齐齐哈尔江西泵站(阿伦河)形式探讨
2015-03-27王吉永
王吉永
(齐齐哈尔市水利勘测设计研究院,黑龙江 齐齐哈尔161006)
1 概 况
江西泵站位于齐齐哈尔市梅里斯达斡尔族区,由10 座泵站组成,均为灌溉泵站。即江西泵站、西地房子泵站、阿伦河泵站、西卧泵站、沿江泵站、音钦泵站、雅尔塞泵站、鲜明泵站、齐齐哈泵站和桦木泵站。
总装机台数77 台,总装机容量6 320 kW,总设计流量56.7 m3/s。依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》和《泵站设计规范》,江西泵站更新改造工程等别为Ⅱ等,泵站规模为大(2)型[1]。
本次设计的阿伦河泵站址位于东卧牛吐堤5+036 迎水侧,距三道江引水口688 m。进水池底板顶高程至地面高差5.1 m,装机功率800 kW,设计流量7.79 m3/s,泵站等级Ⅳ等,设计防洪水位20 a一遇,校核水位50 a一遇。
由于泵站离嫩江主槽很近,同时泵站形式的选择对工程造价和施工的难易程度影响很大,因此,对阿伦河泵站的形式初步选用框架式桩基础结构和箱体式结构进行方案比较。
2 泵站形式比较
泵站的比选型式分为框架式桩基结构和箱式结构[2]。
2.1 框架式桩基结构
2.1.1 护岸
引渠取水口两侧分别设护岸,共304 m。护岸的护脚底高程在水流平顺段一般护至坡度为1∶3 ~1∶4的缓坡河床处,但深泓逼岸段护岸至深泓线。护岸在高程150.16 m 处设置2 m 宽戗台,戗台为格宾石笼结构,从上到下依次为格宾石笼40 cm、抛石、砾石垫层20 cm、无纺布一层,到岸脚平段5 m。
戗台以上为干砌石结构,从上到下依次为干砌石30 cm、砾石垫层20 cm、无纺布一层,护岸顶高程151.80 m 设2 m 平段,干砌石护岸底设100 m×100 m钢筋石笼。
2.1.2 引渠
取水口和泵站进水池之间通过688 m 引渠连接,底高程147.72 ~147.60 m,引渠底宽12 m,边坡比1∶2.5,渠底以上2.6 m 处设2 m 宽戗台。
取水口端边坡与护岸边坡相连,靠近进水前池一端引渠弯段弯转半径35 m,为防止水流对渠坡的冲刷设30 m 混凝土板护砌,从上到下依次为现浇混凝土板15 cm、砾石垫层10 cm、无纺布一层、砂垫层10 cm,渠顶和渠底分别设20×50 cm 混凝土封边和40×80 cm 混凝土齿墙。戗台处设30×60 cm 混凝土齿墙和20×50 cm 混凝土封边。
2.1.3 前池
前池为钢筋混凝土结构,两侧边墙为悬臂式挡土墙结构,边墙净高2.8 ~4.0 m,中间是钢筋混凝土底板,底板厚0.8 m,前池底宽12 ~15.20 m,顺水流方向长16 m,前8 m 底板高程147.60 ~146.40 m,后8 m 底板高程146.40 m。
2.1.4 进水池
进水池为开敞式,布置在泵房下面,钢筋混凝土结构,平面形状为矩形,进水池顺水流方向长8.5 m,垂直水流方向宽为15.2 m,进水池底板为平底板,底板顶高程146.40 m,底板厚0.8 m。边墙为悬臂式挡土墙结构,边墙净高4.0 m。
为了保证水泵有良好的吸水条件,水流平稳,池中各泵之间设置隔墩,厚0.5 m,高4.0 m,进水互不干扰,隔墩前设置拦污栅。进水池水下容积470 m3>30 Q设。
2.1.5 泵房
泵房建在进水池上面,基础为框架式桩基结构,由20 根直径0.8 m 混凝土灌注桩支撑,顺水流方向布置3 排,前3 排每排7 根,后1 排6 根,桩间距4.0 m、5.0 m。进水池底板预留孔洞,灌注桩穿过进水池底板,并设置伸缩缝。
泵房共分3 层,分别为进水池层、水泵安装层、厂房层。水泵安装在水泵层上,水泵选用4 台潜水轴流泵。泵房上部为泵站厂房,厂房层高程155.40 m,建筑面积344 m2。
2.1.6 交通桥
交通桥为解决泵房对外交通,泵房设交通桥与外界相连,交通桥长16 m,宽5.0 m,板厚0.36 m,钢筋混凝土灌注桩平板结构。
2.1.7 出水池
出水池为正向出水,U 型槽结构,底板厚0.8 m,边墙净高3.0 ~2.63 m。前10 m 底板净宽8.8 m,出水池与干渠之间有一逐渐收缩的过渡段长6 m,底宽8.8 ~6.0 m,底板高程152.56 ~152.93 m,收缩角13.1°,详见图1。
图1 框架式桩基结构图
2.2 箱式结构
护岸、引渠、前池、交通桥、出水池均与框架式桩基结构的基本相同,进水池采用U 型槽结构,边墙净高9 m,净宽22.3 m,顺水流长度10.6 m。垂直水流方向设计3 个钢筋混凝土隔墩厚0.5 m,泵房在进水池上方,利用进水池U 型槽做基础,采用箱式结构,设两层板梁式工作平台[3-4]。详见图2。
图2 箱基结构图
表1 江西泵站两种型式工程量比选 m3
3 泵站的型式的确定
两方案地形地质条件、建筑材料、工期、环境影响、运行条件基本相同。工程布置大同小异,仅进水池和泵房结构不同。主要从3 个方面进行比选:
3.1 工程量方面比较
框架式桩基结构与箱式结构。从表1 可知,钢筋混凝土箱式结构比框架式桩基结构多6 687 m3,但造孔少598 m,框架式比桩基结构略显优势。
3.2 施工条件方面比较
由于泵站临近嫩江,地下水位较高,箱式结构的进水池基础底高程比框架式桩基结构的要低1.6 m,增加了施工难度,故框架式桩基结构显优势。
3.3 工程投资方面比较
经投资估算,两方案投资相差不大,为29.4 万元,箱式结构略多,另外临时工程方面箱式结构由于挖深更大,需要排水台时数更多[5]。
3.4 方案确定
综合论证比较,框架式桩基结构应用于岸边灌溉站具有节省工程造价,施工方面桩基础对施工条件要求低,特别是工程紧邻主河道,减少开挖深度,降低了施工排水的费用也减小了施工难度,因此,本采用框架式桩基结构,同时也为以后类似工程积累经验。
[1]齐齐哈尔市水利勘测设计研究院有限责任公司.黑龙江省齐齐哈尔市江西泵站(阿伦河、鲜明)更新改造工程初步设计报告[R].齐齐哈尔:齐齐哈尔市水利勘测设计研究院有限责任公司,2015.
[2]住房和城乡建设部.GB50265—2010 泵站设计规范[S].北京:中国计划出版社,2010.
[3]水利部农村水利司,中国灌溉排水发展中心.GB/T50363—2006 节水灌溉工程技术规范[S].北京:中国计划出版社,2006.
[4]中华人民共和国水利部.SL482—2011 灌溉与排水渠系建筑物设计规范[S].北京:中国水利水电出版社,2011.
[5]丘传忻.取输水建筑物丛书:泵站[M].北京:水利水电出版社2004.