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行业动态

无钢衬高压钢筋混凝土岔管
发布时间:2022年06月08日

随着抽水蓄能电站在我国兴建,大直径高压岔管的结构形式是一道难题。 如我国第一座抽水蓄能电站──广州抽水蓄能电站,采用一洞四机的布置型式,主、支管分岔处内径由 8.0 m 变至 3.5 m,主管是大圆锥体,分岔支管是小圆锥体,大小圆锥体相贯。岔管承受最大静水头 610 m,最大动水头725 m,P.D 值达 58 000 kN· M。 如采用常规的钢岔管,需采用厚度 60 mm 左右的高强钢板,在洞外加工,则运输洞尺寸大,费用高,如在洞内瓦片拼装焊接,则施工条件差,质量难以保证,水压试验难度大。 广州抽水蓄能电站与美国合作设计无钢衬高压钢筋混凝土岔管新技术,混凝土衬砌厚度 60 cm,28 d抗压强度为 30 MPa,单层钢筋布置。

钢筋混凝土高压岔管的设计理念是:内水压力由混凝土传递到围岩的应力应小于该处地应力场的最小主应力,围岩承受绝大部分内水压力。 钢筋混凝土衬砌主要起保护围岩、降低糙率和便于高压灌浆作业的作用。 通过高压固结灌浆,提高围岩特别是地质缺陷的抗渗性及变形模量,并对混凝土衬砌施加一定的预压应力。 钢筋配置原则是根据有限元分析成果,限制混凝土裂缝开度。 水道放空时,外水压力由混凝土衬砌及一倍厚的围岩联合承担,但要做好岔管顶部排水系统。

目前已形成了高压岔管设计理论、分析方法及开挖支护、混凝土衬砌和高压固结灌浆的技术标准和成套工法,在类似工程中广泛应用,取得了良好的经济效益。

3 国家需求及科技前沿问题

3.1 国家需求

为应对气候变化,中国政府承诺,到 2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 40 %~50 %,非化石能源占一次能源消费比重要达到15 %,据测算,常规水电占 9 %。

2010 年 8 月,我国水电装机容量达 2 亿 kW,稳居世界第一。 但按国际惯例以发电量计算的开发程度仅为 25 %,而经济发达国家的开发程度在 70 %以上。 因此,必须发挥水电在优化能源结构、减少二氧化碳排放中的主力作用。 初步规划到 2020 年水电装机容量应达到 3.8 亿 kW,其中抽水蓄能电站为 5 000 万 kW,常规水电 3.3 亿 kW,新一轮水电开发高潮即将来临。

我国的水能资源主要集中在西部地区,这些地区的河流山高谷深、水面狭窄,地质条件复杂,地震烈度高。 水电站厂房一般布置在地下;抽水蓄能电站除上下水库外,引水系统、发电厂房、尾水系统均深埋地下。

随着经济社会的进一步发展,城市化进程的加快,将面临资源短缺、环境恶化和土地衰退的严峻挑战。 有识之士提出“Think Deep”的号召,把地下空间当成新型的国土资源加以开发利用,从地下油气库、地下变电站、地下仓库,发展到城市地下空间的开发与利用,地下工程需求潜力巨大。

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