新疆濟烏工程考察報告

新疆濟烏工程考察報告
 

錢麗芬 水資源供水設計室

  2006年4月7日，在觀瀾河引水工程管理處陳杰主任的帶領下，考察團一行12人赴新疆烏魯木齊考察考察引額濟烏工程中玻璃鋼夾砂管的使用情況。
一、概況
  在額爾齊斯河流域管理局，我們觀看了引額濟烏工程建設的多媒體資料，聽取了新疆水利勘測設計院主管該工程的設計副總工程師李文新和額爾齊斯河流域管理局小窪槽管理處徐主任對該工程有關玻璃鋼夾砂管的設計和施工情況。
  額爾齊斯河位於新疆西北部，發源於阿爾泰山，最終匯入北冰洋。
  額爾齊斯河流域開發工程是在額爾齊斯河中游修建引水樞紐工程，將額爾齊斯河的水引至烏魯木齊。引額濟烏一期工程南乾渠長約376km，線路由隧洞、渡槽、倒虹吸、明渠組成。其中小窪槽倒虹吸管採用2根3.1m內徑的玻璃鋼夾砂管。
  小窪槽倒虹吸全長5.766km(管線長5.315km)，最大靜水壓力為0.46MPa，允許的總水頭損失為4.328m。一期一步工程採用雙根內徑為3.1m纏繞玻璃鋼夾砂管道，雙管設計流量為30.5m3/s，加大設計流量為35m3/s。主要建築物等級為1級建築物，其它次要建築物為3級，臨時建築物為4級。
整個倒虹吸管身共分成16段，倒虹吸沿線布置有進人孔2×14個（DN700mm）、進排氣閥2×2×8個(DN300mm～400mm)，結合管道轉彎及進人孔、排氣閥的布置，設有鎮墩2×17個，底部設有2×2個底部沖砂放空閥(DN300mm)。
二、小窪槽倒虹吸管道布置
  小窪槽倒虹吸全長5.766km(管線長5.315km)，最大靜水壓力為0.46MPa，允許的總水頭損失為4.328m。一期一步工程採用雙根內徑為3.1m纏繞玻璃鋼加砂管道，採用單溝單管埋設方式，兩管中心間距為12.7m。雙管設計流量30.5m3/s，加大設計流量35m3/s。進口一期二步最高水位591.386m。
表1  小窪槽倒虹吸管線布置一覽表
序號
樁號
管軸線高程（m）
豎向轉角（0）
彎管中心角（0）
1
0+231.000
582.553
 
 
2
0+523.000
575.300
1.423
0.085
3
0+886.900
566.800
1.338
0.629
4
1+258.500
562.200
0.709
0.330
5
1+470.000
560.800
0.379
0.455
6
1+770.000
561.200
-0.076
1.026
7
2+030.000
566.200
-1.102
0.924
8
2+480.000
567.600
-0.178
1.714
9
3+006.000
553.500
1.536
0.863
10
3+200.400
551.217
0.673
0.365
11
3+436.000
549.950
0.308
0.473
12
3+769.000
550.908
0.165
0.258
13
4+120.000
553.500
-0.423
0.366
14
4+635.600
560.600
-0.789
0.524
15
5+089.500
571.000
-1.313
1.047
16
5+412.000
572.500
-0.266
3.595
17
5+480.000
581.679
-3.861
3.861
說明：表中豎向轉角為管軸線與水平方向的轉角。管線0+227～0+523段水平轉角為0.503 0，5+412～5+548水平轉角為-0.906 0外，其餘均為00。
 
  管道工作壓力均在0.46MPa以下。水擊壓力通過控制出口閘門的關閉速度，使水擊壓力值控制在玻璃鋼管道所能承受的0.4倍工作壓力，控制在0.16MPa以下。因此，全線管道壓力等級均採用0.46MPa。
倒虹吸管道沿線布置有2×16個鎮墩，用於檢查用的進人孔2×14進人孔，孔徑為DN700mm。
  根據進排氣閥的設定要求，除在管線凸起部位設定進排氣閥外，沿線平均800m左右設定一個進排氣閥。進排氣閥單線共布置8個點，考慮到事故備用，在每個進排氣閥處增設一個相同的進排氣閥，互為備用，全線共布置2×2×8個進排氣閥。除出口進排氣閥的管徑為DN400mm以外，其餘均為DN300mm。
  底部放空排砂孔2×2個，分別布置在管線凹段最低點樁號1+470、3+436處，管徑DN300mm，管線的水經過固定錐形閥、消能井消能後排出。
  管線鎮墩、排氣閥、進人孔布置詳見表2：
表2  小窪槽倒虹吸管道沿線鎮墩、進人孔、排氣閥布置一覽表
序號
樁號
相關參數
鎮墩
進人孔(DN700mm)
排氣閥（DN300mm)
放水孔(DN300mm)
1
0+523
2#鎮墩
1#進人孔
 
 
2
0+886.9
3#鎮墩
2#進人孔
1#排氣閥
 
3
1+258.5
4#鎮墩
3#進人孔
 
 
4
1+470
5#鎮墩
4#進人孔
 
1#放水孔
5
1+770
7#鎮墩
5#進人孔
 
 
6
2+030
8#鎮墩
6#進人孔
2#排氣閥
 
7
2+480
9#鎮墩
 
3#、4#排氣閥
 
8
2+530
9a#鎮墩
7#進人孔
 
 
8
3+006
10#鎮墩
8#進人孔
5#排氣閥
 
9
3+200.40
1#支墩
 
 
 
9
3+436
11#鎮墩
9#進人孔
 
2#放水孔
10
3+769
13#鎮墩
10#進人孔
 
 
11
4+120
14#鎮墩
11#進人孔
6#排氣閥
 
12
4+635.6
15#鎮墩
12#進人孔
 
 
13
5+089.5
16#鎮墩
13#進人孔
7#排氣閥
 
14
5+412
17#鎮墩
14#進人孔
 
 
15
5+480
18#鎮墩
（出口鎮墩）
 
8#進排氣閥
（DN400）
 
說明：表中樁號為鎮墩中心樁號（除出口鎮墩外）。
 
  管線轉彎彎管及接進人孔、進排氣孔、放水孔的三通配件管道，均採用鋼製管道，設有鎮墩，鎮墩長度6m～7m，與玻璃鋼管連線接頭設定在鎮墩外（露出鎮墩長度≤1.1m），採用承插連線，鋼製管道連線端頭均為承口，玻璃鋼管道連線端頭為插口。鋼製配件管的管壁厚度均為26mm，內壁防腐採用① 噴鋅三道，乾膜厚120～150μm。② 環氧雲鐵中間漆一道，乾膜厚60μm。③ 環氧類無毒面漆二道，乾膜厚120μm，乳白色。外壁防腐：鎮墩內採用強力膠砂漿防腐，鎮墩外的鋼製三通管及鋼製短管採用超厚漿型環氧煤瀝青防鏽漆500μm。
三、設計參數
（1）管道公稱直徑：DN3100；
（2）管道長度：1200mm(有效長度)；
（3）連線方式：插雙”O”形密封圈連線。密封圈材質為三元乙丙橡膠，橫截面直徑￠38～40，壓縮比40%，環徑比88%。
（4） 管道製造方式：往復式定長纏繞玻璃鋼夾砂工藝。
（5）工作壓力 Pw：PN0.46MPa；
（6）波動壓力Ps：0.4Pw；
（7）管道真空壓力Pv：0.1MPa；
（8）管道工作溫度及範圍：輸水期為4—10月共7個月，氣溫範圍為5℃—40℃，平均使用氣溫25℃。(當年最高氣溫40.60C，最低氣溫-43.50C)。
（9）輸送介質：淡水原水；
（10） 埋設深度：最大覆土深度4m，最小覆土深度2m(按不利組合考慮)。
（11）地下水位：地下水位標高不計。
（12）地表荷載PL：按汽－20級汽車及掛－100車輛考慮。
（13）臨時堆土荷載：考慮施工臨時堆土荷載，取10000Pa，對臨時堆土荷載和地表動荷載，取兩者中之大者進行設計。
（14）最大允許長期垂直撓曲變形量：3%；
（15） 地震烈度：6度；
（16）管道剛度等級：7500N/m2；
（17） 接頭剛度≥25000N/m2，承口和插口剛度應一致。
（18） 強度安全係數：6；
（19）管道回填：管區回填（管頂30cm以下區域）採用當地料場C49、C51號的砂礫料（粒徑≤20mm）壓實回填。管頂以上30cm～100cm採用當地白砂岩，管頂以上採用當地開挖料回填，在整個回填面表層設10cm的砂礫料。
四、管道結構層設計結果
（1）管壁總厚度：58.5mm；
（2）內襯厚度：2.5mm；
（3）結構層厚度：55.5 mm；
（4）外保護層厚度：0.5mm；
五、結構覆核計算
  結構計算是依據《玻璃纖維纏繞增強熱固性樹脂夾砂壓力管》（JC/T838—1998）中要求的計算項進行的，同時考慮特殊性，還對玻璃鋼夾砂管道作了抗震計算。
表4  小窪槽倒虹吸DN3100纏繞玻璃鋼夾砂管道性能檢測主要結果
檢測項目
單位
檢測結果
(平均值)
指標值
評定
力學性能
管鋼度
N/m2
8352
≥7500
通過
初始撓曲性
A水平
B水平
9.6 %
16%
 
通過
環向拉伸強度
KN/m
≥5420
≥5089
通過
軸向拉伸強度
KN/m
≥679
≥515
通過
水壓滲漏
MPa
0.7
≥0.69
通過
固化度
％
94.1
≥90
通過
巴氏硬度
 
52
≥40
達到要求
各層樹脂含量
內襯層
％
68.1
≥ 65
通過
結構層
％
32.5
≥（35±5）
通過
砂芯層
％
25.8
≥25
通過
外表面層
％
83.1
≥80
通過
管壁直管段各組分含量
樹脂
％
29
 
通過
纖維
％
18.9
 
通過
石英砂
％
52.0
 
通過
  檢測結果均滿足設計要求。