良王庄泵站维修加固工程设计

赵健 吴培霖 王彤

良王庄泵站维修加固工程设计

赵健 吴培霖 王彤

良王庄泵站位于独流减河右堤，静海县良王庄乡以东，是一座排灌两用的泵站，始建于1958年，1968年进行扩建，泵站已投入运行40余年。2009年2月，天津市水利局对良王庄泵站安全鉴定，泵站建筑物类别评定为三类，应进行维修加固，机电及金属结构设备安全类别评定为四类，设备应进行更换。通过加固对各部位更新改造，消除泵站安全隐患，满足泵站安全运行要求，充分发挥了泵站任务。

良王庄 维修加固 更新改造

1　工程概况

良王庄泵站属于天津市静海县运东10座泵站之一，位于独流减河右堤，静海县良王庄乡以东4 km，是一座排灌两用的泵站，始建于1958年，1968年进行扩建，扩建后设计流量为24.2 m3/s，装机8台，总功率2 120 kW。目前该泵站承担的设计排涝面积79.6 km2，灌溉面积为26.7 km2。

泵站主要建筑物由泵房、副厂房、前池、出水池、前池正面进水闸、左右两侧进水闸、穿独流减河大堤涵闸、左右两侧灌溉出水闸、35 kV变电站和管理用房等组成。

泵站自1968年迁建以来，累计运行台时26 826 h，总排水量2.897亿m3，年运行台时766 h，年排水0.09亿m3，年用电195 097 kW·h，最大运行台时4 266 h，有力地保障了运东地区的防洪安全，在促进当地工农业发展和防洪减灾等方面起到了举足轻重的作用，发挥了巨大的社会效益。

2　工程存在的问题

泵站经过40多年运行，年久失修，主要存在问题如下：

（1）机电设备陈旧老化严重，经过多年运行磨损，气蚀严重，从而导致水泵的叶轮间隙过大，水泵效率大大降低，水泵轴承磨损大，运行时产生振动，噪音大。

（2）35 kV变电站设计存在缺陷，功能不够完善，不能保证安全运行；高压柜已无配件可换，属淘汰产品，设备购置及保护均不满足现行规范要求；主要变压器为高耗能淘汰产品，电力部门多次检测指标不合格；厂用变压器虽经多次维修但仍达不到安全要求；隔离开关等经常发生爬电闪络现象。

（3）泵站厂房屋顶破损严重。副厂房防水层老化，雨季漏水严重；主、副厂房门窗因年久失修腐烂严重，不能正常开关；前池、出水池浆砌石衬砌部位破损严重；出水池混凝土部位冻融破坏严重；机架桥混凝土碳化脱落，严重的部位钢筋裸露。

（4）启闭机锈蚀严重，且配件已缺失无法启闭闸门；拦污栅腐蚀严重，部分断裂，不能有效拦截污物，对水泵安全造成隐患。

综上，良王庄泵站存在不同程度的老化、损坏，机电设备多属于能耗高、效率低的淘汰产品，主要水工建筑物破损严重，泵站目前处于带病运行的状态，存在安全隐患。为了确保泵站能继续发挥效益，抗御可能出现的旱涝灾害，全面加速静海县经济的快速发展，实施良王庄泵站更新改造工程势在必行。2009年2月，天津市水利局对良王庄泵站安全鉴定，泵站建筑物类别评定为三类，机电及金属结构设备安全类别评定为四类，同意对良王庄泵站进行更新改造，主要建设内容包括：更换部分水泵组和主要机电设备，以及对泵站主副厂房和进出水建筑物进行加固维修，并对院内进行环境改造与绿化。

3　维修加固设计

3.1设计原则

本次维修加固遵循的基本原则：保持本工程原设计规模和功能不变，即设计指标不变。

3.2工程等别和建筑物级别

良王庄泵站设计流量为24.2 m3/s，根据现行GB/T 50265—1997《泵站设计规范》，确定良王庄泵站建筑物等别为Ⅲ等，建筑物规模为中型。主要建筑物如主、副厂房，前池正面进水闸，东西分水闸等主要建筑物为3级，进排闸穿独流减河大堤，根据堤防规范，穿堤建筑物级别不能低于堤防标准，该闸为2级建筑物，其它次要建筑物为4级。

3.3水文气象

工程所在地区属季风大陆性气候，并受海洋气候的影响。年平均气温为12℃，多年平均降水量540.4 mm，无霜期205 d左右，冰冻期110 d左右。最大风速25 m/s，多年平均风速为3.7 m/s，一般冻土深度为70 cm。

3.4工程地质

良王庄泵站位于静海县良王庄乡独流减河右堤，工程区属海积冲积平原，地形平坦，一般堤顶高程为5.37～7.96 m。

在勘探深度30 m范围内，揭露地层均为第四系（Q）松散沉积物。除表层为人工填土层（Qml）外，据岩性特征、沉积环境、时代自上而下可划分为第四系全新统第Ⅰ陆相层（）、第四系全新统第Ⅰ海相层（）、第四系全新统第Ⅱ陆相层（）。

根据GB 18306—2001《中国地震动参数区划图》，本工程区地震动峰值加速度值为0.15g，相当于地震基本烈度为Ⅶ度；根据GB 50011—2001《建筑抗震设计规范》，本工程区各场地抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0.15g。

3.5水工建筑物维修加固设计方案

（1）主厂房采取以下加固处理措施：①在电机大梁底部粘贴钢梁，并在其两侧及顶部粘贴钢板。②采用化学植筋的方法加固水泵基础混凝土。③进水流道和泵室迎水侧墩墙混凝土采用环氧砂浆修补法。④将厂房木屋顶拆除，新建钢架屋顶。⑤采用环氧砂浆修补法修补拦污栅隔墩混凝土。

（2）将副厂房拆除重建。

（3）将前池正面进水闸的检修便桥拆除重建。

（4）前池浆砌石护坡局部破损，修整破损的浆砌石。

（5）对泵站出水池护坡进行整修，对池底进行清淤，恢复水池容积。

（6）封堵东引渠分水闸；封堵西引渠分水闸两边孔，将中间1孔木闸门更换为铸铁闸门。

（7）对混凝土结构表面进行防碳化处理。

（8）结合电气设备更新改造，现有变电站拆除重建。

3.6机电设备更新改造

3.6.1水力机械

更换泵站安装的8台水泵电动机组，选定1200ZLB-100型立式轴流泵8台，配套电动机功率为280 kW。

3.6.2电气一次

泵站原装有8台水泵电机及配电装置等全部更新，供电仍利用原有线路。

35 kV侧接线采用户外布置的单母线接线形式，1回进线，2回主变压器馈线和1路站用变馈线。6 kV机压侧接线采用单母线分段接线形式，共安装8台280 kW水泵电机。

2台1600kV·A主变和1台50 kV·A站用变以及35 kV配电装置布置在户外开关站，6 kV高压配电盘及低压盘柜布置在室内。

3.6.3电气二次

电气二次设备包括集中控制系统、直流系统控制及自动化元件等。

泵站在控制室设1个集中控制台和1台工控机，集中控制台内设置PLC，每个固态软启动柜与集中控制台保持I/O通信，UPS系统、直流系统和保护系统上送信号至集中控制台。

8台泵组操作采用常规控制和计算机监控相结合的控制方式，在泵站集中控制台和工控机上进行集中控制，同时在每台固态软启动控制柜上也能对每台泵组进行分散控制。根据工程实际需要，泵组启动装置按固态软启动方式设计，采用一对一方式启动。

3.6.4金属结构

良王庄泵站改造工程中，金属结构主要由进口拦污栅、西分水闸、前池进水闸组成，共更换拦污栅8套，闸门及埋件1套，启闭机7套，清污机及轨道1套，总工程量为39.7 t。

3.7施工组织设计

良王庄泵站对外交通便利，津静公路、京沪高速在工程区附近，施工期各种外来物资可经以上公路通过进场公路运输至施工现场。泵站临时建筑物为5级，导流标准为5年一遇全年洪水。为保证水下部位干地施工，需在泵站进水闸和出水闸前河道内填筑围堰一次截断河道，其它周边泵站排出静海城区平时排入运东排干的污水和雨季本排涝小区产生的沥水。围堰填筑顶高程高于非汛期河道水位0.5 m，2座围堰总填筑方量为4 900 m3。

泵站场内临时道路设计采用6 m宽泥结碎石路。施工用水和生活用水可打井抽水，水质、水量可满足要求。施工用电采用网电供应，利用泵站原电源供电。施工通讯可利用当地现有通讯网络引线至工区，并辅以手机通讯，构成对外通讯和现场指挥系统。

施工总工期按12个月编制，第1年9月份施工准备，10月主体工程开工，第2年8月底完工。12月—翌年2月不安排混凝土浇筑和土石方填筑工程。

4　结语

静海县的发展定位是现代化中等工业城市，作为天津城市发展轴带上的重要节点，承担疏解中心城人口、聚集新的产业、带动区域城镇发展的任务。位于运东排水小区的静海新城为静海县的双城结构带来新的契机，良王庄泵站即属于静海县运东10座泵站之一。该工程已于2009年9月正式开工，2010年10月竣工验收，至今运行良好。

天津市城市发展规划建设有蓟县、宝坻、武清、宁河、汉沽、西青、津南、静海、大港、京津和团泊新城等11个新城，周边灌排泵站普遍存在运行时间久、设备老化严重等情况，良王庄泵站作为典型代表，其维修加固设计方案为其他类似工程的设计提供成功的改造思路。

赵健 男 工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

吴培霖 男 工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

王彤 男 助理工程师 中国水利水电第八工程局有限公司 湖南长沙 410004

S157

B

1007-6980（2016）04-0017-03

（2016-09-13）