玻璃钢管在水电站压力管道中的应用
【摘要】引水系统在水电站投资中占得比重较大，压力管道设计方案是否经济合理，将直接关系到电站工程的投资、工期和经济效益。通过水电站设计实例分析，探讨玻璃钢管作为水电站压力管道的优缺点及设计施工中应注意问题。
【关键词】玻璃钢管；压力管道
0、引言
玻璃钢管是一种以树脂为基体材料，玻璃纤维及其制品为增强材料，石英砂为填充材料而制成的新型复合材料。具有耐腐蚀性好、水力学性能优、安装方便和综合投资低等优点，应用领域已遍布化工、给排水、水利等行业。引水系统在水电站投资中占得比重较大，压力管道设计方案是否经济合理，将直接关系到电站工程的投资、工期和经济效益。本文通过对巴什康苏拉克水电站设计的实例分析，探讨玻璃钢管作为水电站压力管道的优缺点及设计施工中应注意问题。
1、工程概况
巴什康苏拉克水电站位于新疆和田地区于田县境内克里雅河干流吉音水库下游，为径流式电站，电站坝址位于吉音水库下游7.4km处，通过压力管道引水至下游5.7km处的厂房发电。电站水库正常蓄水位2298m，正常尾水位2196.85m，设计引用流量41m3/s，装机30MW，年利用小时4356h，年发电量13068万kw.h。电站主要建筑物有挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、发电厂房及升压站等。
2、引水建筑物布置
引水系统沿克里雅河左岸岸边布置，全长5.71km，由进水口、压力管道组成。
进水口布置在坝体左侧，设拦污栅、事故检修闸门一道，进水口底板高程2283m。进水口后接压力管道，长5.69km，由箱涵段、分岔段、玻璃钢管段及钢管外包砼段组成，其中箱涵段长1.67km，为单孔3.6×3.6m钢筋砼结构；箱涵段后接分岔段后由单管渐变成双管；分岔段后接玻璃钢管段，采用双管浅埋式布置，长3.76km，管径2.6m；玻璃鋼管段后接钢管外包砼段，长0.25km，管径2.6m，钢管末端渐变为支管后进入厂房。
3、压力管道管材比选
根据工程区地形地质条件拟定钢管、玻璃钢管、箱涵三种管材进行比较，管材特性见表1。
由于本工程压力管道轴线较长，管道沿线水头变化较大，根据管材特性结合管道沿线地形地质条件，分段进行管材比选，本文主要对玻璃钢管做详细描述。
3.1 坝址至坝址下游1.4km河段
受地形影响，该段河道洪水期水深较深，由于玻璃钢管抗外压能力较差，因此该段河道压力管道玻璃钢管不宜采用，仅在钢管外包砼与箱涵间进行选择，经方案比较后确定该段压力管道采用箱涵。
3.2 坝址下游1.4km之后河段
坝址下游1.4km处开始河道开始变的宽阔，压力管道可沿左岸河滩浅埋布置，由于箱涵的抗内压能力较差，而该段压力管道水头较高（考虑水锤压力后内压达0.6～1.5MPa），因此，该段压力管道采用钢管浅埋布置与玻璃钢管浅埋布置进行比较。拟定两个方案进行比较，方案一为两根直径2.6m的玻璃钢管浅埋式布置；方案二为两根直径2.9m的钢管浅埋式布置。方案比较见表2。
从表2可知，两个方案发电效益差别不大，但方案一在投资上优势明显，推荐方案一，即两根直径2.6m的玻璃钢管浅埋布置。
3.3 靠近厂房段
由于该段压力管道埋深较深，而玻璃钢管的抗外压能力较差，无法满足本工程的要求，因此，该段压力管道采用钢管。考虑到该段地下水埋深较浅，地下水对钢结构具有弱～中等腐蚀性，对钢管段进行外包砼处理。
4、在设计和施工中应注意的问题
4.1 管沟开挖与回填
在寒冷地区，管沟开挖深度要考虑压力管道冬季运行覆土保温要求，管顶覆土厚度需大于最大冻土深度。管沟开挖要保证沟底连续、平整，沟底与管接触面要密实，沟底不得有明显可见硬质物与管子接触，底部铺设砂垫层并夯实，以保证管道有足够的支撑。玻璃钢管两侧应对称回填，分层夯实，每次回填厚度200mm，第一次回填由管底回填至0.7DN处，待试验分区段管节水压试验合格后进行第二次回填，回填到DN+300处，最后进行原土回填。
4.2 管节安装
玻璃钢管管节采用双“O”型胶圈承插连接，在管节吊装就绪后，清除好承插接头位置污物，在承口和插口内外表和“O”型胶圈上分别涂上润滑剂，套好胶圈，保证两管同心度。
4.3 变形控制
在管道敷设12～24h后进行测量，在每节管道中部和承口两个断面，主要测量竖向变形和横向变形，最大变形不应超过5%。
5、结语
玻璃钢管用于水电站压力管道具有施工工期短、综合造价低、运行维护费用低的优势，特别适用于地形坡度缓的水电站长压力管道工程，有很广阔的发展前景和推广价值。
参考文献：
[1].《水电站压力钢管设计规范》DL/T5141-2001
[2].《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268-2008