凤翔区东风灌区一级泵站改造施工围堰方案探讨

钟海强，严 莉

（凤翔区东风水库灌溉管理处,陕西 宝鸡 721400）

1 东风水库灌区一级泵站改造工程概况

凤翔区东风水库是一座以灌溉为主的中型水库,1969年兴建,1972 年受益。枢纽工程由东风水库和东风抽水站组成,东风水库灌区一级泵站位于凤翔县彪角镇三岔村西北方向,于70 年代建成投入使用,以东风水库为灌溉水源的临库式泵站,设计供水灌溉面积3.32 万亩,本级灌溉面积1.37 万亩,水泵机组三台,生产日期1969 年,总装机660 kw,扬程25.7 m,设计总流量1.91 m3/s,其中一台小泵流量为0.3 m3/s,型号为14 SH-19 A,配套电机为JO2 -93 A,另外两台型号为24 SH-19 A,单泵流量为0.805 m3/s,配套电机为Y400-43-6。

主水泵及主电动机运行时间长达四十年多年,长年处于阴暗潮湿的环境中,外壳油漆部分脱落,轴承及填料压盖处锈蚀严重、漏油严重,过流部件汽蚀严重,水力损失、机械损失增大,导致出流偏小；电动机绕组绝缘老化严重,安全性能差,电气性能检测部分参数不符合规程要求,电动机整体技术状态差,部分配件经多次更换,运行中仍存在振动、噪声大,轴温偏高,水泵机组整体技术状态差,存在严重的安全隐患,不能满足泵站安全运行要求。

为此,凤翔区东风水库灌溉管理处、陕西省泵（电）站检测调试中心、陕西省水利电力勘测设计研究院对东风水库灌区泵站进行了现状调查分析、现场安全检测、工程复核计算分析,2017 年3 月,宝鸡市水利局主持召开了安全鉴定评审会,结论为：泵站建筑物评定为四类、泵站机电设备评定为四类、泵站金属结构评定为四类,泵站综合评定为四类；建议尽早纳入中型泵站更新改造项目。2019 年,东风水库灌区列入中型灌区节水配套改造项目,根据灌区改造项目总体安排、资金计划、泵站的重要性、安全状况等情况,本年度投资计划对东风水库一级泵站进行更新改造,主要原因为：（1）一级站是本灌区最重要的泵站,控制整个灌区,只有一级站正常运行,渠系及其它泵站才能正常供水,（2）一级站为临库式泵站,地下厂房建筑物渗漏严重,对机电设备锈蚀严重,（3）一级站规模大,多年来投资少,一直没有进行彻底改造,一直带病运行,（4）由于投资有限,不能对所有泵站进行更新改造,且一级站安全鉴定的工程也未完全更新改造,仅能对重要部位、卡脖子工程进行更新改造。本文仅对东风灌区一级泵站更新改造工程施工围堰方案进行探讨

2 工程总体布局及建设内容

东风水库灌区一级泵站现状运行基本正常,建筑物布置基本合理,因此维持现状东风一级站建筑物基本布置格局不变。

泵站厂房临库布置不变,根据水泵间距要求扩建泵房,维持北侧、西侧边墙不动,向东侧、南侧扩建,拆除现状东侧、南侧边墙,利用东侧站内空地和南侧现状空地。对泵站水泵、电动机、进出水管道闸门进行更新。

对原进水涵洞废弃不用,根据重新布置的水泵进水管位置,新设进水管通至库区,出水管维持现状管线布置,对管道拆除新建；对出水池拆除新建；维持输电线路不变,对站内变压器更换,对配电设备进行更新。新增自动化控制、监控设备。

工程主要建设内容：（1）拆除新建泵站主厂房,新建主厂房建筑面积237 m2,更新水泵机组3 台,总装机容量600 kw,设计总流量为1.98 m3/s,设计扬程19.2 m,更新相应的进出水管道及阀件；（2）拆除进水管道2 条,新建DN700 进水钢管3 条,长3 m×12 m；拆除新建出水管道3 条,出水管道为DN600 钢管,长3 m×66 m；（3）拆除新建出水池1座,钢筋混凝土矩形结构,长×宽×深=6 m×5.5 m×3.5 m；（4）拆除新建站内配电站1 座,新建副厂房建筑面积109.2 m2,更换变压器及配电设备等；（5）新建自动化控制、监控设备。

3 修建施工围堰的必要性

东风一级泵站为临库淹没式泵站,据调查了解,库水位一般深7 m~9 m,泵站基坑机组常年在正常水位以下,水泵进水管位于水位以下,泵站改造工程需要拆除原三台泵的进水管,重新安装新建3 台泵的进水管,无法在水下正常施工,为了保证泵站基坑内机组安装的施工安全,必须修建围堰或水库降低水位才能保证安全施工。而要降低东风水库的库水位,将造成水资源的极大浪费,严重影响水库的效益发挥,因此,修建施工围堰是十分必要的。

4 施工围堰方案比较

根据东风灌区一级泵站更新改造工程的施工需要,初拟3种施工围堰方案进行比较,具体如下：

方案一：水库降低水位施工方案,将水库水放空或将至淤积面以上2 m水位,在泵站喇叭口前修建土袋围堰,通过灌溉期供水给灌区以及通过放水塔放水至下游河道,放空库容约600 万m3,放空时间约7 天。该方案的优点是：施工安全,施工面较为宽阔,3 个进水口可同时施工。该方案的缺点是：水资源浪费,没有发挥效益,按灌溉水价计算损失约110 万元,蓄水至正常蓄水位约半年时间,影响灌溉供水,造成灌区粮食减产。

方案二：泵房前进水沟槽采用横向全段围堰施工方案,在泵房前5 m处修建横向围堰,围堰长23 m,左右两段与现状岸坎连接闭合,将库水位与泵房分隔。围堰采用双排矩形钢管结构挡水,总宽0.6 m,搭接缝交错布置,防止大量漏水。在现状挡墙顶部和库水位以上0.5 m处分别安装横向矩形钢管支撑固定骨架,共2 层,架设于立柱外侧,用于支撑固定立柱,确保立柱垂直稳定。立柱及横梁钢管截面尺寸为长300 mm×宽200 mm×厚7 mm,立柱钢管采用12 m长矩形钢管,入淤泥深度为2 m。围堰修建完成后,采用潜水泵将围堰内水抽排,对围堰渗漏处再进行封堵措施,确保围堰内施工安全。该方案投资约129 万元。该方案的优点是：围堰形成的施工面较为宽阔,3 个进水口可同时施工,缺点是：围堰投资大,围堰长,风险大。

方案三：单根进水管独立围堰施工方案,每个进水管前设置半圆形围堰,围堰由弧形挡水面板、矩形钢管立柱、横向矩形钢管支撑骨架、楔形钢骨架共4 部分组成,每个进水管一处围堰,共3 处,围堰钢结构重复利用。围堰采用半径2 m的预制弧形钢结构挡水,矩形钢管立柱采用12 m长矩形钢管,钢管截面尺寸为长300 mm×宽200 mm×厚7 mm,入淤泥深度为2 m。横向矩形钢管支撑骨架结构与立柱相同。在现状挡墙顶部和库水位以上0.5 m处分别安装横向矩形钢管支撑骨架,共2 层。挡墙斜坡与钢管立柱之间的三角区采用预制楔形钢结构挡水。挡水面板为8 mm厚钢板,背水侧为型钢骨架结构。单块高度1 m,沿卡槽滑入水中。围堰修建完成后,采用潜水泵将围堰内水抽排,对围堰渗漏处再进行封堵措施,确保围堰内施工安全。该方案的优点是：节省投资,施工安全,缺点是：施工面较小,需要分别设置3 个围堰,工期长。

根据本工程实际情况,经以上综合分析比较,推荐采用方案三：单根进水管独立围堰施工方案。

5 单根进水管独立围堰结构及施工方案

围堰由弧形挡水面板、矩形钢管立柱、横向矩形钢管支撑骨架、楔形钢骨架共4 部分组成,每个进水管一处围堰,共3处,围堰钢结构重复利用。

围堰采用半径2 m的预制弧形钢结构挡水,面板为8 mm厚钢板,背水侧为型钢骨架结构。挡水面板单块高度1 m,沿立柱钢管卡槽滑入水下,入淤泥深度为2 m。每块面板设置吊装绳,便于使用完成后吊出重复利用。

矩形钢管立柱采用12 m长矩形钢管,钢管截面尺寸为长300 mm×宽200 mm×厚7 mm,入淤泥深度为2 m。将型号为L30×4 mm的等边角钢焊接在钢管上,形成卡槽。

横向矩形钢管支撑骨架结构与立柱相同。在现状挡墙顶部和库水位以上0.5 m处分别安装横向矩形钢管支撑骨架,共2 层。

挡墙斜坡与钢管立柱之间的三角区采用预制楔形钢结构挡水,面板为8 mm厚钢板,背水侧为型钢骨架结构。单块高度1 m,沿卡槽滑入水中,每块面板设置吊装绳,便于使用完成后吊出重复利用。钢板围堰结构断面见图1。

图1 钢板围堰结构断面图

围堰施工前先测量水深、淤泥面高程、挡墙坡比、挡墙坡脚位置等,根据现场测量数值复核优化设计围堰结构尺寸。围堰施工采用伸缩臂履带起重机结合人工施工。在现状挡墙顶部和库水位以上0.5 m处分别安装横向矩形钢管支撑骨架,共2 层。沿现状挡墙坡脚位置吊装、打入立柱,并将立柱横梁连接固定,确保立柱垂直、稳定。将预制弧形钢结构挡水面板、楔形钢结构挡水面板沿立柱卡槽逐个吊装滑入水下。围堰修建完成后,采用潜水泵将围堰内水抽排,对围堰渗漏处再进行封堵措施,确保围堰内施工安全。每处进水口施工并验收合格后,拆除围堰至下一进水管施工,围堰重复利用。

6 结语

东风水库灌区一级泵站存在严重的安全隐患,不能满足泵站安全运行要求,泵站建筑物、泵站机电设备、泵站金属结构评定为四类,泵站综合评定为四类,急需对东风水库灌区一级泵站进行更新改造。为了保证泵站基坑内机组安装的施工安全,必须修建施工围堰,通过对施工围堰3个方案进行分析比较,推荐单根进水管独立围堰施工方案,既节省投资,又保证施工安全。