防洪工程施工设计书.doc

95防洪工程施工设计书1. 设计基本资料1.1 工程概况xx站位于秦淮河流域中一座重要的调蓄湖泊赤山湖。1.2 兴建缘由由于该地区地势比较低洼，暴雨易形成内涝。特别是在汛期，水涝是有发生，为改善农业生产条件，保证农业增收，农民增收和农村经济的快速稳定健康发展，依据上级部门有关排涝要求，现提出白水荡排涝泵站设计项目，以确保该地区工农业生产的高产稳产、抗灾减灾和人民的生命财产安全。赤山湖防洪工程体系已经初步形成，具备了抵御一般洪水的能力，但随着经济的快速发展，流域内经济总量的增加，流域防洪体系仍存在标准不够高，已建工程维护管理及配套不全，非工程措施跟不上等问题。因此为满足赤山湖、白水荡50年一遇的防洪标准，在汛期顺利滞洪，确保沿湖圩区十多万人口和10.4万亩基本农田免受洪水威胁，新建白水荡排涝泵站一座。1.3 基本资料1.3.1 泵站的设计流量 根据灌溉与排水工程设计规范GB5028899要求，泵站设计排涝流量为4.6m3/s。1.3.2 水位资料水位资料内湖（赤山湖）外河（句容河）备注最高水位9.513.0吴淞系最低水位7.713.0正常水位8.513.01.3.3 工程地质、地形根据场地岩土层时代、成因及工程物理力学特征的差异，在埋深27.50米范围以内岩土层共分6层，现自下而上对各土层描述如下：（1）人工填土Q4ml1素填土：颜色较杂，以灰黄色为主，夹有灰色，松散稍密。成分以填粉质黏土夹填淤泥质土为主，含填粉土、淤泥、植根。分布于大坝部位，层厚0.606.60m，层底标高6.798.06m。2淤泥：灰色，流塑，松散，夹填淤泥质土为主，含浮泥，流泥，植根。分布于河道底部与河底，层厚0.001.50m，层底标高6.396.49m。（2）第四系全新统（Q4al）粉质粘土夹淤泥质粉质粘土：灰黄色，底部转灰色，流塑为主，局部转塑，含较多腐殖质，底部粘性强，干强度低，韧性中等低，刀切面光滑稍有光泽反应，无摇震反应。该层土质不均匀，厚度太薄，局部缺失，层厚0.001.80m，底界标高6.798.06m，属中偏高压缩性土。淤泥质粉质粘土夹淤泥：灰色，流塑，含较多腐殖质，干强度低，韧性低，刀切面光滑稍有光泽反应，无摇震反应。该层土质不均匀。层厚8.1011.10m，底界埋深10.7017.00m，底界标高-2.15-4.61m，层顶标高5.716.74m，属高压缩性土。（3）第四系上更新统（Q3al）粉质粘土：黄褐色褐黄色，顶部深灰色，可塑，含较多铁锰结核及浅灰色高岭土条斑，底部粉粒含量高。该层土质均匀，分布连续较稳定，层厚4.205.60m，底界埋深15.3021.80m，底界标高-6.95-8.46m，层顶标高-2.15-4.61m，属中等压缩性土。粉砂夹粉土：灰色为主，局部灰黄色，饱和，中密，顶部粘粒含量高。该层土质较均匀，分布连续较稳定，层厚2.104.10m，底界埋深19.6024.80m，底界标高-10.03-11.89m，层顶标高-6.95-8.46m，属中等压缩性土。（4）白垩系上统赤山组紫红色泥质粉砂岩（k2cel）强风化泥质粉砂岩：棕红色，紫红色，砖红色，中密密实，岩石坚硬程度属中软岩，岩体完整性指数属极破碎，岩体基本质量等级为五级。该层经风化后原岩结构基本破坏，呈密实砂状，底部碎石块状，顶部局部夹少量碎石块，遇水易软化、崩解。该层用螺纹麻花钻顶部尚能钻进，底部钻进困难，用岩芯管钻探采取率25%左右，RQD指数极差（25%）。该层土质较均匀，未揭穿，控制层厚1.652.70m，层顶标高-10.0311.89m。属低压缩性岩土。场地为湖泊地貌单元，地基开阔，地基土以软弱土为主，场地类别为三类，拟建建筑场地属对建筑抗震的不利地段；场地抗震设防烈度为7度，场地内无液化土层存在；土堤目前是稳定的，勘察期间未发现现有其他地质作用，亦未发现全新活动性断裂从场地通过；场地浅部土层稳定性较差，深部土层稳定性较好，综合评价场地稳定性一般，经地基处理后适宜本工程建筑。场地抗浮设防水位及水力坡降：建议抗浮设防水位按设防洪水位14.02m，允许水力坡降J允许取0.25.赤山湖景区规划建设要求内湖圩堤标准断面，堤顶标高13.50m，宽度6.0m,内外坡比均为1：2.5，内坡在标高10.0m处，设置15.0m宽的亲水平台。计算风压为35kg/m2，吹程D=2000m。根据区域地质构造稳定性较好、地基抗震稳定性一般、场地不良地质现象不发育等综合评价，场地属于建筑抗震一般地段。查GB18306-2001“中国地震动峰值加速度区划图”及“中国地震动反应谱特征周期区划图”，场地地震动峰值加速度为0.10g，相应的地震烈度为7度，地震动反应谱特征值周期为0.40s。拟建场区抗震设防烈度为6度。1.3.4 场地土的物理力学性质指标各土层承载力特征值fak、压缩模量ES0.1-0.2是根据野外勘察及静力触探结果，并结合该地区经验综合确定之建议值，同时提供本场地各土层的桩基参数，供设计和施工使用。表1.2 场地土的物理力学性质指标层号土层名称重度建议值静探指标建议承载力用值建议压缩模量值桩基参数建议值预制桩钻灌注孔桩qsikQpkqsikQpkY(KN/m2)Ps(Qc)Mpafak(Kpa)ES0.1-0.2(Mpa)(Kpa)(Kpa)(Kpa)(Kpa)1粘土181.0 1004.0 35302淤泥170.3501.212103粘土18.81.51504.540354粘土19.32.32106.5702500658005粘土19.61.91805.6652500608006粘土20.32.42206.9753600709001.3.5 场地的适宜性评价及基础方案的选择1.场地的稳定性与适宜性场地地形较为平坦，但无不利的地形地貌存在，无不良地质作用，场地地层分布较为稳定，适宜本工程建设。2.地基基础方案因业主未告知拟建建筑物荷载及其规模特征，根据场地的岩土工程特征，建议承载力特征值取50Kpa，采用桩基础，请设计师根据拟建建筑物的要求确定具体桩型及其单桩承载力，再根据单桩承载力要求，按本报告提供的桩基参数，计算确定具体桩径及桩长。3.根据建筑物抗震设计规范(GB50011-2001)，本区抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第三组，设计基本地震加速度值0.10g。场地等效剪切波Vse在97.8-98.8m/s左右，据区域地质资料，本区覆盖层厚度介于15-80m，按建筑物抗震设计规范(GB50011-2001)第4.1.3条、第4.1.6条判别：本场地属软弱场地土，建筑场地类别为类，属对抗震不利地段。建筑设计特征周期为0.40s。4.场地周围无污染源，地下水未受污染，故结合地区经验，判定本场地地下水及地下水位以上地基土在长期浸水和干湿交替条件对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋有中等腐蚀性；对钢结构有弱腐蚀性。1.3.6 建筑物等级按4级建筑物设计，临时建筑物按5级建筑物设计。建筑物防洪标准按20年一遇设计，50年一遇校核。2. 水泵选型2.1扬程确定2.1.1泵站扬程以排涝作为设计的依据，内河水位取8.50m，外河水位取13.0m；在校核工况下，内河水位取7.70m，外河水位取13.0m。设计扬程：m校核扬程： m2.1.2水泵扬程 根据泵站排涝设计流量既可求得单台水泵的单台流量： 式中： Q单 单台水泵的流量（m3/s）；Q总 泵站排涝设计流量（m3/s）； n 主机组台数（台）。根据单台水泵的流量，初步估算水泵的口径D：式中： Q单 单台水泵的流量（m3/s）； D单 水泵的口径（m）。初估管路水头损失 式中： hf 初估的管路水头损失（m）； 泵站设计净扬程（m）； k 管路水头损失相当于设计扬程的百分数（%）。水泵扬程：式中： H 水泵扬程（m）；hf 初估的管路水头损失（m）； 泵站设计净扬程（m）。2.2 台数确定根据泵站设计规范，对于中小型泵站，以23台（主机组）为宜，该泵站主要为排涝泵站，年运行周期不长，故不考虑备用机组，同时为了便于水泵选型，n取2，3台，则根据管路损失扬程估算表，管路水头损失相当于设计扬程的百分数K。表2-1管路水头损失相当于设计扬程的百分数KQ总（m3/s）5.05.0n（台）23Q单（m3/s）2.51.67D（mm）1034845K（%）2020则水泵设计扬程H见表2-2表2-2 水泵设计扬程Hn(台数)23K(%)2020设计工况1H净1 (m)4.54.5hf (m)0.90.9H (m)5.45.4设计工况2H净2 (m)5.35.3hf (m)1.061.06H (m)6.366.36最高扬程： 2.3 水泵选型该排涝泵站属于低扬程泵站，适宜选用中小型立式轴流泵，按上述扬程查水泵选型样本第一方案（高邮水泵厂）：2台900ZLB-85型轴流泵（叶片角度为，n=490r/min，设计流量Q2.8m3/s，轴功率Na=202.9kw 配用电机及功率JSL-14-12,210 kw效率87.5，叶轮直径D850）第二方案（高邮水泵厂）：3台900ZLB-100型轴流泵（叶片角度为-6，n=590r/min，设计流量Q1.98m3/s，轴功率Na=184.5kw 配用电机及功率JSL-13-10,200kw,效率82.5，叶轮直径D750）具体数据见下表，表2-3水泵样本具体参数表。表2-3 水泵样本具体参数表水泵型号安装台数叶片安放角流量转速功率效率叶轮直径单位台m3/sr/min轴功率kW电机功率kWmm900ZLB-852+42.8490202.921087.5850900ZLB-1003-61.98590184.520082.58502.4 方案比较参考水泵选型的原则：（1） 在高效率范围内能够满足设计流量、设计扬程及其工况的变化；（2） 在平均扬程时，水泵应在高效区运行，以保证水泵在长期运行中，多年平均装置效率最高。在最高与最低扬程下，水泵应能安全稳定运行；（3） 优先选用国家颁布的水泵系列产品和经过鉴定的产品，水泵的水力特性及抗气蚀性能较好；（4） 水泵的能量损失要小；（5） 机电设备及土建投资费用低，便于施工；（6） 便于维修、保养和管理，运行费用省。方案比较：就性能而言，两种方案均能满足流量和扬程的要求，而且在整个运行期内水泵能在高效区内运行。就台数而言，方案一2台，方案二3台数，对于流量的适应性都比较较强，均能适应排涝要求。从工程量来看，方案一较方案二台数少一台，运行、管理和维修较方案二方便，且工程量、土建投资也少，从工程量、工程造价方案一叫合适。就参数性能方面考虑，方案一的各项参数均与设计要求吻合较紧。综合考虑各因素，决定采用方案一，即900ZLB-85型轴流泵（叶片角度+4，n=490r/min，设计流量Q=2.8m3/s）。2.5 电动机选型包括动力机类型选择、配套功率和确定机型等内容。(一) 动力机类型选择由于该地区电力充足，水陆交通方便，架立电线较方便，所选轴流泵配套动力机为电动机（高邮水泵厂有限责任公司）。(二) 传动装置选择 水泵轴与电动机的轴连接采用联轴器直接连接，联轴器直接传动具有传递功率大，传动效率高，结构简单、紧凑，占地面积小，传动平稳，无噪音，运行可靠，维修也较方便。此电动机与水泵转速相等，转向相同，则传动效率=1.0。(三) 配套功率的计算泵站采用电动机为动力机，根据3可知，其配套功率按下式计算： 其中：电动机机备用系数（动力机备用系数按表2-2选取）水泵效率设计情况下取0.86，校核情况下取0.836。 传动效率，由4中表42-2-9可知，联轴器直联 =0.98水泵轴功率按下式计算：式中： 水的密度（kg/ m3）； g 重力加速度，取9.81N/kg； Q 水泵的流量，m3/s； H 水泵对应流量Q的扬程，m； 水泵的效率（%）。两种工况下的水泵轴功率： 表2-4 备用系数K水泵轴功率（kW）100电动机21.31.31.151.151.11.11.051.05由上可知，设计工况2下水泵轴功率最大，且轴功率大于100kw，因此K取1.05 。 设计工况2 下功率最大，根据计算得出的配套功率以及实际情况，考虑运行过程不超载，选用2台JSL-14-12，210KW 的配套电机（高邮水泵厂），转速。3. 枢纽布置及站房结构形式3.1 站址确定排涝泵站站址应选择在排水区地势低洼，能汇集排水区涝水，且靠近承泄区的地点。排涝泵站出水口不宜设在迎流、岸崩或淤积严重的河段。根据这些要求，结合本工程的特点，故本泵站建在靠近外河河边。3.2 枢纽布置及功能说明3.2.1 枢纽布置根据地形资料，同时为减少进水池和出水池的工程量，泵站进水池采用正向开敞式进水方式，出水部分采用穿堤涵洞出水。该泵站的泵型为低扬程立式轴流泵，因为内外河的水位变化不大，泵房所在区域地形开阔，考虑到投资的节省，泵房的形式采用墩墙式湿室型泵房。进水条件较好，可单独检修，互不干扰。在泵站进水侧新开挖一条河道，使得进水池正向进水，进水流态较好，泵站效率较高。在泵房南侧新建配电间和值班间，出水侧设置穿堤涵洞。3.2.2 功能说明赤山湖水位较高需排涝时，只需将两台水泵同时打开，在满足排涝要求、水泵性能要求和出水侧涵洞排泄能力的前提下排涝。3.3 设备布置3.3.1主机组布置主机组按一列式布置，其个机组轴心线位于同一直线上，布置简单整齐，见图3-1。图3-1 机组布置示意图3.3.2配电设备布置考虑到泵站有两台机组，台数较少，配电设备可采用一端式布置。即在泵房一端建配电间。这样泵房跨度小，进、出水两侧均可开窗，有利于通风及采光，见图3-2。图3-2 配电设备布置示意图3.3.3检修间布置本泵站属于小型泵站，为了便于检修和维护，需要设置一值班室，具体尺寸见泵房平面布置图。3.3.4通风布置及交通布置在进、出水两侧布置门窗；交通道布置在出水侧。3.3.5起吊设备检修用起吊设备采用5T电动单轨吊车，配手动葫芦，屋梁上架设45a工字钢以便起吊。3.3.6 检修门槽检修门槽设为宽20cm，深20cm。3.3.7 拦污栅槽拦污栅拟采用16钢筋编成网。该排涝泵站位于新开挖的兴泗河出口处，又距开发区较近，考虑河水会存有污物，但污物不会很多，故栅距适当增大，以减少水流过栅损失，根据6，网格确定为10cm10cm，周边用角钢80806封边，分两块拼装。拦污栅槽与检修门槽同槽。3.3.8 工作便桥根据5，在检修门槽上布置工作便桥，桥宽2.5m，边桥厚10cm。3.4 泵房主要构件材料及尺寸3.4.1 电机梁采用C25钢筋混凝土预制构件，两端伸入墙墩0.20m，梁长为，断面取的矩形截面，间距为1.35m，预留机座底脚螺孔于正中。 图3-3 电机梁结构示意图 （单位：cm）3.4.2 水泵梁 采用C25钢筋混凝土预制构件，两端伸入墙墩0.2m，梁长为，断面取25cm25cm，间距为1.3m，其截面为20cm25cm，预留底座螺孔水泵梁结构尺寸如图3-4所示。图3-4 水泵梁结构示意图 （单位：cm）3.4.3 电机层楼面板 采用C25现浇钢筋混凝土，厚度10cm。3.4.4 检修工作桥面板采用C25钢筋混凝土预制构件，厚度10cm。3.4.5 盖板包括检修工作桥面门槽盖板和电机梁空档盖板，两种盖板均采用C25钢筋混凝土预制实心板。3.4.6 墙体与墙柱采用50号砂浆砌红砖，墙体厚40cm,墙柱截面为，位于隔墩上。门与窗采用铝合金窗体，沿主通道在泵房南端设置大门一扇,进水侧也设置大门一扇。窗户在进出水侧各布置6扇。具体尺寸如图3-7所示。 图3-7 门窗尺寸示意图 （单位：cm）3.5 剖面尺寸3.5.1 主要高程（1）叶轮中心高程 根据900ZLB-85型轴流泵（湿室结构）安装图，规定其安装基准面应设最低进水位0.69m。本设计中进水位最低水位为7.7m。式中：进水池最低水位（m） 叶轮中心淹没深度(m)则：（2）水泵吸水喇叭管管口高程H2水泵喇叭口淹没水深应该满足以下三个要求：不产生空蚀。为便于启动和下导轴承的润滑，淹没下导轴承。不产生进气漩涡。式中：喇叭口至叶轮中心线的高度(m)叶轮中心淹没深度(m)则:（3）底板顶面高程式中：喇叭口至叶轮中心线的高度(m)喇叭口悬空高度（m）“规范”推荐：悬空高,取则：（4）电机层楼板高程电机层楼板高程的确定应与电动机和水泵联接所需要的中间轴的长度相应，同时，为防止地面雨水进入机房，楼板应高于室外地面，地面高程为11.0m， 则：取楼板厚度0.1m，则电机楼板高程（5）水泵梁顶高程式中：叶轮中心到水泵梁顶的距离（m）则：（6）屋面大梁下缘高程式中： 运输车辆高度，取0.8m 起吊物安全操作空间，取0.4m 最高吊件高度，起吊最长部件2.3m 起重绳的困扎垂直长度，取0.6m 吊钩至房顶最小净间距，取1.0m 则： 为了方便施工，屋面大梁下缘高程取18.15m。3.5.2 泵房平面尺寸（1）泵房宽度泵房宽度应根据泵体的大小、进出水管道及其阀件的长度，安装检修及操作管理所必需的空间确定，并考虑进出水侧所布置的走道宽度要求，其宽度也应与定型的屋架跨度或吊车跨度相适应。拟取主泵房净宽2.7m，总宽度7.2m。（2）泵房长度拟进水池中墩厚0.6m，边墩厚0.8m，泵房每间宽为2.7m，共2间。另设配电间和值班间各一间，每间宽3.75m, 总长度为：。4. 进水结构设计4.1 引河布置泵站进水侧将新建河道，新开挖的河道用作引河道。图4-1 引河截面尺寸图4.2 前池设计4.2.1 前池形式及池长利用原有河道将前池设置为正向进水式，池长拟为6m。4.2.2 前池构造前池底部采用C10混凝土护底，厚度0.4m，设梅花形冒水孔，间距1.0m,下设反滤层，每层厚10cm，共3层。其中最上层为中石子，中间一层为小石子，最下层用黄砂。两侧采用圆弧形翼墙。护坡采用浆砌块石M7.5，厚度0.3m，下设10cm，毛砂垫层，每隔5m设混凝土格梗，格梗宽0.4m。4.3 进水池设计4.3.1 进水池形式 泵站的进水池采用湿室型进水池，为维修方便，池顶高程与地面平齐（高程为11.0m）。进水池采用开敞式矩形后壁，进水流态良好。4.3.2 进水池的尺寸拟定 所选轴流泵喇叭口直径D=1.25m，以此尺寸来确定进水池各部分尺寸。（1）进水池的宽度B为节省工程量，并保证进水池内良好的流态，中墩取0.6m宽，边墩取0.6m宽。因此进水池总宽（2）喇叭口悬空高度Z根据进水管内压力比较均匀与进口损失系数最小的要求：（3）进水管口淹没水深， 排涝站取最小值，灌溉站取最大值。抽排时，取，。（4）进水池长度L式中： B 进水池宽度(m) 设计水位时进水池水深(m) Q 水泵额定流量(m3/s) K 秒换水系数 当Q 0.5m3/s ，K=3050因为 Q=2.5 m3/s，取K=35，则：，进水池长度还要满足水工布置及稳定方面的要求，取L=7.5m。（5）后壁距T 考虑到水泵、电机的安装，又因为淹没水深较深，这里将水泵中心轴线到底板边缘的距离定为1.0m。5. 出水结构设计5.1 出水池形式泵站出水池采用正向开敞式出水池，钢筋混凝土结构。详细布置具体见下图。图5-1 出水池平面剖面图5.2 出水池尺寸5.2.1 出口直径在出水管道出口的水力损失与出口流速的平方成正比，而出口流速又与管道出口的直径的平方成反比。v取1.25 m/s。流量为Q=2.5 m3/s。 式中：Q 通过管道的额定流量，m3/s； R 出水管内半径，m； V 出水管速度，m/s。则，=0.631m，出口直径=2R=1.262m，查拍门规范，取1.22m。5.2.2 淹深水平出流取小值，倾斜出流取大值，这里取=0.5m。5.2.3 出水池顶高程式中：出水池最高水位（m） 安全超高（m），表5-1出水池的安全超高泵站流量（m3/s）安全超高（m）60.6泵站流速在16m3/s,取=0.5m。则：由于大堤高程为14.0m，为方便施工与管理，取与大堤同高，。5.2.4 出水池底板顶高程式中：出水池最低水位（m） 淹深（m） 出口直径（m） P出水管底边缘至底板距离（m）,这里取1.0m则：=13.00.51 cos30。1.0=10.63m由于出水池底板越高出水管也越长，为方便施工及减少工程量，这里取=10.0m。5.2.5 出水池宽度式中： n出水管数目隔墩厚度,m 出水管直径,m a出水管边缘至池壁或隔墩的距离，一般取（0.51.0），这里取a=1.0m则：考虑泵房净宽为7.2m，为方便连接，保持美观，取出水池宽度与泵房净宽同宽，即B=7.2m。5.2.6 出水池长度 1) 水面旋滚法式中：试验系数，对于水平台坎，m=0，此时台坎无影响，取7 渠道中最大水深则2）淹没射流法 式中：渠首处平均流速（m/s），本工程应为出水池出口的矩形断面的流速，出水池消能主要发生在抽排的时候，出水池中的水深选择正常水位，即4.0m，则 出水管出口流速， 实际管口流速较小。射出水流又受池水阻挡，此法算得的池长一般偏短。有以下修正式=6.5m结合工程的安全性和经济性，现取=6.5m。5.2.7 护砌长度 为了防止水流对新挖的句容湖的坡岸的冲刷，紧接出水池的一端河道需要进行护砌加固。式中：渠道中最大水深，则：本设计中取10m5.2.8出水池渐变段长度 为了使出水池与下游建筑物的平顺连接，出水池出口应收缩至与下游建筑物同宽。收缩角过大会使出水池水位雍高，增加水头损失；收缩角过小会使出水池长度增加，正向出水时收缩角一般为。式中：B出水池宽（m） b出水河道宽（m） 收缩角，宜取3040，一般不宜大于40，取=40由于水泵流量不大，出口速度不大，即使因收缩角过大而引起的水位雍高也不会很严重，综合考虑、水流流态及站址地形，可考虑，。为了满足泵站所处地形的要求，在渐变段后布置的穿堤涵洞，涵洞出口处设置手动螺杆启闭机和闸门。6. 工况校核6.1 管路阻力损失计算6.1.1 局部损失计算式中：管径（m） 管路局部阻力系数之和喇叭口:=0.15；扩散段:=0.0860弯头段:；拍门:=0.4；则：局部水头损失：m6.1.2 沿程损失计算管路阻力参数：式中： 管道粗糙系数，钢板管包括进出水管路在内的管道总长度，m则： 沿程水头损失：6.1.3 管路水头损失6.2 扬程校核设计工况点水泵扬程：校核工况点水泵扬程：查水泵样本图，得知在H=6.04m及6.84m时，水泵都处在高效区内。故该泵型满足设计要求。7. 上、下游连接建筑物设计7.1 进口翼墙进口翼墙采用扶壁式翼墙，具体尺寸详见图7-1。图7-1 进口翼墙（单位：cm）7.2 出口涵洞出口涵洞采用的穿堤涵洞，详细尺寸见图7-2。图7-2 出口翼墙（单位：cm）穿堤涵洞长16.0m，出口处设置一的铸铁闸门，涵洞出口局部水头损失系数=1，。式中：R水力半径， C谢齐系数，穿堤涵洞满足流量要求。8. 防渗设计8.1 防渗长度计算为保证泵房地基土壤的渗透稳定性，泵房要有足够的地下轮廓线长度。建筑物地下轮廓线是从水流入渗点开始，沿建筑物地下不透水部分的轮廓，到渗流的逸出点为止。在出水池和泵房后墙之间设置止水，在出水池和出水涵洞接头处设置橡皮止水，在前池底部设置反滤层，并设冒水孔。在后墙7.70m处设置三级反滤。泵房地下轮廓线示意图见图8-1。图8-1 泵房地下轮廓线示意图（单位：m）防渗长度从出水池出口开始算起：若紫铜水平止水失效时：防渗长度以6点为入渗点，以14点为出渗点开始算起：8.2 防渗校核根据6表11-1泵房地基设有板桩，取渗径系数C=2.5内外河水位差按照前池无水校核情况知，采用勃莱法计算必须的最小渗径长度。 式中：L 必需的最小渗径长度，m；H 渗透水头，即进水侧与出水侧可能出现的最大水位差，m； C 渗径系数。则最小防渗长度：若紫铜水平止水有效时：L = 20.72m L = 13.25m；若紫铜水平止水无效时：L = 14.01m L = 13.25m；上述两种情况下，防渗长度均满足要求。9. 站身稳定计算站身稳定计算包括各种工况下的泵房稳定和泵房地基稳定，此处仅计算完建期、正常运行期、校核期三种工况。该泵站的机台数为2台，将整个站房作为计算单元，力以向下为正，向左为正，弯矩以顺时针为正方向。9.1 作用荷载计算9.1.1 站房自重站房自重包括：（1） 土建部分重量：泵站底板采用钢筋混凝土；前池采用M7.5水泥砂浆浆砌MU30毛石；泵站上部结构采用钢筋混凝土排架结构和普通砖砌墙；窗户采用铝合金。（2） 机电设备重量。泵房自重列表计算，如下表9-1所示。表9-1 站房重量计算自重计算表格(以底板前趾为矩心)构件名称算式重力()力臂()力矩（)底板1370.6283.755139.855 中墩722.163.752708.10 边墩743.706 3.75 2755.15 水泵梁8.749 4.25 37.18 8.7495.7550.31电机梁8.749 4.25 37.18 8.7495.7550.31电机层楼板163.123.75611.71形后壁 87.326.225 543.55 后壁432.537.83373.76泵房柱子195.695 9泵房墙体345.1551725.75屋顶179.623.2 574.78 179.626.21113.64底板下土重567.45 4 2269.8 水泵58.8 5.25308.7电机23.36 5.25 122.645104.15 21431.42 9.1.2 泵室内水重内河正常水位7.7m，最高水位8.5m，底板顶高程6.0m。完建期：水重：力距：正常运行期：水重： 力距：校核期：水重： 力距：9.1.3 水平土压力及地下水水压力完建期：图9-1完建期水平土压力及地下水压力分布图填土以上考虑出水池、栏杆、人群荷载等综合因素，取q=10kpa,设回填土为非粘性土，土的容重取=18.2，饱和土容重=9，水的容重=9.8，土的摩擦角取28，主动土压力系数=。梯形形心公式为，其中Z为距下底距离，a为下底边长，b为上底边长。P=1.54m正常运行期：图9-2正常运行期水平土压力及地下水压力分布图由于在后墙7.70m处设置有三级反滤，墙内外水压力及地下水压力的作用可相互抵消。填土以上考虑出水池、栏杆、人群荷载及出水池中水的重量等综合因素，取q=25kpa,设回填土为非粘性土，土的容重取=18.2，饱和土容重=9，水的容重=9.8，土的摩擦角取28，主动土压力系数=。 式中：为组合图形在zoy坐标中的形心坐标 各简单图形的面积各简单图形的形心在zoy坐标轴中的坐标mmm P=K=校核期：图9-3校核期水平土压力及地下水压力分布图（取设计与校核的均值）mmm P=K=9.1.4 出水池对墙的水平水压力与墙前水平水压力完建期：墙前水平水压力：P1=0 力矩M1=0排涝设计工况： 排涝校核工况： 9.1.5浮托力完建期：浮托力：力距：正常运行期：浮托力：力距：校核期：浮托力：力距：9.1. 6渗透压力对于土基上的小型泵站，采用直线比例法。完建期：渗透压力：力距：正常运行期：（由于在后墙7.70m处设置有三级反滤） 渗透压力：力距：校核期： 渗透压力：力距：9.1.7 泥沙压力、浪压力、地震力和其它荷载赤山湖地区水质良好，泥沙含量少，故可不计泥沙压力。一般中小型泵房进、出水池的水域面积不太大，且年平均风速较小，可不计浪压力。设计烈度在7度以下时，由于地震荷载相对较小，设计时可以不考虑。在以上三种工况下，其它荷载也可不计。表9-2 站身作用荷载汇总表（设计情况下）（单位：kN，kNm）荷载名称正向挡水竖向力KN水平力KN力矩kNm自重5104.15021431.42水重674.7302530.24浮托力-1270.080-4762.8渗透压力000墙前水平水压力028.3254.77出水池侧水压力0-317.52-1936.87土压力0-578.23-1029.25合计4508.8-867.4316287.51表9-3 站身作用荷载汇总表（校核情况下）（单位：kN，kNm）荷载名称正向挡水竖向力KN水平力KN力矩kNm自重5104.15021431.42水重992.2503720.94浮托力-1693.440-6350.4渗透压力000墙前水平水压力061.25118.42出水池侧水压力0-289.19-1882.1土压力0-518.90-944.40合计4402.96-746.8416093.88表9-4 站身作用荷载汇总表（完建期）（单位：kN，kNm）荷载名称正向挡水竖向力KN水平力KN力矩kNm自重5104.15021431.42水重000浮托力000渗透压力000墙前水平水压力000出水池侧水压力000土压力0-510.34-785.92合计5104.15-510.3420645.59.2 抗滑稳定计算底板处土层属于第三层，灰色，流塑，含较多腐殖质，干强度低，韧性低，刀切面光滑稍有光泽反应，无摇震反应。层厚8.1011.10m，底界埋深10.7017.00m，底界标高-2.15-4.61m，层顶标高5.716.74m，属高压缩性土。根据 8可知，抗滑稳定安全系数：式中：泵房基础底面与地基之间的摩擦系数，取0.4 铅直方向作用力的总和，kN 水平方向作用力的总和，kN9.2.1 完建期只有竖向力作用，没有水平力作用，不用计算。9.2.2 正常运行期满足抗滑稳定要求。9.2.3 校核期满足抗滑稳定要求。表9-5 泵身抗滑稳定计算汇总表计算情况GHKcKc结论设计水位4508.8867.432.081.20满足规范安全要求校核水位4402.96746.842.361.20满足规范安全要求9.3 抗浮稳定计算抗浮稳定安全系数：式中：全部垂直荷载（kN） 扬压力（kN）9.3.1 完建期由于扬压力为零，不用计算。9.3.2 正常运行期满足抗浮稳定要求。9.3.3 校核期满足抗浮稳定要求。表9-6 泵身抗浮稳定计算汇总表计算情况GUKfKf结论设计水位5778.881270.084.551.10 满足规范安全要求校核水位6096.41693.443.61.05满足规范安全要求9.4 地基应力计算 基底应力： 式中： 竖向力对底板中心的偏心距，m； 基础（即底板）上各部分对前趾A点的力矩代数和，kNm； 基础（即底板）上垂向荷载总和，kN。 式中：作用于基底的所有铅直方向作用力的总和，kN 所有外力对底板地面中心点的力矩总和，力矩以顺时针为正，逆时针为负，kNm 计算泵身段的宽度，m 底板长度，m 矩形的弯曲截面系数，m3，即式中： 不均匀系数； 最大基底压应力，kN/m2； 最小基底压应力，kN/m2。9.4.1 完建期=kPakPa不均匀系数：不满足地基应力要求，地基要求处理，采用钻孔灌注桩。9.4.2 正常运行期=kPakPa不均匀系数：9.4.3 校核期=kPakPa不均匀系数： 表9- 7 泵身地基应力计算汇总表计算情况Gepmxxpmin结论完建期5104.150.44127.79 61.252.08 2不满足规范安全要求设计水位4508.8 0.012484.33 82.67 1.02 2满足规范安全要求校核水位4402.960.05585.1377.95 1.092.5满足规范安全要求10. 翼墙稳定计算翼墙稳定计算包括各种工况下稳定，此处仅计算完建期，正常运行期两种工况。本设计为简便起见，选择一段最不利的翼墙段进行稳定计算。本设计以选择进口翼墙的最大尺寸处为例进行稳定计算。进口翼墙为扶壁式翼墙，沿前池的方向扶壁式翼墙中间断面逐渐减小，扶壁式翼墙也逐渐降低，为了计算翼墙的稳定，取其中的中间一段为研究对象，单位纵向长度作为计算单元。另外，潜水地下水位埋深较浅，一般在高程0.351.89m之间，正常运行期时，取11.0m，回填土kN/m3，的砂性土，各项指标参数见稳定计算。10.1 作用荷载计算翼墙受力分析图见图10-1。图10-1 出口翼墙单宽受力图（单位：m）弯矩以顺时针为正，以底板底面前端点为基点。完建期墙前无水。正常运行期墙前水位7.7m。校核期墙前水位8.5m。（1） 墙身自重：kNm (+)（2） 墙后土重：kNm (+)（3） 墙前水的水平压力与墙后地下水水平压力相抵消（4）土压力：可按主动土压力计算：式中：主动土压力，kN/m 主动土压力系数 填土重度，kN/m3，此处取重度kN/m3 回填土高度，m，=1m式中：主动土压力，kN/m 主动土压力系数 填土重度，kN/m3，此处取重度kN/m3填土饱和重度，kN/m3，此处取kN/m3 回填土高度，m，m完建期：kN ()kNm 正常运行期： （5） 浮托力：完建期：正常运行期：kN () kNm将上述各荷载汇总列于下表10-1。表10-1 出口翼墙单宽作用荷载汇总表（单位：kN;kNm）完建期正常运行期墙身自重力（）112.21112.21力矩（+）196.81196.81墙后土重力（）364364力矩（+）1228.81228.8土压力力（）103.4867.92力矩（-）196.61139.74力矩（-）065.31 浮托力力（）0112.7力矩（-）0281.75 合计竖向力（）476.21363.51水平力（）103.4867.92力矩（+）1229938.8110.2 抗滑稳定计算底板处土层属于第三层，灰色，流塑，含较多腐殖质，干强度低，韧性低，刀切面光滑稍有光泽反应，无摇震反应。层厚8.1011.10m，底界埋深10.7017.00m，底界标高-2.15-4.61m，层顶标高5.716.74m，属高压缩性土。用刚体平衡公式来核算抗滑稳定安全系数：式中：翼墙基础底面与地基之间摩擦系数，取包括墙身自重、土重等垂直荷载以及基底面上扬压力的总和包括土压力、水压力等水平荷载的总和（1）完建期：（2）正常运行期：两种工况均能满足抗滑稳定要求表10-2 翼墙抗滑稳定计算汇总表计算情况VHKcKc结论完建期1.20满足规范安全要求设计水位1.20满足规范安全要求10