杨怀德
(国家电力公司成都勘测设计研究院,四川成都610072)
摘 要:介绍了波纹补偿器在红叶二级水电站压力钢管上应用的一些特点,以及波纹补偿器的设计、制造和安装的过程。
关键词:压力钢管;波纹补偿器;波纹管;红叶二级水电站
1前言
红叶二级水电站是岷江支流杂谷脑河规划开发的第二级电站,电站为低闸引水方式开发,地面厂房,装机3台,设计装机容量90MW。首部枢纽由泄洪闸、冲沙闸、右岸挡水坝及进水口等建筑物组成。引水隧洞布置在杂谷脑河左岸,全长7702.73m,为有压隧洞,设计引用流量73.29m3/s。调压井为开敞差动式,井筒呈圆形断面,内直径10.00m,井筒高75.30m,升管位于井筒中央,内径4.20m,高62.30m。压力管道为斜管埋藏式,采用联合供水方式,主管直径4.20m,支管直径2.00m,卜形岔管。主管下平段后半部、岔管段及支管段位于覆盖层上,采用沟埋管的型式。厂房置于河床沙卵石地基上,装有3台30MW水轮发电机组。
枢纽主体工程于2000年10月1日正式开工。2002年10月24日第一台机组投产发电。2002年12月底电站完建。
2压力管道区的地形地质情况
红叶二级水电站厂房布置于河谷左岸河床高漫滩上,地形平坦宽阔,后坡山体雄厚,谷坡整体稳定。从调压井至厂房相对高差约220m,地形陡峻相间,高程2121m以上地形坡度15°~30°,地表堆积5~10m的崩坡积块碎石土。中部谷坡陡峻,基岩裸露,坡度50°~80°;高程2018m以下为崩坡积块碎石层,坡度35°~40°,出露地层为三迭系上统侏倭组(T3Zh)变质砂岩与沙质板岩互层,岩层总体陡倾山内,无大断层通过。压力管道上平段和斜井段置于强卸荷带以下较完整的岩体中,多属Ⅲ~Ⅳ类围岩。下平段前半段穿过约35m宽的强卸荷带,受裂隙切割,岩体完整性差,属Ⅳ~Ⅴ类围岩。下平段后半段及岔管、支管段位于厂房后的河床漫滩上,覆盖层从上至下共分三层:第一层为现代河床上部冲积(alQ42)漂(块)卵石层,厚5~8m,结构较松散,局部架空;第二层为河流冲积(alQ41)砂卵(碎)砾石层,厚25~30m,总体结构较松散,局部架空;第三层为冰水堆积(fglQ3)的含砂土漂(块)卵(碎)石层,结构较紧密。压力管道围岩分类、覆盖层物理力学指标见表1、2。
3压力管道布置设计
压力管道采用一条主管通过两个岔管分为三条支管分别向厂房3台机组供水的布置方式。管道上平段、斜管段和下平段前半段埋设于岩石中,下平段后半段埋设于砂卵石中。主管直径4.20m,长334.15m,其中上平段长26.70m,斜管长148.44m,与水平夹角为53°,下平段长134.96m,支管内径由2.42m渐变至2.00m,与厂房内的蝶阀连接,最短支管22.85m,最长支管34.50m。由于厂房为地面式,厂房基础覆盖层深厚,压力管道下平段需跨越基岩和覆盖层的分界面,为适应覆盖层地基的不均匀沉降和温度变形,在主管跨越基岩与覆盖层分界处设主波纹管。厂房基础采用振冲碎石桩处理。压力管道岔管和支管段基础承载力能满足要求,不作处理,但考虑到支管和厂房之间可能的沉降差,在厂房上游墙的支管设支波纹管。