地下埋管是我國大中型水電站建設中應用最廣泛的一種引水管道型式,國外裝機容量在1000MW以上的水電站中,采用地下埋管的占40%左右。這是因為與明鋼管相比,地下埋管有一些突出的優點。
(1) 布置靈活方便
地下埋管由于在山體內部,管線位置選擇較自由,與地面管線相比,一般可以縮短長度。在大多數情況下,地質條件優于地表,容易選擇地質條件好的線路。在不易修建明鋼管的地方,一般可以布置地下埋管。地下廠房一般全部或部分采用地下埋管。
另外,由于巖石力學和地下工程設計、施工技術的迅速發展,修建壓力堅井和斜井的技術已經很成熱,施工條件和費用在有的國家已開始優于地面管道。
(2) 鋼管與圍巖共同承擔內水壓力,從而可減小鋼襯厚度。圍巖分擔內水壓力的比例取決于巖石的性質。當巖石堅硬、完整時,圍巖承擔較大的內水壓力,甚至承擔全部內水壓力,鋼板只起防滲作用;特大容量、高水頭的管道,HD值很大,采用明管技術難于實現,地下埋管就可能得以解決。當上覆巖石較薄(<3D),巖石質量不好時,設計中往往不考慮巖石的承載能力,但提高鋼襯的允許應力。地下埋管的允許應力見本章第五節表3-5。
(3) 運行安全
地下埋管的運行不受外界條件影響,維護簡單,圍巖的極限承載能力一般很高,鋼材又有良好的塑性,因此管道的超載能力很大。
當然,地下埋管也有一些缺點,如構造比較復雜,施工安裝工序多,工藝要求較高,施工條件較差,會增加造價;由于地下埋管所承受的外壓力較大,所以外壓穩定問題突出等。
由于圍巖承擔了一部分荷載,管壁較薄,節省了鋼材,但放空檢修、施工期灌漿壓力、水庫蓄水后地下水(外水壓力)很容易造成外壓失穩破壞。國內外地下埋管破壞多數為外壓失穩。
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