于剑丽 巴建春  冯仲林(设计二处)

【摘要】 回龙抽水蓄能电站施工期供水线路为临时供水线路。在线路选择及镇墩设计时，根据规范适当放宽要求并采用简化计算，这样设计时，提高工作效率，方便施工，节省工程投资。可为同类工程借鉴。

【关键词】 临时供水线路 水池  自流   自然补偿  镇墩 

1  概述

    回龙抽水蓄能电站位于南阳地区南召县境内的黄鸭河支流回龙沟上游岳庄附近，距负荷中心南阳市直线距离70km。回龙沟内常年有水，水质好且含泥沙量少，是当地农业和群众生活用水的水源。施工期供水根据施工场地的规划和水源情况，从回龙沟下库围堰前461m高程采用一级深井泵将水扬到536m高程水池(400M³)，然后用DN200、DN150钢管以自流方式流入528m高程水池(200M³)及485m高程水池(200M³)。528m高程水池向Ⅰ、Ⅱ标营地生活区供水并作为向上库供水的水源；485m高程水池向交通洞、高压出线洞及厂前生活区供水。

2  线路选择

    管道在选择线路时，根据规范一般应将管道引起的沿程损失及局部损失尽量减少，铺设时力求直线，避免曲折和转弯。所经线路地基要坚实，必须通过松软地基时，应做必要处理。在斜坡上，无锚着结构的管道角度不应超过地基土壤的自然安息角。有锚着结构的管道可以任意选择纵向坡度，但也不应大于2：1，以免引起塌坡、水管下滑或镇墩过大。铺设方式分明铺和暗铺，明铺便于检修、养护，但管内无水期受温度影响较大，适用于管径大的管道。管道的间距可根据施工安装、运行管理及维修保养的要求确定，其净距不小于0.5m。

    回龙沟流域属于温带季风气候区，多年平均降雨量为843.2mm，降雨多集中在7、8月份。回龙沟两岸岩石裸露，地基条件好。施工期供水为临时供水，使用年限短，在使用年限内维修费用低，管线采用明铺，便于检修及回收。为避免雨季时山上雨水的冲刷，管线均选在山脊上。取水源自下库围堰前到536m高程水池选用DN200钢管，全长187.9m.。在536水池处，为方便管理用DN200及DN150两条钢管以自流方式分别向528m高程水池及485m高程水池供水。536m高程水池到528m高程水池管线长281m；向485m高程水池供水长589m，为减少岩石开挖量，管线在垂直穿过207国道后，设置若干拐点沿207国道的排水沟前进，过渣场后沿山脊布置到485m高程水池。

 3  镇墩设计

3.1 镇墩的设置

    镇墩在长直管段处、管道转弯处、斜坡道上等3个地方设置。一般都做成重力式，利用自重来维持它本身的稳定。与管子的连接多采用全包封闭式，将刚性接头包置于镇墩内。

    在直管段处，管道过长易产生轴向变形，规范规定不大于100m设置镇墩；在管道的转弯处，不管是单一的竖向转弯、水平向转弯，还是水平向、竖向混合转弯，是由于流水离心力、水压力及温度变化等作用，产生管节拉裂、变形缝张开、管道轴线变形等趋势，故应设置镇墩；在斜坡道上，当管道铺设角度大于地基土壤的自然安息角，斜管段管有沿陡坡下滑的倾向，也应设置镇墩。设置镇墩后，这些作用力就可由镇墩承担，改善了管子本身受力情况。

    施工期供水线路为临时线路，镇墩不是每拐弯点都设，这样可省去伸缩节，靠管道自然补偿调节温度变形。既方便施工，又节省造价。

3.2 镇墩的计算

    主要包括镇墩的抗滑及抗倾覆验算，地基强度的验算及镇墩自身的强度验算。

    作用于镇墩上的荷载主要有管内水压力P1、流水离心力P2、水管自重及管内水重P3、水自重及管内水重P3与支墩之间的摩阻力P4、镇墩的自重P5，当管线位于斜坡上，还有斜管内水重产生的下滑分力P6等。施工期供水线路管径为DN200，计算流速为2.21m/s，流水离心力P2很小，约为管内水压力的1/100，可忽略不计，镇墩上的力主要有P1、P3、P4、P5、P6。当管道转弯时，角度越大，管内两个方向的水压力P1可抵消部分越小，对镇墩倾覆和滑动影响越大。管内水头越大，水压力也越大。供水管线上镇墩很多，仅选择几个水平面、竖向转弯角度大且管内水压大的代表镇墩，将所有的作用力都分解为平行于X轴Y轴的分力验算即可。如图所示，抗滑及抗倾覆安全系数取1.5。镇墩稳定校核同挡土墙，这里不再赘述。                     

图 2  镇墩计算简图

    地基强度验算，求出所有合力及合力对基础底面形心的偏心距，看基础底面最大压应力是否小于地基的承能力。

    墩身强度计算，和重力式挡土墙一样，可选择几个与墩底面平行的截面进行。求出计算截面以上的全部作用力（包括镇墩自重）的合力及偏心距后，计算截面应力，校核墩身强度。

3.3 镇墩的构造

    镇墩的轮廓尺寸，主要根据镇墩在荷载作用下本身的稳定、地基应力及构造上的需要而定。初拟时，可参考下列经验数据：镇墩沿管方向的长约为管内径的1.5～2.0倍；底部最小厚度为砼管壁厚度2～3倍，且进入地面的最小埋深（冻土线下）不下于0.5m。镇墩顶部及侧墙最小厚度约为砼管壁厚度的1.5～2倍，且不小于0.2 m。根据初拟尺寸，经计算后，最后确定镇墩的尺寸。砼标号不下于C10。

 4  结语

    对于类似施工期供水线路等临时管线在选择线路时，不必力求直线，镇墩也不需每个拐弯点都设。回龙施工供水线路三条总长1058m，设镇墩12个，这样即省去伸缩节，方便施工，又节省造价。镇墩计算时，可将镇墩的空间计算简化为平面计算，选择几个水平面、竖向转弯角度大且管内水压大的代表镇墩验算即可。

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