天津市滨海新区宁车沽东村泵站更新改造设计

王光耀 陈海峰

天津市滨海新区宁车沽东村泵站更新改造设计

王光耀 陈海峰

结合工程建设背景及特点，对天津市滨海新区宁车沽东村泵站更新改造工程的水泵机组选型、软土地基处理及基坑开挖等方面作了简要论述介绍，可供同类工程参考。

宁车沽 泵站 地基处理 更新改造

天津市滨海新区宁车沽东村泵站始建于1986年，站址位于永定新河左堤外侧，紧邻京山铁路桥北端，距永定新河桥约300 m，距蓟运河河口约3 400 m。该泵站为一座小型排灌泵站，兼具引水灌溉及排水功能，设计排水流量为8 m3/s，设计灌溉流量为4 m3/s。更新改造后的泵站主要建筑物由泵房、配电间、管理房、排水进水闸以及灌溉出水闸等组成，泵房安装4台立式轴流泵机组。

1 工程建设背景

宁车沽东村泵站实施更新改造主要依托的背景是：其一，近些年，从国家到地区对于农田水利建设扶持力度在不断地加大；其二，符合国家、天津市和滨海新区的相关政策。以此为契机，故对存在病险的宁车沽东村泵站实施了更新改造工程，泵站更新改造的必要性主要体现在以下几个方面：

(1)区域用水环境的要求。自建站以来，宁车沽东村泵站在除涝、抗旱减灾等方面发挥了非常重要的作用，促进了农民的增产增收，宁车沽东村主要以农业、养殖业为主导产业，年内需水时段历时较短，但需求量较大，用水保障主要依靠东村泵站予以实现，对于用水的安全可靠度要求较高。

(2)工程运行安全的要求。泵站始建于20世纪80年代，受当时经济、社会条件的限制，工程设计标准偏低，且经历了近30年的长期运行，泵房、配套闸涵等水工建筑物出现了不同程度的破坏，机电设备老化严重，装置效率下降明显，工程效益逐年降低，维护成本不断上涨，严重影响了泵站的安全运行和效益的发挥，急需更新改造。

(3)适应外部运行条件变化的要求。根据已批复的《永定新河治理二期工程初步设计报告》，永定新河二期工程实施后防洪标准达到了100年一遇，再加上永定新河闸的调蓄作用，使得东村泵站的运用条件也随之发生了变化，治理后外河水位最高达到3.19 m，已超过泵站出水池最高运行水位，不能满足排水运用要求，故现有泵站需结合治理后的永定新河河道水位、堤防布置情况等进行更新改造，才能满足其运用要求。

2 工程设计主要特点及对策

(1)本工程属于市财政补助项目，其财政补助资金有限，因此，前期设计应统筹协调好工程投资与安全之间的关系，一要确保工程主体建筑物的安全，保证泵站整体效益的发挥，二要严格控制工程投资，保证物尽其用。具体措施包括：设计商管理单位，简化管理房、给排水及内外装修设计；有针对性采取地基处理及结构可靠性措施，包括局部采用摩擦预制桩、深挖、换填土措施等，并通过经济技术比较，采用适度增强泵房刚度以减少因软基沉降带来的结构变形过大问题，既保证了建筑物的安全，也对投资进行了有效控制。

(2)本工程的移交对象为宁车沽东村村委会，存在运行管理能力较薄弱等问题，泵站的后期运行管理尽可能方便是设计需要考虑的。具体措施包括：结合当地情况，采用易于操作维护的立式轴流泵，较潜水轴流泵方案投资虽略有增加，但相应减少了后期检修维护等费用；此外，泵站的前池拦污栅原为清污机，结合原泵站多年运行情况分析认为，前池污物量较少，采用固定式拦污栅人工清污即可，既节约造价，也便于管理维护。

(3)泵站紧邻永定新河左堤，该堤防为2级建筑物。泵站的深基坑开挖及排水如考虑不周，可能会对堤防产生不良影响，甚至造成跨堤风险，泵站改造后的建筑物与堤防已有的建筑物(包括灌溉进水闸、排涝出水闸)必须有效连接。针对此情况采取的具体措施包括：基坑开挖采取钢板桩支护，基坑排水采用明排并辅以井点排水，尽量减少对堤防周边土体的扰动；开挖后及时对地基进行处理并尽快筑注混凝土，对原有建筑物周边做好安全支护措施，并加强变形监测,避免了对原有建筑物造成破坏。

3 工程设计重点

本工程更新改造建设内容包括：拆除重建排水进水闸、进水池、泵站厂房、出水池、排水出水闸连接箱涵和管理用房等建筑物，新建灌溉出水闸等；更换机电设备，包括水泵、电动机、变压器、开关柜和电缆等；更新金属结构，包括闸门、启闭机、拦污栅等。

3.1 水泵机组选型

根据现有运用条件，对于东村泵站的装机规模，采用潜水轴流泵和立式轴流泵，从运行技术上都可行。而从土建投资方面看，潜水轴流泵可不建地面以上的主厂房，能节省土建投资，也可改善泵站的环境风貌。但是，由于该泵站属于乡村地方运行管理，泵站配置的运行人员技术能力薄弱，从机组运行故障处理方面，潜水轴流泵尚无经验，一旦产生故障需返厂检修，后期将产生较大的运行维护费用，通过对周边已建泵站调查发现，潜水轴流泵的返修率明显高于立式轴流泵；因此，泵站主机设备更新选用立式轴流泵方案。

3.2 软土地基处理

本工程建筑物建基面位于第四系全新统第Ⅰ海相层的粉质黏土层上，土体呈饱和软塑状，多含有黑色泥炭层，厚度1.20～2.00 m，压缩模量普遍介于3～5 MPa之间，该软土地基需要采取必要的措施进行处理。

本工程主体建筑物级别为4级，考虑工程等别及建筑物级别较低，已建灌溉进水闸及边墙地基均采用换填处理，建筑物未发现较大沉降变位情况，且泵房为原位重建，局部原状软土地基固结效果较好，综合工程安全及投资控制等因素考虑，本工程也采用换填垫层法对泵房、闸室及翼墙地基进行处理，即将上述部位建筑物基底高程以下的黏土层挖除，在此基础再行下挖1 m，然后回填碎石土垫层加土工格栅进行处理。施工期间，通过钎探发现，泵房进出口地基土体压缩模型差异性较大，结合计算，故拟对泵房沉降较大的出水池侧周边增设预制摩擦桩对地基进行加固处理，桩体顶部与建筑物主体结构相连，以达到减少泵房地基不均匀沉降的目的，摩擦桩边长为0.4 m×0.4 m，桩长为24 m，嵌入下部砂层不小于1 m，桩数12根，桩顶用现浇钢筋混凝土梁将桩连接在主体外墙侧面，预制桩混凝土强度不小于C30，梁体混凝土强度为C30W4。

3.3 基坑支护及排水

本工程基坑最大挖深近9 m，基坑面在地下水位以下近5 m，且上部土层多为软塑状的淤泥质土，开挖过程中还应尽量避免对永定新河左堤(2级堤防)造成不利影响，因此，工程的基坑开挖和支护应作周详考虑。由于泵房紧邻永定新河左堤，基坑的开挖空间受限，为保证开挖边坡稳定，采用分级开挖与钢板桩支护联合的型式，即结合施工交通在中间高程位置设置马道，分两级进行开挖，在基坑底部周边及顶部各设置一排钢板桩，一是保证基坑不受上部变形土体侵占，二是尽量避免对左岸堤防造成开挖扰动。基坑降水采用明沟排水并辅以井点降水的方式，明排的支沟深度为0.3～0.5 m，干沟深度为1.0～1.5 m，集水井底部低于干沟的沟底，明沟排水自基坑形成至下部结构施工完毕，采用潜水泵间断性排除基坑集水井内的积水，另外，在基坑靠近左岸堤防侧布置了大口砂井5眼，井径0.3 m，井深30 m。

4 结 语

宁车沽东村泵站更新改造工程于2016年1月完工，经试运行后,各建筑物和机电设备运行良好，达到了预期目标，于2016年7月完成竣工验收。

本工程设计改造的重点为水泵机型比选、软土地基处理、预防施工对永定新河左堤安全带来的影响等三方面。为便于运行管理采用立式轴流泵，为保证工程安全，采用综合措施进行软土地基处理及基坑开挖支护。一般小型水利水电工程的设计周期较短，可能对一些或某种细节问题关注欠缺或分析论证不足，由此可能带来投资突破、运行管理不便等问题，甚至可能存在安全隐患，因此，如何在短时间内把握工程设计重点是设计者需要特别关注的问题。

TU991

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1007-6980(2017)02-0018-02

2017-03-20)

王光耀 男 工程师 天津市滨海新区塘沽农村水利技术推广中心 天津 300451

陈海峰 男 工程师 天津市金钟河闸管理所 天津 300301