CN103938596B - 一种跨越活动性断层的输水洞线系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利水电工程建设领域，公开了一种跨越活动性断层的输水洞线系统，其构造特征是：活断层上游的输水隧洞内设有一段埋管，通过埋管过渡连接有明管，明管安装在输水隧洞内并通过伸缩节依次连接，明管穿过活断层；埋管与明管的连接处设有安全阀室，室内安装有安全阀，安全阀配有过速跳闸装置；位于安全阀下游、活断层上游之间的明管上设有调压室。本发明的输水洞线系统解决了其不能修建在大错距活断层或主活断层上的问题，具有受损后可快速切断高速水流，减少泄漏水量，可防止事故损失扩大并且可快速修复的特点。

Description

一种跨越活动性断层的输水洞线系统

技术领域

本发明属于水利水电工程建设领域，具体涉及一种跨越活动性断层的输水洞线系统。该系统适用于输水洞线跨越活动性断层的水利水电工程，尤其适用于高地震烈度区域存在较大规模活断层的大中型水电工程。

背景技术

现有技术条件下，选择水电站站址或进行电站建筑物布置时一般都避开活动性断层，特别是重要的建筑物更不允许跨越在活断层上。小型输水线路等线性工程有时不能避开活断层，跨越它时应尽可能避开主断层，同时，还应选择合适的建筑物结构形式和尺寸，以尽量有效地防御活断层所产生的地震力或地表位移的影响和破坏，例如，为适应坝基断层位移，土石坝比任何混凝土坝都可靠。此外，为减少或避免地震力的破坏，也可调整建筑物构件本身的材料、形状、尺寸，以及其端部联结条件，使建筑物与地震的振动周期保持较大差值，避免产生共振；在一定条件下，亦可加固地基或改善地基的性质。

就输水洞线设计而言，对于错距较小的活断层，可以在断层区域设置钢管伸缩节来补偿断层的错动变位，但这种方法仅适应于活断层错距较小的情况。对于错距超过300mm的活断层或主活断层，输水建筑物在采取了适度的防震抗断裂措施的情况下，当遭遇超设计标准地震时也难免会遭受不同程度的破坏，而且受损后维护非常困难。

所以，要想突破输水洞线不能修建在大错距活断层或主活断层上的禁区，就要解决如何尽快有效切断压力水道破坏后涌出的高压高速水流，防止冲毁下游的开关站、电站厂房及其他重要建筑物，避免灾害事故进一步扩大；同时，如何从工程布置的角度为地震后进行的工程抢修提供便利条件，尽量降低输水洞线的修复费用，缩短修复工期，尽快恢复供电，为灾后重建提供电力保障的问题。

然而，这些技术难题，此前在水电工程建设领域还尚未找到可行的解决方案。但是，随着水电开发程度的提高，在高地震烈度区和活动性断层上建设电站难以避免。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明提供一种跨越活动性断层的输水洞线系统，该系统通过采取综合工程措施，突破了输水洞线不能修建在大错距活断层或主活断层上的禁区。既可在地震导致输水洞线损坏时，防止其冲毁下游的水利设施，又为灾后的输水洞线修复提供有力条件，降低了修复费用，缩短了修复施工的时间。

本发明解决问题的技术方案是：一种跨越活动性断层的输水洞线系统，该系统的结构如下：

活断层上游的输水隧洞内设有一段埋管，通过埋管过渡连接有明管，明管安装在输水隧洞内并通过伸缩节依次连接，明管穿过活断层；

埋管与明管的连接处设有安全阀室，室内安装有安全阀，用于在断层处明管破裂时迅速切断来自水库的水流。并且，安全阀配有过速跳闸装置，当明管内水的流速超过正常运行的最大流速时，表明明管已发生爆管。此时，该跳闸装置将使安全阀能够在高流速条件下自动关闭。

上述技术方案中，位于安全阀下游、活断层上游之间的明管上设有调压室，极大地降低了安全阀在紧急关闭时的补气量和真空度，使得安全阀能够快速关闭。

上述技术方案中，从体积、重量、成本、操作方便程度等方面综合考虑，优选安全阀为蝶阀。

上述技术方案中，根据工程技术要求，输水隧洞内的明管上设置有镇墩，两个镇墩之间设有支墩。

上述技术方案中，为保障管道更稳定、更安全的运行，所述伸缩节为多维度大补偿量的复式伸缩节；并且每个伸缩节下游的第一个支墩上均设置有减振消能限位装置，以有效限制明管产生有害的过大变位，减轻震害。该减振消能限位装置可采用中国专利201320367461.3中所用的装置。

为方便维护，洞内设有检查维修明管及其附属设施的通道。同时，还设有通风洞和通风设施，防止钢管、伸缩节、安全阀及其辅助设备外壁防腐涂料层因结露而损坏脱落，亦可作为检修通道。

本发明的跨越活动性断层的输水洞线系统中，其结构形式还可以在上述技术方案的基础上做进一步更优化的改进，其结构如下：

活断层上游的输水隧洞内设有埋藏式岔管，通过埋藏式岔管分为至少两条支洞，支洞穿过活断层，通过支洞内的明管向机组引水发电。主洞通过埋藏式岔管过渡为至少两条管径小的明管分别安装于支洞内，支洞内明管通过伸缩节依次连接，始端明管与埋藏式岔管相连接；

埋藏式岔管与各支洞内明管的连接处分别设有安全阀室，每个室内安装有安全阀，每个安全阀均配有过速跳闸装置。

而且，位于安全阀下游、活断层上游之间的每条支洞明管上均设有调压室。

上述进一步优化改进的结构中，所述主洞通过埋藏式岔管过渡为至少两条管径小的明管，一侧便于布置管径较小的安全阀，二则也可使得明管伸缩节的管径变小，使明管容易获得更大的各向补偿变位。

上述进一步优化改进的结构中，各安全阀室之间以及支洞之间设有横向联系廊道，以利于钢管爆管时水流扩散消能,同时也便于检修维护和通风。

本发明的有益效果是：该输水洞线系统通过采取综合工程措施，突破了输水洞线不能修建在大错距活断层或主活断层上的禁区。当地震工况活断层错动导致钢管爆裂时，安全阀可快速切断高速水流，防止其冲毁下游的开关站、电站厂房及村庄，以防止损失扩大；

同时，因为采用洞内明管的布置方式，又为灾后钢管修复提供有力条件，降低了修复费用，缩短了修复时间；

更为重要的是多支路的系统中当某一条或几条支管受损时，其它未受损的支管可以继续正常使用，正常引水发电。而且，在日常维护时还可关闭某条支路的安全阀，在不影响发电的情况下单独对该支路的明管进行检修。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1为本发明跨越活动性断层的输水洞线系统的结构俯视图。

图2为本发明跨越活动性断层的输水洞线系统的结构侧视图。

图3为本发明输水洞线系统中的减振消能限位装置安装结构示意图。

其中，1-主洞，2-埋藏式岔管，3-安全阀室，4-安全蝶阀，5-明管，6-廊道，7-调压室，8-镇墩，9-支墩，10-伸缩节，11-活断层，12-支洞，13-减振消能限位装置。

具体实施方式

本实施例提供一种跨越活动性断层的输水洞线系统，如图1、图2所示，该系统的结构如下：

活断层11上游大于150m处的输水隧洞内设有埋藏式岔管2，通过埋藏式岔管2分为两条支洞12，两条支洞12穿过活断层11，通过两条支洞12内的明管5向机组引水发电。主洞1通过埋藏式岔管2过渡为两条管径小的明管5分别安装于支洞12内；

支洞12内设置有明管镇墩8，在坡度较缓的直线管段每隔100m～200m设置一个，坡度较陡的直线管段每隔100m～150m设置一个；两个镇墩8之间设有支墩9，支墩间距为10m～20m；

支洞内明管5通过伸缩节10依次连接，始端明管5与埋藏式岔管2相连接，该伸缩节10设置于每个镇墩8下游侧靠近镇墩2.5m～100m处或两镇墩中间处。为保障管道更稳定、更安全的运行，所述伸缩节10为多维度大补偿量的复式伸缩节，并且每个伸缩节下游的第一个支墩上均设置有中国专利201320367461.3中所述的减振消能限位装置13，以有效限制明管产生有害的过大变位，减轻震害；

埋藏式岔管2与两支洞12内明管5的连接处分别设有安全阀室3，室内安装有安全蝶阀4，用于在断层处明管破裂时迅速切断来自水库的水流。并且，安全蝶阀4配有过速跳闸装置，当明管5内水的流速超过正常运行的最大流速时，表明明管5已发生爆管。此时，该跳闸装置将使安全蝶阀4能够在高流速条件下自动关闭；

位于安全蝶阀4下游、活断层11上游之间的两条支洞12上分别设有调压室7，极大地降低了安全蝶阀4在紧急关闭时的补气量和真空度，使得安全蝶阀4能够快速关闭。

为方便检修，支洞12内设有检查维修明管5及其附属设施的通道，且两安全阀室3之间以及两条支洞之间设有横向联系廊道6。同时，在支洞12上游端部还设有通风洞和通风设施，便于通风。

本发明的输水洞线系统突破了输水洞线不能修建在大错距活断层或主活断层上的禁区，具有受损后可快速切断高速水流，减少泄漏水量，可防止事故损失扩大并且可快速修复的特点。

Claims (4)

1.一种跨越活动性断层的输水洞线系统，其特征在于：活断层上游的输水隧洞内设有一段埋管，该埋管为埋藏式岔管,通过埋藏式岔管分为至少两条支洞，支洞穿过活断层，主洞通过埋藏式岔管过渡为至少两条管径小的明管分别安装于支洞内，支洞内明管通过伸缩节依次连接，始端明管与埋藏式岔管相连接；

埋藏式岔管与各支洞内明管的连接处分别设有安全阀室，每个室内安装有安全阀，每个安全阀均配有过速跳闸装置。

2.根据权利要求1所述的跨越活动性断层的输水洞线系统，其特征在于：该系统还设有明管支墩，每个伸缩节下游的第一个支墩上均设置有减振消能限位装置。

3.根据权利要求1所述的跨越活动性断层的输水洞线系统，其特征在于：位于安全阀下游、活断层上游之间的每条支洞明管上均设有调压室。

4.根据权利要求1所述的跨越活动性断层的输水洞线系统，其特征在于：各安全阀室之间以及支洞之间设有横向联系廊道。