波紋管伸縮節(jié)在俄垤水庫通走佛倒虹吸的應(yīng)用

張繼武

（云南省紅河州水利水電勘察設(shè)計(jì)研究院 云南 蒙自 661100 ）         

[摘 要]本文介紹了波紋管伸縮節(jié)在俄垤水庫通走佛倒虹吸的應(yīng)用，波紋管伸縮節(jié)解決了傳統(tǒng)伸縮節(jié)存在的不足，消除了鋼管道跑、冒、漏現(xiàn)象，保證了工程質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]紅河縣俄垤水庫；倒虹吸鋼管；波文管伸縮節(jié)

紅河縣俄垤水庫位于縣城以南55km的寶華鄉(xiāng)俄垤村。水庫總庫容3010萬m3、設(shè)計(jì)灌溉面積3751hm2。通走佛倒虹吸是俄垤水庫續(xù)建配套工程，全長2005m，設(shè)計(jì)流量0.3m3/s，*大壓力水頭570m，軸線傾角0°～75°，鋼管外徑0.273m，水頭較低段采用螺旋鋼管，管壁厚6～8mm，高水頭段采用無縫鋼管，管壁厚7～10mm。沿管線設(shè)鎮(zhèn)墩20座，支墩67個(gè)，波文管伸縮節(jié)19道，管身設(shè)放水閘3道，管道*低處設(shè)沖沙閘1道，出口設(shè)分水閘3道。

根據(jù)地形地質(zhì)條件，通走佛倒虹吸管線只能沿開墾的坡地布置，由于管徑不大且坡度較陡，不宜設(shè)管槽或埋管，只能沿地面露天敷設(shè)，經(jīng)過沖溝凹地段設(shè)支墩跨越，由于工程區(qū)屬于炎熱河谷地區(qū)，極端*高氣溫42.2℃，極端*低氣溫2.3℃，溫差較大，鋼管布置須設(shè)伸縮節(jié)，使位于兩鎮(zhèn)墩間的管段分開，以減少管段由于溫度變化而產(chǎn)生的軸向力。所以伸縮節(jié)的結(jié)構(gòu)應(yīng)能可靠地滿足以下的工作條件：

（1）鋼管能夠沿著管軸線方向自由伸長或縮短。伸縮的范圍應(yīng)考慮到當(dāng)?shù)氐?高氣溫與*低氣溫的情況，并應(yīng)考慮到鋼管放空時(shí)可能發(fā)生的管段*大伸長或縮短的裕度。

（2）具有良好的水封性能，這種性能應(yīng)該長期可靠地工作。

（3）鋼管產(chǎn)生軸向位移時(shí)，在伸縮節(jié)處的磨擦阻力很小。

（4）在特殊情況下，伸縮節(jié)除了能使管段產(chǎn)生軸向位移外，還應(yīng)當(dāng)能夠適應(yīng)管段發(fā)生的橫向位移。

傳統(tǒng)伸縮節(jié)很難同時(shí)滿足上述工作條件，而波紋管伸縮節(jié)可同時(shí)滿足上述工作條件。

１波紋管伸縮節(jié)的優(yōu)點(diǎn)

（1）波紋管伸縮節(jié)使用壽命長，不需更換，不需維修。

（2）波紋管伸縮節(jié)是完全封閉型，不存在止水材料，因此不會(huì)漏水，也無需在運(yùn)行期間更換止水材料。

（3）施工安裝方便，可以以接管形式直接同管道焊接，無需保證很**的安裝誤差。

（4）波紋管伸縮節(jié)有一定的角變位能力，設(shè)計(jì)成復(fù)合型波紋管伸縮節(jié)則有較強(qiáng)的三維變形能力，可同時(shí)適應(yīng)溫度變化和地基不均勻引起的橫向位移，此為傳統(tǒng)伸縮節(jié)無法做到的。

（5）波紋管伸縮節(jié)是管道中的柔性結(jié)構(gòu)，以往地震災(zāi)害調(diào)查證實(shí)，管道中設(shè)置一定數(shù)量的柔性結(jié)構(gòu)，可顯著提高管道的抗震能力。不至于因強(qiáng)烈的地震造成系統(tǒng)的破壞。

2波紋管伸縮節(jié)與傳統(tǒng)伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)性比較

結(jié)構(gòu)比較：波紋伸縮節(jié)是一種成熟的產(chǎn)品，整個(gè)制作過程均在專業(yè)生產(chǎn)廠內(nèi)進(jìn)行，有完整的質(zhì)保體系對各環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制。其結(jié)構(gòu)采用全密封方式，無泄露。波紋管采用SUS304系列不銹鋼，能保證30-50年內(nèi)免維護(hù)。伸縮節(jié)內(nèi)設(shè)導(dǎo)流筒，內(nèi)徑與主鋼管相同，能保證水流阻為零。

傳統(tǒng)伸縮節(jié)在水電行業(yè)也使用了幾十年，其特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單，成本低，一般由施工單位現(xiàn)場制作，由于現(xiàn)場設(shè)備條件有限，產(chǎn)品質(zhì)量難以有效得到保障，泄露、卡死現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，同時(shí)定期維護(hù)、更換盤根不僅增加了維護(hù)成本而且占用了時(shí)間，因此提高了運(yùn)行成本。傳統(tǒng)伸縮節(jié)無法進(jìn)行橫向變位，如遇地基沉降必將卡死，增加管道應(yīng)力，使維護(hù)困難。

經(jīng)濟(jì)比較：波紋管伸縮節(jié)產(chǎn)品的價(jià)格是傳統(tǒng)伸縮節(jié)2倍。波紋管伸縮節(jié)50年內(nèi)無需進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)成本為零，而傳統(tǒng)伸縮節(jié)由于填料老化，需定期進(jìn)行維護(hù)更換，若3年為周期，50年需要維護(hù)16次，人力、物力、停運(yùn)成本、野外維護(hù)的艱難，其中發(fā)生的直接、間接成本，總額應(yīng)該相當(dāng)可觀。

通過上述比較，從性能上來看，波紋管伸縮節(jié)明顯優(yōu)越傳統(tǒng)伸縮節(jié)；從經(jīng)濟(jì)上來看，波紋管伸縮節(jié)的**成本高，運(yùn)行成本低，傳統(tǒng)伸縮節(jié)則相反，綜合考慮采用波紋管伸縮節(jié)。

3 伸縮節(jié)布置

根據(jù)工程的實(shí)際情況，采用單式波紋管伸縮節(jié)，單式伸縮節(jié)是由一個(gè)波紋管和兩個(gè)端管以及其他零件組成。它通過波紋管的柔性變形來吸收管線軸向位移（以有少量橫向、角向位移），端接管或直接與管道接管焊接，或焊上法蘭再與管道法蘭聯(lián)接。單式伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低，因而凡是在管線上可能的地方應(yīng)予以優(yōu)先考慮。

經(jīng)計(jì)算，本工程伸縮節(jié)只吸收軸向變形±30mm，布置長度為500mm。

4 波紋管伸縮節(jié)的施工

⑴波紋管伸縮節(jié)安裝時(shí)，周圍要留有足夠空間，以保證伸縮節(jié)在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)能自由運(yùn)動(dòng)。為了保證波紋管管伸縮節(jié)沿規(guī)定的方向移動(dòng)，并防止管路失穩(wěn)的作用，應(yīng)設(shè)導(dǎo)向支墩，支墩除承受限制管道橫向位移的荷載外，還應(yīng)考慮承受管道自重等荷載。波紋管伸縮節(jié)安裝尺寸見圖1。

⑵波紋管伸縮節(jié)安裝技術(shù)要求：①安裝前應(yīng)認(rèn)真閱讀產(chǎn)品安裝說明書，嚴(yán)格按產(chǎn)品安裝說明書的要求施工。②伸縮節(jié)在起吊過程中應(yīng)注意避免因碰撞而損壞伸縮節(jié)。③伸縮節(jié)與壓力管道采用焊接形式連接，焊接要求同壓力管道的焊接要求。④在焊接兩鎮(zhèn)墩之間的*后一道焊縫前（焊道預(yù)焊后），拆出伸縮節(jié)的運(yùn)輸緊固件，以減小焊接應(yīng)力。⑤伸縮節(jié)在安裝過程中應(yīng)采取有效措施，防止包括焊渣在內(nèi)的異物進(jìn)入波紋管。

5 結(jié)語

紅河縣俄垤水庫2005年12月開工建設(shè)，2006年6月竣工通水，以運(yùn)行近3年時(shí)間，一切運(yùn)行正常，伸縮節(jié)伸縮自如，未發(fā)現(xiàn)漏水現(xiàn)象，鎮(zhèn)支墩未發(fā)現(xiàn)開裂變位情況。達(dá)到預(yù)期的效果，建設(shè)單位較滿意。

波紋管伸縮節(jié)作為一種新產(chǎn)品，在我州的應(yīng)用較少，特別是在倒虹吸中從未應(yīng)用過，波紋管伸縮節(jié)在通走佛倒虹吸的成功應(yīng)用，為波紋管伸縮節(jié)在我州的應(yīng)用積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。波紋管伸縮節(jié)的安裝，雖然技術(shù)簡單，但周圍要留有足夠空間，以保證伸縮節(jié)在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)能自由運(yùn)動(dòng)。為了保證波紋管伸縮節(jié)沿規(guī)定的方向移動(dòng)，并防止管路失穩(wěn)，應(yīng)設(shè)導(dǎo)向支墩，以保證倒虹吸管正常工作。

波紋管伸縮節(jié)與傳統(tǒng)的伸縮節(jié)相比，波紋管伸縮節(jié)具有良好的密封性能、耐高壓性能和三向位移補(bǔ)償性能。能很好地補(bǔ)償管道因熱位移、機(jī)械位移以及由地質(zhì)變化和地震發(fā)生時(shí)造成任意方向的位移。

波紋管伸縮節(jié)產(chǎn)品的價(jià)格雖然是傳統(tǒng)伸縮節(jié)2倍，但它省去了長年運(yùn)行期間所發(fā)生的直接的、間接的費(fèi)用，并提高了工程質(zhì)量，提高了**運(yùn)行的可靠性，考慮到今后運(yùn)行的相對成本及社會(huì)成本，波紋管伸縮節(jié)還是比傳統(tǒng)的伸縮節(jié)經(jīng)濟(jì)。

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