1引水管道工程概況拉西瓦水電站高壓引水管道按單管單機(jī)布置，共有6條，采用隧洞和地下埋管，設(shè)計(jì)管徑9.5m，單機(jī)引用流量380m3/s，管內(nèi)流速5.36m/s。設(shè)計(jì)靜水頭234.7m，最大水頭257.63m。引水管道分為上平段、上彎段、豎井段、下彎段、下水平段。其中上平段、上彎段和豎井段按隧洞設(shè)計(jì)，下彎段和下水平段按地下埋管設(shè)計(jì)。隧洞段鋼筋混凝土襯砌厚度1.0m，地下埋管段鋼板襯砌厚度為30～40mm。2#～6#管上平段包含水平轉(zhuǎn)彎段，轉(zhuǎn)彎半徑30m，轉(zhuǎn)角24.8°。上平段軸線高程分別為：1#和2#管2344.75m；3#和4#管2364.75m；5#和5#管2384.75m。下水平段軸線高程為2222.30m。1#管上彎段彎曲半徑26m，轉(zhuǎn)角90°，2#～6#上彎段彎曲半徑30m，轉(zhuǎn)角90°；下彎段彎曲半徑26m，轉(zhuǎn)角90°。1#管下水平段包含水平轉(zhuǎn)彎段,轉(zhuǎn)彎半徑26m,轉(zhuǎn)角25°。引水管道長(zhǎng)度見(jiàn)表1-1。表1-1 引水管道軸線長(zhǎng)度管號(hào) 剛襯 鋼筋混凝土襯砌段（m） 剛襯段（m） 管道長(zhǎng)度總計(jì)（m） 漸變段 上平段 上彎段 豎井段 合計(jì) 下彎段 下平段 合計(jì) 1 20 0 40.84 70.45 111.29 40.84 44.83 85.67 216.962 20 38.41 47.12 66.45 151.98 40.84 24.80 65.64 237.623 20 53.37 47.12 86.45 186.94 40.84 26.19 67.03 273.974 20 68.33 47.12 86.45 201.90 40.84 27.58 68.42 290.325 20 83.29 47.12 106.45 236.86 40.84 28.96 69.80 326.666 20 98.25 47.12 106.45 251.82 40.84 30.35 71.19 343.01合計(jì) 120.0 341.65 276.44 522.70 1140.79 245.04 182.71 427.75 1688.54引水管道垂直埋深130～440m，巖性均為花崗巖。巖體風(fēng)化輕微、無(wú)卸荷，嵌合緊密、完整性好，屬于Ⅰ～Ⅱ類(lèi)圍巖，局部地段與斷層交匯處有Ⅲ類(lèi)圍巖（少量）分布。構(gòu)造節(jié)理主要有NNW、NE兩組，傾角大于50°，相向傾斜，可形成不穩(wěn)定楔形體。斷層在引水管道處分布稀少，切入上平段、豎井段的主要是一組緩傾角斷層Hf8、HL32、Hf10等。原始地下水位高程2280m左右，由于巖體完整，透水性差，地下水以裂隙網(wǎng)絡(luò)形式滲流。2對(duì)目前引水管道設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)意見(jiàn)2.1豎井段的開(kāi)裂滲水問(wèn)題豎井段鋼筋混凝土襯砌按水工隧洞限裂設(shè)計(jì)，布置了大量的鋼筋，但是，只有混凝土開(kāi)裂后鋼筋才能起作用，混凝土開(kāi)裂前，大量的內(nèi)水壓力由混凝土承擔(dān)，而鋼筋應(yīng)力很小。拉西瓦工程引水管道的特點(diǎn)是管徑大，內(nèi)水壓力高，盡管?chē)鷰r承載力較高，混凝土的拉應(yīng)力仍然很高，混凝土襯砌的開(kāi)裂不可避免。目前，解決隧洞開(kāi)裂問(wèn)題主要思路是對(duì)混凝土襯砌施加預(yù)壓應(yīng)力，使隧洞充水時(shí)混凝土襯砌出現(xiàn)環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力或拉應(yīng)力小于混凝土允許拉應(yīng)力，使襯砌運(yùn)行中的工作狀態(tài)可以大大得到改善。常用的施加預(yù)應(yīng)力的方法有兩種，一種是對(duì)圍巖按特定要求進(jìn)行高壓固結(jié)灌漿，使混凝土襯砌處于受壓狀態(tài)，漿液凝固后，襯砌仍能保存一定的壓應(yīng)力，這種方法稱(chēng)為灌漿式預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌；另一種施加預(yù)應(yīng)力的方法是機(jī)械式張拉預(yù)應(yīng)力錨索，使其對(duì)襯砌產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，稱(chēng)為機(jī)械式預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌。廣州抽水蓄能電站曾耗資數(shù)百萬(wàn)元，對(duì)混凝土襯砌的管道進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，表明，對(duì)圍巖采用高壓灌漿技術(shù)，并不能在襯砌上產(chǎn)生均勻的預(yù)壓應(yīng)力，有的部位根本就沒(méi)有產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。所以這種預(yù)應(yīng)力灌漿技術(shù)并不十分可靠。1978年我國(guó)首次采用預(yù)應(yīng)力灌漿技術(shù)的湖南黃嶺水庫(kù)引水管道（管徑1.8m，水頭310m）實(shí)際運(yùn)行539天后就出現(xiàn)了管道爆裂事故，其最大灌漿壓力為2.55MPa。而其后在白山，廣蓄和天荒坪等大型工程中，由于圍巖本身?xiàng)l件較好，所以也取得了成功。拉西瓦的引水管道布置參考了二灘工程，據(jù)了解二灘工程的豎井段運(yùn)行中就出現(xiàn)過(guò)滲水事故，后來(lái)又進(jìn)行了高壓灌漿處理。拉西瓦廠房導(dǎo)洞開(kāi)挖中出現(xiàn)的塌方情況表明，緩傾角裂隙和陡傾角裂隙均較為發(fā)育。而豎井隧洞段的水平固結(jié)灌漿對(duì)緩傾角裂隙的效果可能不好。一旦出現(xiàn)豎井混凝土襯砌開(kāi)裂，高壓水就會(huì)直逼帷幕，如果帷幕存在薄弱環(huán)節(jié)，就會(huì)對(duì)地下廠房的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響，因?yàn)閺呢Q井到地下廠房?jī)H有55m，滲徑很短。2.2下彎段的抗外壓穩(wěn)定問(wèn)題豎井混凝土襯砌開(kāi)裂滲水，會(huì)導(dǎo)致地下水位升高，對(duì)下彎斷和下平段的鋼管的安全運(yùn)行產(chǎn)生威脅，管道放空時(shí)有可能出現(xiàn)外壓失穩(wěn)問(wèn)題。原設(shè)計(jì)對(duì)此有所考慮，在鋼管外設(shè)置了加勁環(huán)。但是，由于管徑太大，設(shè)置加勁環(huán)將會(huì)大量增加鋼板工程量。現(xiàn)對(duì)加勁環(huán)和管壁的臨界外水壓力復(fù)核計(jì)算如下：（1）加勁環(huán)的臨界外水壓力計(jì)算管徑r＝4.75m，如果取管壁厚度t＝40mm，加勁環(huán)間距l(xiāng)＝2m，加勁環(huán)高度h＝30cm，厚度a＝40mm。16Mn鋼板 ＝295N/mm2，計(jì)算公式如下： （2.2-1）上式中加勁環(huán)有效截面積AR計(jì)算公式如下： （2.2-2）將有關(guān)參數(shù)帶入式（2.2-2）中，求得AR＝40799.529mm2，將其帶入式（2.2-1）中，求得 ＝1.26 N/mm2，根據(jù)規(guī)范要求，取安全系數(shù)為1.8，則設(shè)計(jì)的臨界外水壓力 ＝0.71 N/mm2，相當(dāng)于71m水頭。（2）加勁環(huán)間管壁的臨界外水壓力計(jì)算加勁環(huán)間管壁的臨界外水壓力計(jì)算公式如下： （2.2-3）式中：n——最小臨界壓力的波數(shù)，由 估算，取近似的整數(shù)。經(jīng)計(jì)算，取n=14。將有關(guān)參數(shù)代入式（2.2-3），可求得臨界外壓 。安全系數(shù)為1.8，則設(shè)計(jì)的加勁環(huán)間管壁的臨界外水壓力為1.84N/mm2，相當(dāng)于184m水頭。上述計(jì)算表明，如果考慮到所采取的排水措施的可靠程度，對(duì)外水壓力予以折減，則加勁環(huán)間管壁的抗外壓?jiǎn)栴}能滿足要求，但是，加勁環(huán)抗外壓尚不滿足要求，需要對(duì)上述加勁環(huán)尺寸進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后加勁環(huán)的間距為100cm，加勁環(huán)高度h=40cm，厚度a=5cm，計(jì)算的臨界外水壓力 ＝2.9 N/mm2，考慮1.8的安全系數(shù)，則設(shè)計(jì)的臨界外水壓力 ＝1.61 N/mm2，則相當(dāng)于161m水頭。這樣 ，僅加勁環(huán)一項(xiàng)需要的用鋼量為2087t，如果在加上管壁的用鋼量4008t，則總用鋼量將達(dá)到6095t，將比原初設(shè)報(bào)告中的鋼材量4147t增加1948t，投資增加2254.9萬(wàn)元。3引水管道設(shè)計(jì)的改進(jìn)建議拉西瓦高壓引水管道設(shè)計(jì)面臨的兩大問(wèn)題是鋼筋混凝土襯砌段的開(kāi)裂滲水問(wèn)題和鋼襯段的抗外壓穩(wěn)定問(wèn)題。這兩大問(wèn)題解決不好，將對(duì)壓力管道和地下廠房的安全運(yùn)行流下隱患。要很好地解決這兩大問(wèn)題，又不能增加工程投資，只有大膽采用新技術(shù)。其實(shí)，壓力隧洞開(kāi)裂滲水和地下埋管抗外壓穩(wěn)定是目前水電站壓力管道所面臨的共同問(wèn)題。為了解決高水頭大直徑地下高壓引水管道設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，我們提出了雙層混凝土鋼板防滲地下高壓輸水管道技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)雙層管），將傳統(tǒng)的隧洞技術(shù)和地下埋管技術(shù)結(jié)合起來(lái)，既保證了工程運(yùn)行的安全可靠，又能大幅度降低工程投資，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目的。3.1雙層管的基本原理目前，地下輸水管道發(fā)展中遇到了一些急待解決的問(wèn)題。在混凝土襯砌的隧洞段，其防滲問(wèn)題很難解決，在高水頭內(nèi)壓作用下，混凝土襯砌必然開(kāi)裂而產(chǎn)生內(nèi)水外滲，使外水壓力升高，當(dāng)隧洞放空時(shí)，使混凝土襯砌遭到破壞。同時(shí)，內(nèi)水外滲還可能造成圍巖抗剪參數(shù)降低、軟化及邊坡失穩(wěn)等一系列問(wèn)題，類(lèi)似的工程實(shí)例很多。有些工程為了防止出現(xiàn)過(guò)大外水壓力，設(shè)置內(nèi)外水相通的排水孔，但其滲水量難以控制，且外壓削減也不可靠。而對(duì)于鋼板襯砌的地下埋管段，雖然防滲問(wèn)題解決了，但是，鋼管的抗外壓?jiǎn)栴}卻十分突出，如美國(guó)的巴斯康蒂抽水蓄能電站，我國(guó)的綠水河電站和六盤(pán)水響水電站等工程，均發(fā)生了外壓失穩(wěn)的嚴(yán)重事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。地下埋管的管壁厚度一般由外水壓力控制，由于鋼管是薄壁結(jié)構(gòu)，其抗外壓能力較差，所以按抗外壓設(shè)計(jì)時(shí)，其管壁往往較厚。有時(shí)還要采用加勁環(huán)，不僅影響了混凝土的澆筑質(zhì)量，而且還加大了開(kāi)挖洞徑。管壁加大后不僅材料用量增加，而且焊接工藝要求提高，因此增加了工程投資。根據(jù)工程實(shí)例，在內(nèi)水壓力作用下的鋼管的實(shí)際應(yīng)力并不高，說(shuō)明鋼管的作用未能充分發(fā)揮。雙層管就是在這種背景下提出來(lái)的，其優(yōu)點(diǎn)是能合理地發(fā)揮每種材料的長(zhǎng)處，避免了其短處。鋼管的長(zhǎng)處是防滲性能好，短處是抗外壓能力差，而混凝土的抗外壓能力較好，但其防滲性能差，一般情況下，地下引水管道的圍巖較好，大部分內(nèi)水壓力通過(guò)混凝土襯砌傳給圍巖承擔(dān)。雙層管由四種材料組成，分別為：內(nèi)層鋼筋混凝土、鋼管、外層混凝土、圍巖。能承擔(dān)三種力和滿足一種要求的四種作用，分別為：內(nèi)水壓力、山巖壓力、外水壓力、防滲要求。所以鋼板主要用來(lái)起防滲作用，因而其厚度可大大減薄，內(nèi)層鋼筋混凝土主要起抗外水壓力作用，外層混凝土和鋼管，內(nèi)層混凝土一起承擔(dān)山巖壓力，圍巖主要承擔(dān)內(nèi)水壓力。雙層管結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)剖面見(jiàn)圖3-1。鋼管和內(nèi)層鋼筋混凝土采用預(yù)制辦法施工，在鋼管加工廠制作。預(yù)制管在洞內(nèi)組裝，然后用泵管澆筑外圈混凝土。3.2雙層管的設(shè)計(jì)3.2.1承擔(dān)內(nèi)水壓力設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力大部分由圍巖承擔(dān)，小部分由鋼管承擔(dān)。鋼管承擔(dān)內(nèi)壓比 按下是式計(jì)算：當(dāng)鋼管工作在彈性狀態(tài)時(shí)， （3.2-1）當(dāng)鋼管工作在塑性狀態(tài)時(shí)， （3.2-2）令鋼管工作在彈性階段時(shí)圍巖的最低的單位抗力系數(shù)為 ，鋼管在塑性屈服平臺(tái)工作時(shí)的圍巖最低彈性抗力系數(shù)為 ，計(jì)算公式如下： （3.2-3） （3.2-4）式中： ——鋼管應(yīng)力（ ）； ——鋼管壁厚（ ）； ——設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力（ ）； ——鋼管內(nèi)半徑（ ）；——鋼板屈服點(diǎn)（ ）； ——圍巖承擔(dān)內(nèi)壓比；——鋼管與外圈混凝土之間的縫隙值（ ）。（1）當(dāng)實(shí)際工程 時(shí)，鋼管工作在彈性狀態(tài)，環(huán)向應(yīng)力： （3.2-5）圍巖分擔(dān)內(nèi)壓比率： （3.2-6）（2）當(dāng)實(shí)際工程 時(shí)，鋼管應(yīng)力處于塑性屈服平臺(tái)，鋼管應(yīng)力等于鋼材屈服點(diǎn)。圍巖分擔(dān)內(nèi)壓比率： （3.2-7）（3）當(dāng)實(shí)際工程 ，說(shuō)明圍巖地質(zhì)條件太差，需要通過(guò)固結(jié)灌漿來(lái)提高 值。上述計(jì)算中未考慮預(yù)制管鋼筋承擔(dān)內(nèi)水壓力的作用，實(shí)際上盡管承受內(nèi)水壓力時(shí)預(yù)制管混凝土要開(kāi)裂，但鋼筋仍能承擔(dān)部分內(nèi)水壓力。上述計(jì)算公式中未考慮，是將其作為一種安全儲(chǔ)備。3.2.2抗外壓設(shè)計(jì)假設(shè)外圈現(xiàn)澆混凝土已經(jīng)裂穿，外水壓力直接作用在鋼板上，外水壓力完全由內(nèi)層預(yù)制管承擔(dān)。預(yù)制管按構(gòu)造要求配筋，管壁混凝土厚度和鋼板厚度根據(jù)抗外壓穩(wěn)定計(jì)算確定，預(yù)制管混凝土標(biāo)號(hào)采用C50?C60。對(duì)于光面管可采用結(jié)構(gòu)力學(xué)公式計(jì)算臨界外水壓力，按拱頂

土工膜是一種以高分子聚合物為基本原料的防水阻隔型材料。主要分為： 低密度聚乙烯LDPE土工膜、高密度聚乙烯HDPE土工膜和EVA土工膜。1.幅寬、厚度規(guī)格齊全。2.具有優(yōu)良的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能及優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能。3.優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能。4.具有較大的使用溫度范圍和較長(zhǎng)的使用壽命。5.使用于垃圾填埋場(chǎng)、尾礦儲(chǔ)存場(chǎng)、渠道防滲、堤壩防滲及地鐵工程等。

和兩腰混凝土裂穿后形成的三鉸拱計(jì)算，彈性失穩(wěn)的計(jì)算公式如下： （3.2-8）如果計(jì)算中不考慮鋼管和鋼筋抗外壓的作用，則計(jì)算公式為： （3.2-9）式中： ——臨界外水壓力( );——混凝土彈性模量( );——鋼板和鋼筋混凝土組合截面對(duì)形心慣性距( );——鋼管外半徑( );L——沿管軸方向單位長(zhǎng)度( );——預(yù)制管混凝土厚度( )。在外水壓力作用下，預(yù)制管管壁受壓，外水壓力由鋼板、鋼筋混凝土組合截面承擔(dān)，當(dāng)壓應(yīng)力超過(guò)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，將發(fā)生塑性失穩(wěn)，計(jì)算公式如下: （3.2-10） （3.2-11）式中： ——混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值( );——預(yù)制管內(nèi)半徑( )。設(shè)計(jì)時(shí)，先初步設(shè)定預(yù)制管的混凝土壁厚 和鋼管壁厚t， 一般為15～25cm左右，管徑較大時(shí)可選用大值。t一般取6～10cm，選用Q235，C、D級(jí)鋼。若抗計(jì)算結(jié)果不滿足要求，則調(diào)整 和t，直至滿足抗外壓要求。由于雙層管抗?jié)B性較好，所以，外水壓力可按考慮水庫(kù)繞滲后的地下水位線確定，為了保證結(jié)構(gòu)安全，計(jì)算時(shí)可考慮一定的安全系數(shù)。4拉西瓦電站引水管道采用雙層管方案設(shè)計(jì)拉西瓦水電站引水管道設(shè)計(jì)水頭高，管徑大，管道抗外壓穩(wěn)定問(wèn)題突出，但是圍巖承載力高，所以采用雙層管技術(shù)是適宜的。4.1 雙層管方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1.1 斷面設(shè)計(jì)根據(jù)基本資料，初步選定雙層管斷面的主要尺寸為：鋼板鋼筋混凝土預(yù)制管內(nèi)徑9.5m，預(yù)制管混凝土厚度30cm，混凝土標(biāo)號(hào)C60，鋼管壁厚10mm，開(kāi)挖洞徑10.1m，現(xiàn)澆部分混凝土厚度20cm，采用二級(jí)配混凝土。預(yù)制管按構(gòu)造配筋，縱向架立筋Φ10@25cm，環(huán)向鋼筋Φ12@20cm，均為Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋。豎井段采用圓形斷面，上下平管段和上下彎管段采用馬蹄形斷面，見(jiàn)圖4.1-1。4.1.2臨界外水壓力計(jì)算將以下基本參數(shù) =3.5×104N/mm2， =300mm， =5060mm， =4750mm，帶入公式（3.2-8）可求出臨界外壓力， =2.91N/mm2，再按式（3.2-10）進(jìn)行強(qiáng)度復(fù)核，求出滿足強(qiáng)度要求的 ， =2.38N/mm2，取兩個(gè)臨界外壓的小值，考慮安全系數(shù)取1.2，即設(shè)計(jì)允許的 =1.98N/mm2，相當(dāng)于198m水頭。由于地下埋管基本都位于帷幕以前，地下水位可按正常運(yùn)行庫(kù)水位考慮，取外水壓力水頭為230m，根據(jù)圍巖透水性，可對(duì)外水壓力進(jìn)行適當(dāng)折減，取折減系數(shù)為0.8，則實(shí)際的外水壓力為184m水頭。所以采用雙層管斷面設(shè)計(jì)能滿足抗外壓要求。4.1.3承擔(dān)內(nèi)水壓力計(jì)算將已知參數(shù)內(nèi)水壓力 =2.58N/mm2，縫隙值 =1mm，鋼管壁厚t=10mm，Q235鋼板屈服點(diǎn) =235N/mm2，彈模 =2.1×105N/mm2，鋼管內(nèi)半徑 =5050mm，帶入（3.2-3），求得 =2.30N/mm3=230kg/cm3， = 0.128N/mm3=12.8kg/cm3。根據(jù)地質(zhì)資料，Ⅰ類(lèi)圍巖 ?200 kg/cm3，Ⅱ類(lèi)圍巖120kg/cm3? ? 200kg/cm3，Ⅲ類(lèi)圍巖40kg/cm3? ?120kg/cm3，地下埋管段基本為Ⅰ～Ⅱ圍巖，參考國(guó)內(nèi)的其他工程，確定圍巖的單位彈性抗力值為 =200kg/cm3，可見(jiàn)滿足 的條件，所以鋼管應(yīng)力處于塑性屈服平臺(tái)，鋼管應(yīng)力等于鋼材屈服點(diǎn)，即鋼管工作在塑性狀態(tài)。鋼板分擔(dān)內(nèi)壓比 =0.18，圍巖分擔(dān)內(nèi)壓比為0.82，鋼管的徑向變位可按下式計(jì)算， ，=6.34mm，如果在預(yù)制管道混凝土管壁預(yù)設(shè)8條縱向裂縫，則預(yù)制管最大裂縫寬度為 =4.9mm。4.1.4構(gòu)造設(shè)計(jì)雙層管的構(gòu)造設(shè)計(jì)包括預(yù)制管節(jié)接頭設(shè)計(jì)和裂縫處鋼筋防銹設(shè)計(jì)。預(yù)制管管節(jié)接頭的設(shè)計(jì)見(jiàn)圖4.1-1，圖中尺寸單位為mm。預(yù)制管混凝土沿環(huán)向設(shè)置8條縱向誘導(dǎo)縫，當(dāng)管道承受內(nèi)水壓力作用時(shí)，就會(huì)沿這些誘導(dǎo)縫產(chǎn)生縱向裂縫，避免預(yù)制管無(wú)序開(kāi)裂，設(shè)縫處環(huán)向鋼筋表面涂刷環(huán)氧材料，以防裂縫處鋼筋銹蝕。涂刷長(zhǎng)度為60cm。鋼筋涂刷可在鋼筋籠制作完成后進(jìn)行。4.1.5雙層管方案工程量計(jì)算（1）石方洞挖豎井管段總長(zhǎng)度522.7m，圓形斷面面積為80.12m2，體積為4.24萬(wàn)m3。平管段和彎管段總長(zhǎng)度1165.84m，馬蹄形斷面積為92.81m2，體積為10.82萬(wàn)m3。合計(jì)為15.06萬(wàn)m3。（2）預(yù)制混凝土C50管道總長(zhǎng)度1688.54m，預(yù)制管斷面積為9.23m2，預(yù)制管混凝土體積為1.56萬(wàn)m3。（3）現(xiàn)澆混凝土C25豎井管段總長(zhǎng)度522.7m，現(xiàn)澆混凝土斷面積為6.47 m2，現(xiàn)澆混凝土體積0.34萬(wàn)m3。平管段長(zhǎng)度1165.84m，馬蹄形斷面現(xiàn)澆混凝土面積為12.69m2，現(xiàn)澆混凝土體積1.48萬(wàn)m3。現(xiàn)澆混凝土總計(jì)1.82萬(wàn)m3。（4）鋼筋雙層管僅在預(yù)制管內(nèi)有鋼筋，現(xiàn)澆混凝土不配鋼筋。環(huán)向鋼筋（Ⅱ級(jí)）直徑12mm，每m布置5根，彎曲半徑4790mm，單根長(zhǎng)30.09m，考慮20cm的搭接長(zhǎng)度，單根鋼筋總長(zhǎng)度為30.29m。環(huán)向鋼筋總長(zhǎng)度為1688.54×30.29×5=255729.4m，每m鋼筋重量為0.88kg，環(huán)向鋼筋總重量為225041.86kg=225t。縱向鋼筋（Ⅱ級(jí)）直徑10mm，環(huán)向布置120根，每m管道鋼筋長(zhǎng)度120m，縱向鋼筋總長(zhǎng)度1688.54m×120=202624.8m，單位重量0.62kg/m，縱向鋼筋總重量125627.4kg= 125.6t。鋼筋總重量合計(jì)為350.6t。（5）鋼板初步按每節(jié)預(yù)制管長(zhǎng)度4m考慮，共有107節(jié)預(yù)制管。1）鋼管管壁，半徑5.05m，壁厚10mm，截面積每m鋼管截面積為0.317m2，重量為2.49t，鋼板總重量為4204.54t。2）端部圓環(huán)每個(gè)斷部圓環(huán)的面積為9.24m2，厚度為6mm，重量為0.43t，每個(gè)預(yù)制管節(jié)兩個(gè)端部圓環(huán)，所以1688個(gè)端部圓環(huán)總重量為726.09t。3）端部護(hù)圈端部護(hù)圈的截面積為 =0.179m2，單個(gè)端部護(hù)圈的體積為 =0.00895 m3，重量為0.07t，所以1688個(gè)端部護(hù)圈總重量為1688.16t。4）承口護(hù)圈單個(gè)承口護(hù)圈的體積為 =0.0317 m3，重量為0.25t，所以844個(gè)承口護(hù)圈的重量為211t。鋼板總重量合計(jì)為：5259.83t。（6）隨機(jī)錨桿平管段和上、下彎管段布置隨機(jī)錨桿按每4m一個(gè)斷面，每個(gè)斷面布置8根考慮，1165.84共9327根φ25,長(zhǎng)度6m的錨桿。（7）回填灌漿回填灌漿僅在平管段進(jìn)行，按頂部120°范圍，總面積為0.77萬(wàn)m2。（8）鋼板粘結(jié)劑鋼板粘結(jié)劑用在雙層管接頭連接部位是一種保險(xiǎn)措施，厚度3mm，總體積為 =15.6m3。4.2雙層管方案與原方案投資對(duì)比分析4.2.1工程量匯總雙層管方案與原方案工程量見(jiàn)表4.2-1。表4.2-1 工程量及投資估算匯總表序號(hào) 項(xiàng) 目 工程量匯總 綜合單價(jià)（元） 投資估算（萬(wàn)元） 原方案 雙層管方案 原方案 雙層管方案1 石方洞挖（萬(wàn)m3） 18.98 15.06 120.27 2282.72 1811.272 預(yù)制混凝土C60（萬(wàn)m3） 0.0 1.56 500.0 0.00 780.003 洞內(nèi)現(xiàn)澆混凝土C25（萬(wàn)m3） 6.08 1.82 672.84 4090.87 1224.574 鋼筋（t） 8169 350.68 5416.17 4424.47 189.935 鋼板（t） 6095 5259.83 11575.56 7055.30 6088.556 錨桿（根） 9327 9327 269.94 251.77 251.777 固結(jié)灌漿（萬(wàn)m） 5.92 0 499.87 2959.23 0.008 回填灌漿（萬(wàn)m2） 1.19 0.77 113.81 135.43 87.639 鋼板粘接劑（m3） 15.6 50000.0 0.00 78.0010 接觸灌漿（萬(wàn)m2） 0.3164 127.14 40.23 專(zhuān)利使用費(fèi) 另計(jì) 合計(jì) 21240.02 10511.72注：1.專(zhuān)利使用費(fèi)參考慣例按節(jié)約投資雙方協(xié)商。 2.經(jīng)復(fù)核計(jì)算，對(duì)原方案的部分工程量進(jìn)行了調(diào)整，如洞內(nèi)現(xiàn)澆混凝土原為5.8萬(wàn)m3，經(jīng)復(fù)核后調(diào)整為6.08萬(wàn)m3；鋼板重量原為4147t，經(jīng)復(fù)核后發(fā)現(xiàn)未計(jì)入加勁環(huán)工程量，調(diào)整后為6095t；錨桿量原為6722根，經(jīng)復(fù)核后調(diào)整為9327根。4.2.2投資對(duì)比本次投資估算采用了拉西瓦初設(shè)概算審定批準(zhǔn)的單價(jià)，采用雙層管的總投資為10511.72萬(wàn)元，而采用原設(shè)計(jì)地下埋管方案的總投資為21240.02萬(wàn)元。采用雙層管投資節(jié)約10728.3萬(wàn)元，可見(jiàn)經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。上述僅簡(jiǎn)單根據(jù)工程量，進(jìn)行了投資對(duì)比，其實(shí)雙層管采用的Q235鋼，不論材料費(fèi)還是加工費(fèi)單價(jià)均要大大低于原方案地下埋管。而且還可節(jié)約管道的防腐費(fèi)用。此外，雙層管技術(shù)在工期上也有優(yōu)勢(shì)，工程質(zhì)量更容易得到保證，由于解決了防滲和抗外壓?jiǎn)栴}，工程運(yùn)行的安全性和可靠性得到了提高。4.3雙層管的施工技術(shù)雙層管施工技術(shù)包括預(yù)制管的生產(chǎn)、預(yù)制管的運(yùn)輸、預(yù)制管的安裝（就位、調(diào)整、環(huán)縫施焊）、現(xiàn)澆混凝土施工、回填灌漿等。預(yù)制管的生產(chǎn)可在鋼管加工廠進(jìn)行。預(yù)制管鋼管的生產(chǎn)與普通鋼管的生產(chǎn)沒(méi)有區(qū)別，也要進(jìn)行焊縫檢查。預(yù)制管在加工廠制作，可以保證質(zhì)量，降低造價(jià)。每節(jié)預(yù)制管的重量為45t，因此管節(jié)的吊裝和運(yùn)輸需要采用噸位較大的設(shè)備，目前也是能解決的。中國(guó)北方重型汽車(chē)有限公司生產(chǎn)的3308E自卸汽車(chē)的最大載重量為50t，車(chē)廂尺寸也適合裝載管節(jié)。50t的汽車(chē)吊和卷?yè)P(yáng)機(jī)也是水電工程中常用的設(shè)備。洞內(nèi)運(yùn)輸設(shè)備也不存在問(wèn)題，在太原引黃工程PCCP管道洞內(nèi)施工中采用了由太原起重機(jī)廠生產(chǎn)的管節(jié)運(yùn)輸安裝車(chē)輛——插管車(chē)，使用很方便，效率很高。引黃工程PCCP管道的管徑為3m，管節(jié)長(zhǎng)度為5m，重量為25t。據(jù)我們現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，每天分兩班施工，一班可安裝14～15節(jié)，及70～75m。這個(gè)進(jìn)度要遠(yuǎn)高于一般的壓力鋼管的施工進(jìn)度。對(duì)縮短工期，提前發(fā)電是十分有利的。現(xiàn)將我們對(duì)PCCP管道洞內(nèi)安裝技術(shù)調(diào)研的結(jié)果介紹如下：（1）管道安裝前，先要在隧洞底部澆筑一層混凝土，一方面起找平作用，另一方面安裝軌道預(yù)埋件，隨后安裝軌道。（2）管節(jié)運(yùn)輸?shù)揭呀?jīng)安裝好的管段附近時(shí)，將膠皮輪伸入已安裝好的管道內(nèi)，然后用液壓裝置放下膠皮輪，升起鋼輪，以便管道接頭能夠?qū)印３锌诤筒蹇趯?duì)接時(shí)在插口端涂抹一種潤(rùn)滑油，以便減小插管時(shí)的摩擦力。在管道對(duì)口過(guò)程中，需要從管頂和管腰三處用鋼尺測(cè)量距離，以便調(diào)整管道的方向。經(jīng)詢(xún)問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)施工人員，管節(jié)安裝允許偏差為50mm，實(shí)際安裝中，控制在15mm左右。（3）預(yù)制管外的混凝土澆筑采用混凝土泵，混凝土骨料的最大粒徑為20mm。混凝土澆筑分段處用混凝土預(yù)制塊砌筑的墻做堵頭。對(duì)現(xiàn)澆混凝土沒(méi)有進(jìn)行固結(jié)灌漿和接觸灌漿。雙層管施工可借鑒PCCP洞內(nèi)施工技術(shù)，平管段和上下彎管段采用插管車(chē)。豎井段安裝時(shí)，可在上彎段擴(kuò)挖后布置吊車(chē)梁和卷?yè)P(yáng)機(jī)，自下而上，逐節(jié)調(diào)運(yùn)安裝。5結(jié)語(yǔ)建議書(shū)從設(shè)計(jì)、施工、以及投資等方面對(duì)拉西瓦水電站高壓引水管道原設(shè)計(jì)方案存在的問(wèn)題提出了意見(jiàn)和建議，應(yīng)該吸取二灘工程豎井段滲水事故的教訓(xùn)，重視壓力管道的安全性和經(jīng)濟(jì)性。只有采用雙層管技術(shù)才能達(dá)到提高工程安全度和節(jié)約投資的目的。雙層管是一項(xiàng)獲得國(guó)家專(zhuān)利的新技術(shù)，經(jīng)國(guó)內(nèi)壓力管道技術(shù)專(zhuān)家的共同努力，該技術(shù)在理論上是成熟的，設(shè)計(jì)方法是可靠的，施工技術(shù)上是有保證的，如能在拉西瓦電站使用，將會(huì)提高工程的安全度、簡(jiǎn)化施工程序，降低工程投資，降低糙率系數(shù)（現(xiàn)澆混凝土的糙率系數(shù)為0.014，預(yù)制管的糙率系數(shù)可達(dá)到0.011，而鋼管的糙率系數(shù)為0.012），減小水頭損失，取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益（節(jié)約管道投資10728.3萬(wàn)元，占管道總投資的50.5％）。雙層管技術(shù)目前已在國(guó)內(nèi)號(hào)稱(chēng)亞洲第一井的四川福堂水電站調(diào)壓井采用，其調(diào)壓井高度110m，內(nèi)徑27m，內(nèi)圈混凝土厚度60cm，外圈（靠近巖石側(cè)）混凝土厚度140cm，HD值達(dá)到了2970m2,該值大于拉西瓦水電站高壓引水管道的2451 m2。由于其管徑太大，內(nèi)外圈的混凝土均采用了現(xiàn)澆方式施工。國(guó)外采用雙層管技術(shù)的工程有奧地利的霍斯林電站的斜井段，設(shè)計(jì)最大水頭744m，管徑3.65m，HD值達(dá)到2715.6 m2。鋼板鋼筋混凝土預(yù)制管內(nèi)徑3.65m，預(yù)制管混凝土厚度18cm，鋼管壁厚6mm，預(yù)制管強(qiáng)度等級(jí)相當(dāng)于C40。現(xiàn)澆混凝土厚度9cm。該工程于上世紀(jì)80年代建成，目前運(yùn)行正常。雙層管是一種很有前途的技術(shù)，大規(guī)模推廣使用后，將使我國(guó)的壓力管道技術(shù)產(chǎn)生革命性的變化。目前國(guó)內(nèi)的惠州抽水蓄能電站、四川寶興水電站都在進(jìn)行雙層管的技術(shù)論證工作。根據(jù)拉西瓦工程的進(jìn)展情況，開(kāi)展一些采用雙層管的研究論證工作完全有時(shí)間。主要是開(kāi)展一些現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，其目的有兩個(gè)：一是檢驗(yàn)雙層管抗外壓和承擔(dān)內(nèi)水壓力的可靠程度；二是實(shí)測(cè)有關(guān)巖石參數(shù)。研究工作可以由建設(shè)部牽頭，在明年引水管道招標(biāo)前完成，最后將邀請(qǐng)目前國(guó)內(nèi)一流的壓力管道技術(shù)專(zhuān)家在拉西瓦現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鑒定。根據(jù)試驗(yàn)成果進(jìn)行雙層管詳細(xì)設(shè)計(jì)。