波紋管伸縮節在俄垤水庫通走佛倒虹吸的應用

波紋管伸縮節在俄垤水庫通走佛倒虹吸的應用

張繼武

（云南省紅河州水利水電勘察設計研究院 云南 蒙自 661100 ）         

[摘 要]本文介紹了波紋管伸縮節在俄垤水庫通走佛倒虹吸的應用，波紋管伸縮節解決了傳統伸縮節存在的不足，消除了鋼管道跑、冒、漏現象，保證了工程質量。

[關鍵詞]紅河縣俄垤水庫；倒虹吸鋼管；波文管伸縮節

紅河縣俄垤水庫位于縣城以南55km的寶華鄉俄垤村。水庫總庫容3010萬m3、設計灌溉面積3751hm2。通走佛倒虹吸是俄垤水庫續建配套工程，全長2005m，設計流量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。沿管線設鎮墩20座，支墩67個，波文管伸縮節19道，管身設放水閘3道，管道*低處設沖沙閘1道，出口設分水閘3道。

根據地形地質條件，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，不宜設管槽或埋管，只能沿地面露天敷設，經過沖溝凹地段設支墩跨越，由于工程區屬于炎熱河谷地區，極端*高氣溫42.2℃，極端*低氣溫2.3℃，溫差較大，鋼管布置須設伸縮節，使位于兩鎮墩間的管段分開，以減少管段由于溫度變化而產生的軸向力。所以伸縮節的結構應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。伸縮的范圍應考慮到當地的*高氣溫與*低氣溫的情況，并應考慮到鋼管放空時可能發生的管段*大伸長或縮短的裕度。

（2）具有良好的水封性能，這種性能應該長期可靠地工作。

（3）鋼管產生軸向位移時，在伸縮節處的磨擦阻力很小。

（4）在特殊情況下，伸縮節除了能使管段產生軸向位移外，還應當能夠適應管段發生的橫向位移。

傳統伸縮節很難同時滿足上述工作條件，而波紋管伸縮節可同時滿足上述工作條件。

１波紋管伸縮節的優點

（1）波紋管伸縮節使用壽命長，不需更換，不需維修。

（2）波紋管伸縮節是完全封閉型，不存在止水材料，因此不會漏水，也無需在運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）波紋管伸縮節有一定的角變位能力，設計成復合型波紋管伸縮節則有較強的三維變形能力，可同時適應溫度變化和地基不均勻引起的橫向位移，此為傳統伸縮節無法做到的。

（5）波紋管伸縮節是管道中的柔性結構，以往地震災害調查證實，管道中設置一定數量的柔性結構，可顯著提高管道的抗震能力。不至于因強烈的地震造成系統的破壞。

2波紋管伸縮節與傳統伸縮節結構和經濟性比較

結構比較：波紋伸縮節是一種成熟的產品，整個制作過程均在專業生產廠內進行，有完整的質保體系對各環節進行質量控制。其結構采用全密封方式，無泄露。波紋管采用SUS304系列不銹鋼，能保證30-50年內免維護。伸縮節內設導流筒，內徑與主鋼管相同，能保證水流阻為零。

傳統伸縮節在水電行業也使用了幾十年，其特點為結構簡單，成本低，一般由施工單位現場制作，由于現場設備條件有限，產品質量難以有效得到保障，泄露、卡死現象時有發生，同時定期維護、更換盤根不僅增加了維護成本而且占用了時間，因此提高了運行成本。傳統伸縮節無法進行橫向變位，如遇地基沉降必將卡死，增加管道應力，使維護困難。

經濟比較：波紋管伸縮節產品的價格是傳統伸縮節2倍。波紋管伸縮節50年內無需進行維護，維護成本為零，而傳統伸縮節由于填料老化，需定期進行維護更換，若3年為周期，50年需要維護16次，人力、物力、停運成本、野外維護的艱難，其中發生的直接、間接成本，總額應該相當可觀。

通過上述比較，從性能上來看，波紋管伸縮節明顯優越傳統伸縮節；從經濟上來看，波紋管伸縮節的**成本高，運行成本低，傳統伸縮節則相反，綜合考慮采用波紋管伸縮節。

3 伸縮節布置

根據工程的實際情況，采用單式波紋管伸縮節，單式伸縮節是由一個波紋管和兩個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接。單式伸縮節結構簡單、價格低，因而凡是在管線上可能的地方應予以優先考慮。

經計算，本工程伸縮節只吸收軸向變形±30mm，布置長度為500mm。

4 波紋管伸縮節的施工

⑴波紋管伸縮節安裝時，周圍要留有足夠空間，以保證伸縮節在設計范圍內能自由運動。為了保證波紋管管伸縮節沿規定的方向移動，并防止管路失穩的作用，應設導向支墩，支墩除承受限制管道橫向位移的荷載外，還應考慮承受管道自重等荷載。波紋管伸縮節安裝尺寸見圖1。

⑵波紋管伸縮節安裝技術要求：①安裝前應認真閱讀產品安裝說明書，嚴格按產品安裝說明書的要求施工。②伸縮節在起吊過程中應注意避免因碰撞而損壞伸縮節。③伸縮節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在焊接兩鎮墩之間的*后一道焊縫前（焊道預焊后），拆出伸縮節的運輸緊固件，以減小焊接應力。⑤伸縮節在安裝過程中應采取有效措施，防止包括焊渣在內的異物進入波紋管。

5 結語

紅河縣俄垤水庫2005年12月開工建設，2006年6月竣工通水，以運行近3年時間，一切運行正常，伸縮節伸縮自如，未發現漏水現象，鎮支墩未發現開裂變位情況。達到預期的效果，建設單位較滿意。

波紋管伸縮節作為一種新產品，在我州的應用較少，特別是在倒虹吸中從未應用過，波紋管伸縮節在通走佛倒虹吸的成功應用，為波紋管伸縮節在我州的應用積累了一定的經驗。波紋管伸縮節的安裝，雖然技術簡單，但周圍要留有足夠空間，以保證伸縮節在設計范圍內能自由運動。為了保證波紋管伸縮節沿規定的方向移動，并防止管路失穩，應設導向支墩，以保證倒虹吸管正常工作。

波紋管伸縮節與傳統的伸縮節相比，波紋管伸縮節具有良好的密封性能、耐高壓性能和三向位移補償性能。能很好地補償管道因熱位移、機械位移以及由地質變化和地震發生時造成任意方向的位移。

波紋管伸縮節產品的價格雖然是傳統伸縮節2倍，但它省去了長年運行期間所發生的直接的、間接的費用，并提高了工程質量，提高了**運行的可靠性，考慮到今后運行的相對成本及社會成本，波紋管伸縮節還是比傳統的伸縮節經濟。

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