泵站安全鉴定中的建筑物复核分析计算

窦艳飞 张志强 朱 良

（1.安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院 合肥 230088 2.中建八局第三建设有限公司华中分公司 南京 211225）

1 工程概况

某泵站工程总装机9 台895kW，排涝流量11.3m3/s，排涝范围21.8km2，设计排涝净扬程4.2m，设计排涝进水位6.5m，设计排涝出水位10.7m，现状排涝模数0.52m3/s/km2。泵站建有2 个机房，1 个前池，一机房在1962年6月完成建设，选用5 台20ZLB-70 型轴流泵，配套5 台AOB393-6-55kW 立式电机，总功率275kW，总流量3.3m3/s。二机房在1988年6月完成建设，选用4 台36ZLB-70 型轴流泵，配套4 台JSL14-12-155kW 立式电机，总功率620kW，总流量8.0m3/s。依据《防洪标准》（GB50201-2014）、《泵站设计规范》（GB/T50265-2010）和《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）的规定，确定枢纽工程的规模为中型，泵站等别为Ⅲ等，泵房、汇水箱级别为3级，穿堤涵及控制闸级别为4级。

2 存在的主要问题

该泵站自建成投入运行以来，对圩区排涝起到了举足轻重的作用。但多年来从未修复或改建，目前发现该泵站的主要问题如下：

（1）进水闸门梁混凝土表面老化严重、露石、钢筋外露、锈蚀。右边孔闸门梁顶断裂，贯穿梁高，表面缝宽3～5mm。第1 孔混凝土闸门顶部开裂；第2 孔混凝土闸门从中间断裂；第3 孔混凝土闸门迎水侧露筋严重。右岸浆砌石护坡坍塌；左岸浆砌石护坡不平整。

（2）进水前池右岸浆砌石挡土墙有3 处开裂，距泵房约4m 处裂缝自顶向下开展，最大缝宽约70mm，右岸浆砌石护坡开裂。

（3）二机房为砖混结构，水泵层右边悬挑梁端部混凝土锈胀开裂，其余电机梁和混凝土墙外观较好，无明显外观缺陷；屋面板为预应力多孔板，和墙体搭接处开裂；右墩墙混凝土和电机柱的碳化深度普遍大于钢筋的保护层厚度，钢筋失去混凝土的碱性保护，处于易蚀状态。

（4）防洪闸墩表面混凝土露石、左侧启闭机排架墩有4 处钢筋锈胀、混凝土开裂；启闭机梁侧面箍筋锈胀、混凝土开裂；启闭机房屋面板为预应力多孔板，悬挑部分板底露筋严重，下游翼墙为浆砌石结构，表面基本完好。启闭机排架墩碳化深度普遍大于相应部位的混凝土保护层厚度，钢筋失去混凝土的碱性保护，处于易蚀状态。现场检测排架墩存在部分钢筋锈胀缝。

3 建筑物复核计算分析与评价

3.1 抗渗稳定复核

防洪控制闸、站房及穿堤涵洞共同构成了泵站渗流轮廓线。最大水头差=外河水位-站前内水位=11.9m-7.5m=4.4m。

根据《水闸设计规范》，闸基防渗长度按下式计算：

L=C×ΔH

式中：

ΔH—上、下游水位差，选择蓄水期及恶劣放水工况，取4.4m；

C—渗径系数，基于地基土质情况，在有反滤存在的情况下为13；

L—防渗长度，计算结果为57.2m。

渗流稳定复核成果：外水位11.9m，内水位7.5m，水位差4.4m，渗径系数为13，渗径长度57.2m，实际渗径长度51.99m，站基土质粉砂。

站基防渗长度由钢筋混凝土箱涵底板、泵室底板共同构成，实际防渗地下轮廓线长度为51.99m，小于防渗需要值，不符合现行规范。

3.2 抗滑稳定复核

泵站二机房泵室设0.4m 后钢筋混凝土底板，顺水流方向长6.6m，垂直水流方向长14m，计算时考虑的主要作用荷载有自重、静水压力、扬压力、土压力和其他荷载。本次安全复核的泵站的主要建筑物级别为3 级，抗滑稳定安全系数允许值参考《泵站设计规范》（GB50265-2010）。不同工况条件下泵房的复核分析成果见表1。根据计算结果可知，泵站二机房稳定满足要求。

表1 泵室稳定计算结果表

3.3 结构强度复核

根据原设计资料，结合泵站的现状布置及相应结构特点，复核泵站的水泵梁、电机梁、连续底板以及出水箱涵等关键部位结构安全性。

3.3.1 泵室结构分析复核

（1）站身连续底板强度复核

站身连续底板主要受自重及动水荷载作用。根据结构布置情况，将站身底板简化为4 跨连续的弹性地基梁，选取基底应力最大工况计算结构内力，复核底板受力和配筋情况。根据原设计和现场检测资料，选择混凝土强度较小值，截面尺寸参照原设计资料，扣除检测的碳化深度数据，用于站身底板结构复核，复核结果见表2。

表2 站身连续底板计算成果表

（2）泵室电机梁、水泵梁及泵室梁强度复核

电机梁、水泵梁主要受自重及运行期动力荷载作用，泵室梁所受荷载为自重及上部屋面荷载，计算简化为4 跨的连续梁。根据原设计和现场检测资料，偏保守考虑，选择二者混凝土强度较小值，截面尺寸参照原设计资料，扣除检测的碳化深度数据。通过计算，泵站泵房电机梁、水泵梁现状配筋率小于计算结果，不满足现行规范；泵室梁配筋满足设计要求。

3.3.2 出水箱涵结构强度计算

箱涵上部结构受土、水压力及堤顶交通车辆荷载作用，计算简化为弹性地基上的框架结构。经过复核计算，泵站的出水箱涵的底板现状配筋率小于计算结果，不满足现行规范要求。

3.4 泵站安全类别评价结果

泵站机房站基的水平渗流坡降计算值小于现行规范规定值；泵室基底应力小于允许地基承载力，不均匀系数以及抗滑稳定系数满足现行规范要求；泵室梁强度满足现行规范要求。

本次复核发现该泵站的主要问题如下：穿堤箱涵计算流速超出现行规范允许范围；泵站现状渗径长度小于规范要求；泵站地基的出口渗流比降计算值大于土质允许比降值；泵站二机房泵房电机梁、水泵梁及底板配筋不足；穿堤箱涵的底板配筋不足。根据隐患排查中发现的问题，建议综合类别评定为四类。

4 结论

为了保证泵站安全、可靠、经济的运行，对泵站的主要建筑物进行结构复核，掌握建筑物的结构安全状况，能更好为下一步泵站的拆除重建提供依据，并为同类工程的安全评价提供相关经验参考■