高水头大直径深埋藏新型钢筋混凝土隔壁式岔管研究

高水头、大直径、深埋藏新型钢筋混凝土隔壁式岔管研究华东勘测设计研究院张秀丽在抽水蓄能电站设计中，大多数要遇到高水头、大直径、深埋藏承受抽水和发电双向水流、一管多机供水的分岔结构。目前常用的分岔结构型式，如“Y”形、“卜”形、球形分岔结构，只有在单向过流时流态较好，不能保证抽水和发电双向过流时均有较好的流态；同时，由于结构深埋藏，承受较高的外水压力，常规的“Y”形、“卜”形等这种缺省结构，抗外压能力均较差，需要采取较多的工程措施来保证结构的抗外压稳定。此外，在承受高水头的钢岔管的设计中，常用的分岔结构型式，由于结构缺省，受力条件差，往往需要很厚的钢板，给这种岔管的制作、安装带来了很大的困难。因此找到一种结构受力条件好的结构型式，是解决这类问题的一个有效途径。隔壁式岔管是从球岔演变而来的，它将一个圆形主管根据支管的多少和过流量的大小用隔壁分割为若干扇形管，再将扇形管渐变为圆形支管。一般隔壁式岔管由渐扩管、隔壁管、变形管三部分组成(见图依托工程隔壁式岔管形体图)。据定性分析，这种型式的岔管分岔灵活；结构对称，无缺省，承受内、外水压力能力强；水流流线接近平行，双向过流条件好。在原能源部科学技术司和中电联科技工作部“电力科学发展基金”的资助下，华东勘测设计研究院和河海大学对这种结构型式进行了深入的研究。研究成果表明，隔壁式岔管将一个圆形主管根据支管多少和过流量大小，用隔壁分割为若干扇形支管，再渐变为圆形支管，布置紧凑，分岔灵活。隔壁式岔管主、支管流向一致，双向水流时流态平顺，抽水和发电工况的水头损失系数相近。在三管同时发电和抽水工况下，因流线平顺、水流碰撞少，综合水头损失系数低于同规模的“Y”形岔管；二管运行时综合水头损失系数比“Y”形岔管相近；一管运行时，由于流线的变化剧烈，水头损失系数比“Y”形岔管大，但由于此时岔管内流速较小，造成的能量损失也相对较小。因此，隔壁式岔管总的水流条件还是比较好的。结构计算分析表明，对高水头埋藏式岔管，内水压力主要靠围岩承担，内部衬砌的体型对结构的受力影响不大，外水压力往往是设计的控制情况。隔壁式岔管因结构对称、完整、外形无缺省，内部又有隔壁支撑，抗外压能力远远大于普通“Y”形和“卜”形分岔型式。钢筋混凝土隔壁式岔管在布置、结构和水力学方面较普通“Y”形和“卜”形岔管具有一定的优势，水力学试验表明，若这种结构在依托工程中应用，每个岔管每年可少耗电23万kW·h，经济效益明显，具有应用前景。