抽水蓄能电站引水钢岔管设计及施工技术要点分析

抽水蓄能电站引水钢岔管设计及施工技术要点分析

张娆

张娆

中国水利水电第一工程局有限公司长春

摘要：近年来，我国在水电工程方面投入的力度较大，很多地区都在积极的修建抽水蓄能电站，并且取得了较好的成就。从客观的角度来分析，抽水蓄能电站的修建过程中，钢岔管的设计，是一个非常重要的组成部分，这不仅关系到抽水蓄能电站的运行效果，同时对日后的维护，也具有较大的影响。因此，在今后的钢岔管设计过程中，必须根据当地的条件限制来决定，同时在施工技术要点方面，要充分的掌握，不能出现任何的安全隐患。

关键词：抽水蓄能电站；钢岔管；设计；技术

面对国内电力需求的攀升，抽水蓄能电站的修建速度和修建数量，均有一定的提升，这对国内供电的情况有了一定的缓解，但也在某些程度上，提高了施工的要求。我们在抽水蓄能电站的施工过程中，质量是最重要的指标，其次才能追求速度的提升。供水系统及废水处理系统当中，钢岔管的设计和施工，是业界近年来讨论的重要内容，提出的设计方法和施工技术，也在不断的进行优化处理，很多方面都实现了技术的进步。在此，本文主要针对抽水蓄能电站，讨论钢岔管的设计及施工要点。

一、工程概况

抽水蓄能电站钢岔管的设计和施工，需结合具体工程来进行讨论和分析。本次研究中，选择某地区抽水蓄能电站为例，该电站具体情况如下：工程总装机规模1500MW，单机容量250MW，共安装6台机组，额定水头259.000m，单机发电时最大引用流量110.9m3/s，单机抽水时最大引用流量101.6m3/s。上水库正常蓄水位291.00m，死水位254.00m；下水库正常蓄水位19.00m，死水位0.00m。引水系统采用1洞3机布置方式，由上水库进（出）水口、2条引水主洞、4个“Y”形钢岔管、6条引水支管组成。尾水系统由6条尾水支洞、4个“Y”形钢岔管、2条尾水主洞、2个阻抗式尾水调压室及下水库出（进）水口等建筑物组成。引水钢岔管为地下埋藏式内加强月牙肋岔管，布置区山体雄厚，最小埋深约300m，岩体自重与内水压力之比为2.0～2.2，岔管部位具有足够的埋置深度。钻孔揭露岔管布置区岩体完整性差，存在多处节理密集带和断层破碎带，预测以Ⅳ类围岩为主。

二、抽水蓄能电站钢岔管设计

供水系统及废水处理系统当中钢岔管的设计，是抽水蓄能电站的核心组成部分，其在很多方面都表现出了较大的积极作用。但该项内容的设计，需要考虑到较多的情况，不能随意的进行设计，而是要从客观实际出发，确保供水系统及废水处理系统当中钢岔管的功能可以全部的实现。

首先，在岔管的布置当中，必须结合当地的一些实际情况完成基本的布置，包括地形条件、地质条件、厂房输水系统等等。岔管本身要长时间的运行，因此在特性方面，必须具备较强的受力特性，岔管在水利特性方面也要表现的较为突出。供水系统及废水处理系统当中钢岔管的具体布置，可将其划分为对称布置和非对称布置两种。在本次的工程当中，选择的布置方法为非对称布置，优势在于，不仅在岔管内部的水流较为流畅，同时水头的损失是比较小的。另一方面，为进一步配合工程的建设和运营，将岔管的布置方式，优化为对称加弯管的布置形式。

其次，在管径设计方面，依然要考虑到较多的情况，对于钢岔管而言，管径的大小设计，将会对岔管的管壁和肋板的厚度，造成比较大的影响，针对岔管的水头损失，也会产生一定的影响。为此，在实际的岔管管径设计当中，原定的主管管径为8.5m，但在测试过程中，发现管内的流速仅为5.86m/s，并未取得理想的效果。经过大量的测试和分析，发现应将管径有所减小。当岔管的管径缩小后，结构所需要的钢板会表现为变薄的状态，钢材的用量也会不断的减少，整体上的施工难度并不高，符合客观的需求。但是，这样的方法在实施后，将会对岔管段的水头损失，造成增加的情况。在考虑到多项因素的作用和影响后，认为将岔主管管径，设定在7.0m时，可取得最佳的工作效果。

第三，体形设计。抽水蓄能电站的运营是是长久的，不可能在运营后反复的维护。而钢岔管作为核心的部分，其体形的设计，必须高度符合将来的发展，要为拓展工作提供较多的帮助。在体形设计当中，分岔管是比较重要的部分，其主要是一种由薄壳和刚度相对较大的加强梁所组成的，是一种比较复杂的空间组合结构。该结构在受力状态方面，表现较为复杂。所以，体形方面的设计，理想的岔管必须具备较好的受力状态，在水头损失方面应有所降低，避免对今后的工作造成影响。另一方面，体形设计的过程中，需针对分岔角、扩大率、肋宽比等指标，进行详细的讨论，减少误差，提高精度。

三、施工技术要点

抽水蓄能电站在目前受到了国家的高度重视，很多方面都会对今后的社会建设产生影响。供水系统及废水处理系统当中钢岔管的设计工作在完成后，具体的施工技术要点，也要进行深入的分析，否则无法确保理论与实践具有高度的符合性。第一，在运输工作当中，必须按照稳妥的原则来施工。钢岔管的运输工作，应经过进厂交通洞、引水下平段施工支洞，有效的运送到具体的安装部位。通过使用该方案，能够将岔管的运输工作，实现水平运输，总体上是比较安全可靠的，基本上不会影响总体工程的进度情况。第二，岔管的焊接工作是必须引起注意的。施工当中，有很多工作仅仅需要按部就班就可得到理想效果。但在焊后的热处理、焊缝的探伤、焊接残余应力的消除等方面，必须结合多项条件来完成。例如，在焊缝的工作中，需经过100%的超声波进行检测分析，针对所有的焊缝“丁”字接头，进行X射线的检查，如果发现任何的问题，均要有效解决，并反复检查，避免造成安全隐患。

总结

本文对抽水蓄能电站钢岔管的设计及施工技术要点展开分析，从客观的角度来看，现阶段的抽水蓄能电站在建设过程中，钢岔管的设计基本上可获得理想的效果，多项工作均按照正确的原则和规范来执行，所获得的效果是值得肯定的。今后，应针对不同地区，选择差异化的设计方法，提高施工技术水平，创造出更大的效益。

参考文献：

[1]冯艳，胡旺兴.溧阳抽水蓄能电站引水钢岔管水力特性研究[J].水利水电技术，2014，02：119-122+125.

[2]宁永升，胡育林，胡旺兴，胡林江.溧阳抽水蓄能电站枢纽布置设计[J].水力发电，2013，03：29-31.

[3]蒋磊，孟江波，祁书文.厦门抽水蓄能电站对称Y型月牙肋钢岔管缝隙值及单位弹抗敏感性分析[J].水电能源科学，2014，12：154-157.

[4]王槐，邱树先，伍鹤皋.蟠龙抽水蓄能电站月牙肋钢岔管结构与水力特性研究[J].水力发电，2015，01：35-38.

[5]李可，曹耀东.惠州抽水蓄能电站高压钢筋混凝土岔管施工介绍[J].云南水力发电，2010，05：108-112.