地下埋管是我国大中型水电站建设中应用最广泛的一种引水管道型式,国外装机容量在1000MW以上的水电站中,采用地下埋管的占40%左右。这是因为与明钢管相比,地下埋管有一些突出的优点。
(1) 布置灵活方便
地下埋管由于在山体内部,管线位置选择较自由,与地面管线相比,一般可以缩短长度。在大多数情况下,地质条件优于地表,容易选择地质条件好的线路。在不易修建明钢管的地方,一般可以布置地下埋管。地下厂房一般全部或部分采用地下埋管。
另外,由于岩石力学和地下工程设计、施工技术的迅速发展,修建压力坚井和斜井的技术已经很成热,施工条件和费用在有的国家已开始优于地面管道。
(2) 钢管与围岩共同承担内水压力,从而可减小钢衬厚度。围岩分担内水压力的比例取决于岩石的性质。当岩石坚硬、完整时,围岩承担较大的内水压力,甚至承担全部内水压力,钢板只起防渗作用;特大容量、高水头的管道,HD值很大,采用明管技术难于实现,地下埋管就可能得以解决。当上覆岩石较薄(<3D),岩石质量不好时,设计中往往不考虑岩石的承载能力,但提高钢衬的允许应力。地下埋管的允许应力见本章第五节表3-5。
(3) 运行安全
地下埋管的运行不受外界条件影响,维护简单,围岩的极限承载能力一般很高,钢材又有良好的塑性,因此管道的超载能力很大。
当然,地下埋管也有一些缺点,如构造比较复杂,施工安装工序多,工艺要求较高,施工条件较差,会增加造价;由于地下埋管所承受的外压力较大,所以外压稳定问题突出等。
由于围岩承担了一部分荷载,管壁较薄,节省了钢材,但放空检修、施工期灌浆压力、水库蓄水后地下水(外水压力)很容易造成外压失稳破坏。国内外地下埋管破坏多数为外压失稳。
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