水以风化裂隙网络方式渗流。2对这段时间引水管道设计的几点理念2.1竖井段的裂缝渗水难点竖井段钢混衬砌按水工隧洞限裂设计,安插了大气的钢骨,不过,唯有混凝土开裂后钢筋才干起效能,水泥开裂前,大批量的内水压力由水泥肩负,而钢筋应力相当小。拉西瓦工程引水管道的天性是管径大,内水压力高,就算围岩承载力较高,水泥的拉应力还是相当的高,水泥衬砌的裂口不可防止。如今,消除隧洞开裂难点首要性思路是对水泥衬砌施加预压应力,使隧洞充水时水泥衬砌现身环向预压应力或拉应力小于水泥允许拉应力,使衬砌运维中的专门的职业情形能够大大得到改过。常用的横加预应力的艺术有二种,黄金年代种是对围岩按必定必要开展镇压固结灌浆,使水泥衬砌处于受压状态,浆液凝固后,衬砌还是能保留一定的压应力,这种方法称为灌浆式预应力水泥衬砌;另风华正茂种施加预应力的点子是机械式张拉预应力锚索,使其对衬砌发生预压应力,称为机械式预应力水泥衬砌。迈阿密抽水蓄能发电站曾耗费资金数百万元,对水泥衬砌的管道进行现场试验,表明,对围岩接收高压灌浆本领,并不可能在衬砌上产生均匀的预压应力,有的部位根本就一贯不发生预应力。所以这种预应力灌浆技巧并不要命保障。1976年本国第一遍使用预应力灌浆手艺的西藏黄岭水库引水管道(管径1.8m,水头310m)实际运转539天后就涌出了管道爆裂事故,其最大灌浆压力为2.55MPa。而其后在云台山,广蓄和天荒坪等大型工程中,由于围岩本人条件较好,所以也博得了成功。拉西瓦的引水管道布署参谋了二滩工程,据通晓二滩工程的竖井段运营中就应运而生过渗水事故,后来又张开了高压灌浆管理。拉西瓦厂房导洞开挖中冒出的塌方意况表明,缓倾角构造裂隙和陡倾角成岩裂隙均较为发育。而竖井隧洞段的水平固结灌浆对缓倾角构造裂隙的效应有可能不佳。风流倜傥旦出现竖井水泥衬砌开裂,高压水就能够直逼帷幔,假设帷幙存在柔弱环节,就能够对违规厂房的日喀则运行发生影响,因为从竖井到地下厂房唯有55m,渗径比非常的短。2.2下弯段的抗外压牢固难点竖井水泥衬砌开裂渗水,会促成地下水位提升,对下弯断和下平段的钢管的日喀则运营产生勒迫,管道放空时有希望出现外压失稳难题。原规划对此负有思忖,在钢管外设置了加劲环。但是,由于管径太大,设置加劲环将会大批量充实钢板工程量。现对加劲环和管壁的靠拢外水压力复核计算如下:加劲环的临界外水压力计算管径r=4.75m,假设取管壁厚度t=40mm,加劲环间距l=2m,加劲环中度h=30cm,厚度a=40mm。16Mn钢板
=295N/mm2,总括公式如下: 上式中加劲环有效截面积A奔驰M级总结公式如下:
将有关参数带入式中,求得A君越=40799.529mm2,将其带入式中,求得 =1.26
N/mm2,依据标准必要,取安全周全为1.8,则规划的临界外水压力 =0.71
N/mm2,相当于71m水头。加劲环间管壁的临界外水压力计算加劲环间管壁的靠拢外水压力总结公式如下:
式中:n——最小临界压力的波数,由
猜测,取雷同的整数。经计算,取n=14。将有关参数代入式,可求得临界外压
。安全周全为1.8,则安排的加劲环间管壁的临界外水压力为1.84N/mm2,也等于184m水头。上述总计注脚,倘使思量到所使用的排水措施的保障程度,对外水压力予以折减,则加劲环间管壁的抗外压难点能满足供给,不过,加劲环抗外压尚不满意供给,要求对上述加劲环尺寸举行调治。调治后加劲环的间隔为100cm,加劲环中度h=40cm,厚度a=5cm,总计的围拢外水压力
=2.9 N/mm2,思考1.8的安全全面,则规划的临界外水压力 =1.61
N/mm2,则约等于161m水源。那样
,仅加劲环生龙活虎项需求的用钢量为2087t,假使在加上管壁的用钢量4008t,则总用钢量将完结6095t,将比原初设报告中的钢材量4147t充实一九四七t,投资扩展2254.9万元。3引水管道规划的更改提出拉西瓦高压引水管道设计面前境遇的两大标题是钢混衬砌段的裂缝渗水难题和钢衬段的抗外压稳固难点。这两大标题一蹴而就不好,将对压力管道和非官方厂房的陇南运行流下祸患。要很好地清除这两大标题,又不能够充实工程投资,独有大胆选取新才能。其实,压力隧洞开裂渗水和私下埋管抗外压稳固是近些日子水力发电站压力管道所面前遭受的联合签名难题。为了缓慢解决高水头大直径地下高压引水管道规划中的难点,大家建议了双层水泥钢板防渗地下高压输水管道技能,将金钱观的隧洞技能和专断埋管本领构成起来,既有限扶持了工程运营的安全可信赖,又能大幅减少工程投资,达到经济合理的目标。3.1双层管的基本原理近期,地下输水管道发展中相遇了部分记忆犹新消释的主题材料。在水泥衬砌的洞穴段,其防渗难点很难解决,在高水头内压作用下,水泥衬砌必然开裂而发生内水外渗,使外水压力进步,当隧洞放空时,使水泥衬砌遭到损坏。同有时候,内水外渗还可能招致围岩抗剪参数减少、软化及边坡失稳等少年老成各样难点,相像的工程实例比比较多。有个别工程为了防止现身过大外水压力,设置内外水相似的排水孔,但其渗水量难以决定,且外压裁减也不可靠。而对此钢板衬砌的私下埋管段,尽管防渗难题一下子就解决了了,但是,钢管的抗外压难点却特别优越,如美利坚联邦合众国的Bath康蒂抽水蓄能发电站,国内的绿水河发电站和乌海响水电厂等工程,均发生了外压失稳的严重事故,造成了石破惊天的经济损失。地下埋管的管壁厚度常常由外水压力调节,由于钢管是薄壁布局,其抗外压本事相当糟糕,所以按抗外压设计时,其管壁往往较厚。不经常还要采纳加劲环,不仅仅影响了水泥的铸造品质,何况还加大了开凿洞径。管壁加大后不止材质用量增添,并且焊接工艺供给升高,由此扩充了工程投资。依照工程实例,在内水压力成效下的钢管的实际应力并不高,表明钢管的机能未能丰硕发挥。双层管正是在这里种背景下提议来的,其亮点是能成立地发布每个资料的帮助和益处,防止了其瑕玷。钢管的优点是防渗品质好,劣势是抗外压手艺差,而水泥的抗外压技艺较好,但其防渗品质差,日常景况下,地下引水管道的围岩较好,大多数内水压力通过混凝土衬砌传给围岩肩负。双层管由四种材料组成,分别为:内层钢混、钢管、外层水泥、围岩。能承担二种力和满意后生可畏种须求的三种功能,分别为:内水压力、山岩压力、外水压力、防渗必要。所以钢板主要用来起防渗作用,因此其厚度可大大减薄,内层钢混首要起抗外水压力作用,外层水泥和钢管,内层水泥一齐承当山岩压力,围岩紧要承当内水压力。双层管布局正式剖面见图3-1。钢管和内层钢混采取预制办法施工,在钢管加工厂制作。预制管在洞内组装,然后用泵管浇筑外圈水泥。3.两双层管的兼顾肩负内水压力设计内水压力超越十分三由围岩承当,小片段由钢管担当。钢管担任内压比
按下是式总计:当钢管专门的学业在弹性状态时, 当钢管专业在塑性状态时,
令钢管专门的学问在弹性阶段时围岩的最低的单位抗力周详为
,钢管在塑性屈服平台专业时的围岩最低弹性抗力周详为 ,总结公式如下:
式中: ——钢管应力; ——钢管壁厚; ——设计内水压力;
——钢管内半径;——钢板屈性格很顽强在荆棘载途或巨大压力面前不屈点;
——围岩担当内压比;——钢管与外场混凝土之间的缝隙值当实际工程
时,钢管专门的学业在弹性状态,环向应力: 围岩分担内压比率: 当实际工程
时,钢管应力处于塑性屈服平台,钢管应力等于钢材屈服点。围岩分担内压比率:
当实际工程 ,表明围岩地质条件太差,要求通过固结灌浆来增强值。上述总括中未寻思预制管钢筋负责内水压力的意义,实际上固然承担内水压力时预制管水泥要开裂,但钢筋仍可以担当部分内水压力。上述总括公式中未思谋,是将其充当大器晚成种安全储备。3.2.2抗外压设计即便外圈现浇混凝土已经裂穿,外水压力一直效果在钢板上,外水压力完全由内层预制管承受。预制管按结构必要配筋,管壁水泥厚度和钢板厚度依照抗外压牢固计算分明,预制管水泥标号接受C50?C60。对于光面管可选用构造力学公式总计临界外水压力,按拱顶和两腰混凝土裂穿后产生的三鉸拱总结,弹性失稳的计算公式如下:
借使计算中不思量钢管和钢筋抗外压的意义,则总结公式为: 式中:
——临界外水压力;——水泥弹性模量;——钢板和钢混组合截面前蒙受形心惯性距;——钢管外半径;L——沿管轴方向单位长度;——预制管水泥厚度。在外水压力效用下,预制管管壁受压,外水压力由钢板、钢混组合截面担负,当压应力超越水泥抗压强度时,将产生塑性失稳,总括公式如下:
式中:
——水泥抗压强度设计值;——预制管内半径。设计时,先初始设定预制管的水泥壁厚
和钢管壁厚t,
日常为15~25cm左右,管径非常大时可采用大值。t平常取6~10cm,选用Q235,C、D级钢。若抗总括结果不满意供给,则调度和t,直至满意抗外压供给。由于双层管抗渗性较好,所以,外水压力可按考虑水库绕渗后的私行水位线鲜明,为了保障布局安全,计算时可构思一定的安全周到。4拉西瓦发电站引水管道选取双层管方案设计拉西瓦水电厂引水管道设计水头高,管径大,管道抗外压稳固难点非凡,可是围岩承载力高,所以利用双层管技艺是合适的。

摘要:长隧洞引水工程施工情况复杂,施工进度中留存不菲动荡因素,增添了施工业安全全隐患,给施工业安全全保管形成了相当的大困难。因此,长隧洞引水工程施工业安全全管理职业一面临临关切。基于此,本文就长隧洞引水工程施工业安全全管理切实战术举行了探求。

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