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地下埋管

2020-04-09 21:01

将高压管道埋入地下开挖的围岩中,在钢管与围岩间浇筑混凝土,又称地下式压力管道,也称隧洞式压力管道。地下埋管可利用围岩承担部分内水压力,减小钢板厚度,运行也较安全,得到了广泛应用。地下埋管的布置通常是上水平段与调压室相连,中间是斜井或竖井段,后接下水平段,如有支管时则在此段分岔(见图)。

地下埋管布置图

1—斜井段;2—上水平段;3—下水平段;4—支管;5—差动式调压井

斜井段管线,力求缩短长度,尽量布置在坚固、完整,且地下水水位较低的岩体中,埋管上覆盖岩层应有足够厚度,并列埋管之间岩石也应稳定。为满足施工开挖、出渣和浇筑混凝土的要求,斜井段轴线与水平线夹角通常不宜小于40°。

地下埋管结构设计,包括内水压力作用下的钢管强度计算和外压作用下的钢管稳定校核。内压强度计算一般按钢管、混凝土垫层和围岩联合受力考虑,即根据弹性理论多层厚壁管变位相容条件计算。外压稳定校核时,有各种理论的和经验的公式, 中国规范建议用阿姆斯突兹(Amstuz)公式。外压稳定校核考虑的外压荷载主要有:①地下水水压力。按山岩中实测最高地下水水位计算,特别要注意水库高水位时的渗漏对地下水水位的影响。②钢管与混凝土垫层之间接触灌浆压力(若灌浆时采用钢管内临时支撑,则不考虑)。③浇筑混凝土时流态混凝土压力。为提高钢管管壁抗外压稳定能力,可采用加设加劲环、锚环等措施。此时加劲环管段因有混凝土约束,可按短柱受压公式校核。解决钢管抗外压稳定问题的另一措施是减小外荷载,如设置排水设施以降低地下水压力和减小流态混凝土的浇筑高度等。

地下埋管设计时,钢管与混凝土垫层之间的初始缝隙值的大小,对钢管承受内压的应力和抗外压的稳定有较大影响。尽管钢管与混凝土垫层之间经过了仔细的接触灌浆,一般还存在0.1~0.2mm的施工缝隙和0.5mm左右的冷缩缝隙。设计中需对具体工况进行缝隙值的计算。经研究,可采用膨胀性掺和料或干缩较小的混凝土,可减小钢管与混凝土以及混凝土与围岩间的施工缝隙。

地下埋管施工程序一般分4步:①水平段、斜井段岩石开挖。②将预制好的钢管段在洞中逐段定位、安装、焊接。③浇筑混凝土垫层。④进行各种压力灌浆。

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