波纹管伸缩节在俄垤水库通走佛倒虹吸的应用

张继武

（云南省红河州水利水电勘察设计研究院 云南 蒙自 661100 ）         

[摘 要]本文介绍了波纹管伸缩节在俄垤水库通走佛倒虹吸的应用，波纹管伸缩节解决了传统伸缩节存在的不足，消除了钢管道跑、冒、漏现象，保证了工程质量。

[关键词]红河县俄垤水库；倒虹吸钢管；波文管伸缩节

红河县俄垤水库位于县城以南55km的宝华乡俄垤村。水库总库容3010万m3、设计灌溉面积3751hm2。通走佛倒虹吸是俄垤水库续建配套工程，全长2005m，设计流量0.3m3/s，*大压力水头570m，轴线倾角0°～75°，钢管外径0.273m，水头较低段采用螺旋钢管，管壁厚6～8mm，高水头段采用无缝钢管，管壁厚7～10mm。沿管线设镇墩20座，支墩67个，波文管伸缩节19道，管身设放水闸3道，管道*低处设冲沙闸1道，出口设分水闸3道。

根据地形地质条件，通走佛倒虹吸管线只能沿开垦的坡地布置，由于管径不大且坡度较陡，不宜设管槽或埋管，只能沿地面露天敷设，经过冲沟凹地段设支墩跨越，由于工程区属于炎热河谷地区，极端*高气温42.2℃，极端*低气温2.3℃，温差较大，钢管布置须设伸缩节，使位于两镇墩间的管段分开，以减少管段由于温度变化而产生的轴向力。所以伸缩节的结构应能可靠地满足以下的工作条件：

（1）钢管能够沿着管轴线方向自由伸长或缩短。伸缩的范围应考虑到当地的*高气温与*低气温的情况，并应考虑到钢管放空时可能发生的管段*大伸长或缩短的裕度。

（2）具有良好的水封性能，这种性能应该长期可靠地工作。

（3）钢管产生轴向位移时，在伸缩节处的磨擦阻力很小。

（4）在特殊情况下，伸缩节除了能使管段产生轴向位移外，还应当能够适应管段发生的横向位移。

传统伸缩节很难同时满足上述工作条件，而波纹管伸缩节可同时满足上述工作条件。

１波纹管伸缩节的优点

（1）波纹管伸缩节使用寿命长，不需更换，不需维修。

（2）波纹管伸缩节是完全封闭型，不存在止水材料，因此不会漏水，也无需在运行期间更换止水材料。

（3）施工安装方便，可以以接管形式直接同管道焊接，无需保证很**的安装误差。

（4）波纹管伸缩节有一定的角变位能力，设计成复合型波纹管伸缩节则有较强的三维变形能力，可同时适应温度变化和地基不均匀引起的横向位移，此为传统伸缩节无法做到的。

（5）波纹管伸缩节是管道中的柔性结构，以往地震灾害调查证实，管道中设置一定数量的柔性结构，可显著提高管道的抗震能力。不至于因强烈的地震造成系统的破坏。

2波纹管伸缩节与传统伸缩节结构和经济性比较

结构比较：波纹伸缩节是一种成熟的产品，整个制作过程均在专业生产厂内进行，有完整的质保体系对各环节进行质量控制。其结构采用全密封方式，无泄露。波纹管采用SUS304系列不锈钢，能保证30-50年内免维护。伸缩节内设导流筒，内径与主钢管相同，能保证水流阻为零。

传统伸缩节在水电行业也使用了几十年，其特点为结构简单，成本低，一般由施工单位现场制作，由于现场设备条件有限，产品质量难以有效得到保障，泄露、卡死现象时有发生，同时定期维护、更换盘根不仅增加了维护成本而且占用了时间，因此提高了运行成本。传统伸缩节无法进行横向变位，如遇地基沉降必将卡死，增加管道应力，使维护困难。

经济比较：波纹管伸缩节产品的价格是传统伸缩节2倍。波纹管伸缩节50年内无需进行维护，维护成本为零，而传统伸缩节由于填料老化，需定期进行维护更换，若3年为周期，50年需要维护16次，人力、物力、停运成本、野外维护的艰难，其中发生的直接、间接成本，总额应该相当可观。

通过上述比较，从性能上来看，波纹管伸缩节明显优越传统伸缩节；从经济上来看，波纹管伸缩节的**成本高，运行成本低，传统伸缩节则相反，综合考虑采用波纹管伸缩节。

3 伸缩节布置

根据工程的实际情况，采用单式波纹管伸缩节，单式伸缩节是由一个波纹管和两个端管以及其他零件组成。它通过波纹管的柔性变形来吸收管线轴向位移（以有少量横向、角向位移），端接管或直接与管道接管焊接，或焊上法兰再与管道法兰联接。单式伸缩节结构简单、价格低，因而凡是在管线上可能的地方应予以优先考虑。

经计算，本工程伸缩节只吸收轴向变形±30mm，布置长度为500mm。

4 波纹管伸缩节的施工

⑴波纹管伸缩节安装时，周围要留有足够空间，以保证伸缩节在设计范围内能自由运动。为了保证波纹管管伸缩节沿规定的方向移动，并防止管路失稳的作用，应设导向支墩，支墩除承受限制管道横向位移的荷载外，还应考虑承受管道自重等荷载。波纹管伸缩节安装尺寸见图1。

⑵波纹管伸缩节安装技术要求：①安装前应认真阅读产品安装说明书，严格按产品安装说明书的要求施工。②伸缩节在起吊过程中应注意避免因碰撞而损坏伸缩节。③伸缩节与压力管道采用焊接形式连接，焊接要求同压力管道的焊接要求。④在焊接两镇墩之间的*后一道焊缝前（焊道预焊后），拆出伸缩节的运输紧固件，以减小焊接应力。⑤伸缩节在安装过程中应采取有效措施，防止包括焊渣在内的异物进入波纹管。

5 结语

红河县俄垤水库2005年12月开工建设，2006年6月竣工通水，以运行近3年时间，一切运行正常，伸缩节伸缩自如，未发现漏水现象，镇支墩未发现开裂变位情况。达到预期的效果，建设单位较满意。

波纹管伸缩节作为一种新产品，在我州的应用较少，特别是在倒虹吸中从未应用过，波纹管伸缩节在通走佛倒虹吸的成功应用，为波纹管伸缩节在我州的应用积累了一定的经验。波纹管伸缩节的安装，虽然技术简单，但周围要留有足够空间，以保证伸缩节在设计范围内能自由运动。为了保证波纹管伸缩节沿规定的方向移动，并防止管路失稳，应设导向支墩，以保证倒虹吸管正常工作。

波纹管伸缩节与传统的伸缩节相比，波纹管伸缩节具有良好的密封性能、耐高压性能和三向位移补偿性能。能很好地补偿管道因热位移、机械位移以及由地质变化和地震发生时造成任意方向的位移。

波纹管伸缩节产品的价格虽然是传统伸缩节2倍，但它省去了长年运行期间所发生的直接的、间接的费用，并提高了工程质量，提高了**运行的可靠性，考虑到今后运行的相对成本及社会成本，波纹管伸缩节还是比传统的伸缩节经济。

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