回龙水泵站_回龙初步设计说明书.doc

1 综合说明1.1 工程概况 迴龙电排站位于南海区大沥镇盐步迴龙，属于盐联围，桩号3+960，该工程外接佛山涌下游，花地涌上游，内连河西等地一大片大小河涌网络，是典型的珠江三角洲河网地带。盐联围地处南海区东部，总长7.95km，围内常住人口近8万人，工、商、农及交通发达，其中种植花卉、蔬菜等经济作物4.16km2，工农业总生产值达50多个亿元。 迴龙水闸始建于1963年，1991年在原有旧闸基础上改建闸室，现水闸长为3.5m，宽为2.5m，闸底板高程-0.7m，闸墩顶高程3.724m，闸门为钢筋混凝土平板闸门，设5t手、电两用卷扬机。水闸设计流量为5.5m3/s，负责迴龙一带1900亩农田的排涝任务。 改建后的迴龙电排站工程包括水闸和水泵站，不仅维持原有自排能力，还增加电排，当外涌水位高时，能抽排围内洪涝，确保围内的防涝安全，提高为内的防洪防涝标准。1.2 水文1.2.1 气象 南海区地处珠江三角洲中心地带，属南亚热带季风气候，主要特点是：春湿多冷，夏长而酷热，秋冬暖而晴旱。 南海区的年平均气温为22.1，一月最冷，平均温度为13.4，极端最冷气温多在3以上，最低纪录为-1.9。七月最热，平均气温为28.9，最热记录为38.5。 全年总日照数约为15002100h，23月多阴雨天气，月日照总时数只有5080h，也是最潮湿的季节。 南海区秋冬季节盛行偏北风，春夏季节盛行东南风，年平均风速为2.2m/s。710月为热带气旋季节，对南海区有较大影响的热带气旋年平均为1.6个。1.2.2 水文南海区全年总降雨量在14001900mm之间，49月份为雨季，总降雨量占全年的80。年际降雨分布极不均匀。月降雨量最大为662.0mm，日降雨量最大为279.8mm。迴龙泵站集雨面区内及附近地区没有雨量站和水文站，缺少实测资料。根据广东省暴雨参数等值线图（广东省水文局，2003）查得本工程集雨区24小时点暴雨量为129.2mm，24小时点暴雨量变差系数CV0.33。根据广东省经验取，并计算出本站集雨区P=1024小时暴雨量为186.3mm。1.2.3 排涝设计流量与洪水位根据广东省南海市江河流域综合规划报告书确定的排涝标准以及广东省防洪（潮）标准和治涝标准，按照建筑物等级，本泵站排涝标准为：10年一遇24小时暴雨一日排干。 本泵站排涝集雨面积为1.0km2，根据前面计算24h暴雨量为186.3mm，即集雨区24h排涝总水量为18.63104m3。由此计算泵站排水设计流量为：2.16m3/s。 根据规划报告，本泵站外涌洪水位P1为2.98m，P=2为2.91m。内涌排涝设计水见表1.21。表1.21 本站内涌设计水位项目最高水位（P=10%）起排水位停泵水位水位（m）1.100.600.001.2.4 施工排涝流量 本工程施工导流洪水（排涝）重见期为5年一遇（P=20），由于缺少分期暴雨资料，采用略低于泵站设计标准：5年一遇1小时暴雨一日排干。 本泵站排涝集雨面积为1.0km2，根据前面计算5年一遇1h暴雨量为66.3mm，即集雨区24h排涝总水量为6.63104m3。由此计算施工排涝流量为： Q6.63104/(1243600)0.77m3/s 施工导流将参照此流量进行设计。1.3 工程地质1.3.1 概述 迴龙泵站位于南海区大沥镇盐步迴龙村，属盐步联围工程，由迴龙涌向佛山涌排涝。 受南海区盐步水利所委托，广东省佛山地质工程勘察院在盐步迴龙泵站进行工程地质勘察。目的是查明场地内岩土层的结构特征及物理力学性质，查明有无不良地质现象。为迴龙泵站重建工程提供地质依据。 场内共布置钻探点4个，由南海区盐步水利所技术员现场布孔。其中ZK1孔为技术孔，其余为鉴别孔。技术孔要求做土工试验，钻至中风化岩2m终孔，施工中每隔23m作标准贯入试验一次。 岩土层的承载力由标准贯入试验和土工测试求得。 勘测工作执行水利水电工程勘察规范（GB5028799）、岩土工程勘察规范（GB5002194）和建筑抗震设计规范（GBJ1189）等有关规定和要求。1.3.2 岩土工程地质特征及物理力学性质1.3.2.1 地形地貌迴龙电排站位于大沥镇盐步管理区内，外连佛山涌，内接迴龙涌。地貌上属珠江三角洲平原腹地，地形开阔平坦。1.3.2.2 岩土层工程地质特征经工程地质钻探揭露，地基土主要为第四系三角洲冲淤积层(Qmc)、沉积层和下第三系(E)泥岩、砂岩组成。综合剖面共分6层，其工程地质特性详见图32、图33。1.3.3 地貌及水文地质概况 钻探孔终孔后，实地对各孔内地下水进行观测，并对ZK2孔就地下水与潮汐的影响进行了观测。从观测的情况表明，钻孔内的水位明显地受潮汐涨落影响，说明地下与地表水（江河水）存在一定的水力联系。 其他各孔水位垂直深1.403.10m，水位标高0.321.08m。粉质粘土层长期位于在地下水位以下。1.3.4 砂土液化判别1.3.4.1 地震基本烈度 根据1:300万广东省地震烈度区划图（1990年版）所示，工程所在地位于华南地震区东南沿海地震亚区，属频率较低的地震中强度活动带，地震基本烈度为“7”。1.3.4.2 砂土的液化判别 根据建筑抗震设计规范（GBJ11-89）的要求，对地面以下15深度范围内的饱和砂土、粉土，需进行液化判别。 场地第1-2层以粘土为主，仅局部为粉土，其粘粒（10），可判别为不液化。第3层粗沙，由于颗粒较粗，处于中密密实状态，可视为不液化。1.3.5 工程地质评价与建议（1）经钻探揭露，场地岩土层结构简单，地基土由第四纪粉土、淤泥、粗砂和下第三系风化砂岩、泥岩组成。地基土类别属于软弱中软地基土，建筑场地类别为类。（2）场地位于河岸边，附近堤身土（粉土、粉质粘土）长期受地下水浸润，易软化。（3）第（2）层淤泥质土层位稳定，为高压缩性软弱土层，属不良地质现象。（4）地下水与河水存在一定的水力联系，因此，施工时应考虑堤围与基坑内外压力平衡，保证内侧有足够的压力层，以防发生管涌。（5）浅基础和扩展基础可选用第3层粗沙作为持力层（木桩打入该层），有条件时，可开挖清砂至强风化泥岩，抛石作为大基础。（6）若选桩基础，建议选第6层中风化泥岩作为持力层。 （7）场地位于地震烈度“7”区，应按有关规范设防。1.4 工程任务和规模1.4.1 工程任务1.4.1.1工程兴建缘由 迴龙水闸始建于1963年，1991年在原有旧闸基础上改建闸室，现水闸长为3.5m，宽为2.5m，闸底板高程-0.7m，闸墩顶高程3.724m，闸门为钢筋混凝土平板闸门，设5t手、电两用卷扬机。水闸设计流量为5.5m3/s，负责迴龙一带1900亩农田的排涝任务。 迴龙地区地势较低洼，加上近年附近地区成片开发建设，原有排水系统遭到破坏。当出现强降雨时，容易造成积水内涝，加上外涌洪水顶托，更加剧内涝，延长了受浸时间。盐联围内工商农业发达，城乡一体化程度高，花卉蔬菜种植基地多，内涝造成的经济损失巨大，也严重影响盐围内地区的经济发展。原有水闸的自排方式，已不能满足排涝的要求，必须兴建电排站，解决外涌洪水顶托时的排涝问题。同时由于迴龙水闸兴建年份已久，工程标准低，分缝处未设置水，致使由渗漏现象，闸门及其启闭设备陈旧老化，结构破损。水闸也需要改建或重建。1.4.1.2 工程任务为提高盐联围内地区防洪标准，解决外涌高水位时的排涝问题和迴龙水闸年久失修的问题，需要兴建迴龙电排站，工程包括迴龙泵站和水闸两大部分以及周边的交通、环境整治，确保盐联围内地区的水安全。1.4.2 工程规模迴龙电排站的任务是：（1） 外涌水位低时，利用水闸自排内涝；（2） 外涌水位高时，利用泵站机排内涝；（3）外涌洪水、高潮时，位防洪当潮。1.4.2.1 迴龙水闸始建于1963年的迴龙旧闸，现有规模：长为3.5m，宽为2.5m，闸底板高程-0.7m，闸墩顶高程3.724m，闸门为钢筋混凝土平板闸门，设5t手、电两用卷扬机。水闸设计流量为5.5m3/s。基本上能满足迴龙一带1900亩农田自排时的排涝任务。 新建迴龙水闸仍基本保持原有规模，设计流量为5.5m3/s，闸室宽度保持2.5m。1.4.2.2 迴龙泵站为解决盐联围外涌高水位时的排涝问题，需兴建迴龙水泵站。根据水文计算，按10年一遇标准，迴龙泵站设计流量为2.16m3/s。根据盐联围排涝需要，以外涌P=2%洪水位为2.91m，停泵水位为0.00，作为泵室及进水渠设计依据。迴龙泵站装置一台900QZ-135D(-2)潜水轴流泵，装机容量160kW。1.5 工程布置及建筑物1.5.1 设计依据1.5.1.1 工程等级及建筑物级别（1）工程等别根据南海区盐联围防护范围和防护对象的重要性、南海区水利规划成果、水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000、堤防工程设计规范（GB50286-98）、广东省防洪（潮）标准和治涝标准（试行）、广东省海堤工程设计导则（试行）的有关条款规定，防护对象的等别为等，堤防为级堤防。迴龙电排泵站属于盐联围的组成部份，根据水闸设计规范（SL265-2001）和泵站设计规范GB/T50265-97的规定，位于防洪（挡潮）堤上的穿堤建筑物，其工程等级应不低于防洪（挡潮）堤的等级，因此确定迴龙电排泵站的工程等别为等，主要建筑物等级为级，次要建筑物等级为级。 （2）建筑物级别及洪水标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000、防洪标准GB50201-94、泵站设计规范GB/T50265-97、水闸设计规范SL265-2001、堤防工程设计规范GB50286-98、及广东省海堤工程设计导则（试行）DB/T182-2004以及广东省防洪（潮）标准和治涝标准，迴龙泵站、水闸为3级建筑物，设计防洪（潮）标准为50年一遇，校核防洪（潮）标准为100年一遇；迴龙电排泵站的设计排涝标准为10年一遇24h暴雨一天排干不成灾。1.5.1.2 设计基本资料1.5.1.2.1 特征水位及流量（1）设计排涝流量为2.16m3/s。（2）进水池（迴龙涌侧）特征水位设计水位：起排水位0.60 m；最低运行水位：止排水位0.00 m；最高运行水位：排涝期按内河涌最高水位1.10 m。（3）出水池（花地涌侧）特征水位100年一遇洪水位：2.98m；50年一遇洪水位： 2.91m；30年一遇洪水位： 2.83m；20年一遇洪水位： 2.75m；10年一遇洪水位： 2.61m。1.5.1.2.2 设防烈度根据中国地震动参数区划图GB18306-2001，本工程区域的地震动峰值加速度为0.1g，相应基本烈度为度，因此抗震设防烈度按度考虑。1.5.2 站址选择 迴龙原有旧水闸布置在盐联围面临佛山涌一侧，其启闭机室影响盐联围顶交通，必须拆除。原水闸闸址，地形窄小，而且影响交通。迴龙涌出口附近四周均有民居，是迴龙村所在地，电排站站址选择受极大的局限。根据现场实际地形，征得建设单位同意，迴龙电排站新站址选在盐联围堤后，迴龙涌出口附近距离盐联围15m处，较开阔的地点，以便与迴龙涌、出水口连接。站址距离盐联围15m左右。1.5.3 泵站型式选择迴龙电排站采用堤后式泵站，根据选用的不同水泵型式，泵站布置采用了两个方案进行比较。方案一：潜水轴流泵方案；方案二：潜水贯流泵方案。从以下三方面对两方案进行比较：a）从泵站运行管理方面比较方案一运行管理简单，易于操作；方案二厂房内需布置检修渗漏集水井和排水泵，流道进出口需布置检修工作闸门和起吊设备，运行管理复杂，操作困难。因此从运行管理方面来看，方案优于方案。b）从工程结构方面比较方案二由于安装层与水泵电机层高差大，为了方便二者之间的交通要求，需在安装间下部布置一层，使其底板高程与主厂房底板高程一致，采用整体结构，在安装间左上角布置一道楼梯，通向水泵电机层，同时将检修渗漏集水井布置在安装间下部。由于在安装间布置了楼梯口，难以再布置低压柜等配电设备，需专门布置副厂房。另一方面流道进出口需布置检修工作闸门和起吊设备，流道断面为矩形向圆形渐变，结构相对复杂。方案一由于安装层与水泵电机层高差小，只需主厂房走道板上设置一道钢梯即可满足交通要求，同时利用安装间部分空间布置低压柜等配电设备，不需专门布置副厂房。另一方面也不需布置检修工作闸门和起吊设备，利用厂房下部作为水泵的进水池。由上述可以看出，方案一相对方案二结构简单，工程量小，施工简便。因此从工程结构方面看，方案一优于方案二。c）从工程投资方面比较方案一总建筑面积约60.5m2，方案二总建筑面积约73.1m2，方案一工程投资明显比方案二低，因此从工程投资方面看，方案一优于方案二。综上所述，通过从泵站运行管理、工程结构和工程投资三个方面综合比较，方案一优于方案二，因此推荐方案一即潜水轴流泵方案为本工程方案。1.5.4 电排站总体布置 迴龙涌主河道顺水流靠近左岸，迴龙涌右岸较为宽，便于建筑物的布置。迴龙电排站枢纽布置可拟定两个方案。（1）方案一 泵站布置在迴龙涌右岸一侧，引水渠与迴龙涌连接，将水流引入进水池，由水泵提升后，经出水管，拐90弯角后，排入出水渠。水闸布置在左岸一侧，与泵房并排布置，上游与迴龙涌相连，下游与出水涵相连。自排时，水流经引水渠、闸室、出水渠、涵洞等直接排入佛山涌。（2）方案二 排水闸布置在迴龙涌右岸一侧，其引水渠与迴龙涌连接，将水流引入闸室，出闸后，出水渠拐90弯角后，经排水涵，排入佛山涌。而泵站布置在左岸一侧，与水闸并排布置，上游与迴龙涌相连，水流由引水渠引入进水池，经水泵提升后，游出水管直接排入出水渠，再排入佛山涌。 综合分析以上两个方案，方案一有明显的优势，故本工程采用方案一的布置方案。1.5.5 水泵站厂房及及其进出水建筑物1.5.5.1 结构布置 a）进水池 确定进水池进口底板高程为-0.76m，边墩顶高程为1.80m。进水池宽度为2.8m。潜水泵进口高程为-1.12m，保证在最低运行水位下有0.3m淹没深度，水泵室底板高程为-1.79，距离水泵进口的净空为0.69m。进水池进口水平段长度为1.5m，用于布置拦污栅和清污桥。斜面连接段长度为4.0m，连接段坡比为1:3.88。b）泵房 泵室底板高程为-1.79m，底板厚为1.0m，基础面高程为-2.79m；水泵出水管高程为3.02m，主机室地面高程为1.52m，安装间地面高程为3.87m，与进厂公路同高；最大起吊部件高度为2.41m，考虑从汽车卸货需要，总起吊高度为5.56.0m，吊车梁底高程为9.76m，距离地面5.89m，符合调运需要。泵房屋面高程为10.36m。 水泵井筒直径为1.2m，出水蝶阀长度0.55m。蝶阀到外墙距离1.225m，蝶阀中心到泵轴线距离1.775，泵轴线到出水侧外墙距离为3.0m。考虑场内桥通道的布置，同时确保水泵四周有足够的净空，泵轴线到进水侧外墙距离为3.3m。厂房总宽度为6.3m。 水泵地脚螺丝间距为2.0m，机组基础宽度为2.4m，两侧留有1.0m左右净空，则机组净宽为4.4m，考虑结构柱尺寸0.4m宽，机组段总长度为4.8m。安装长度取为机组段长4.8m，厂房总长度9.6m。 c）出水管 出水管直径为0.8m，管轴高程为3.02m，出水管布置于管槽中，架空布置，由混凝土支座支承。管槽宽度为2.8m，底板高程为2.32m。5.5.2 水力设计 a）水头损失计算进水池水位为0.00时，0.249进水池水位为0.60时，0.247进水池水位为1.10时，0.232 b）水泵扬程进水池水位为0.00时，h3.02+0.249进水池水位为0.60时，h2.42+0.247进水池水位为1.10时，h1.92+0.2321.5.5.3 泵室抗滑稳定及地基应力计算 a）荷载及荷载组合作用于泵室的荷载有：上部结构传来的荷载、固定设备、自重、水重、扬压力、土压力。泵室不挡水，但出水侧承受较大的土压力，在完健期或进水池低水位时的泵室稳定产生不利影响，需要进行验算。计算工况选择完建期、正常运行期（进水池水位为0.00和1.10）。出水侧外墙填土高程为2.32m。荷载组合见表1.51。表1.51 荷载组合表项目设计情况荷载荷载组合自重水重渗透水平压力土压力扬压力上部荷载基本组合完建期+运行期+b）稳定分析、应力计算 抗滑稳定采用抗剪稳定计算公式： 式中KC为抗滑稳定安全系数； f为混凝土与地基接触面的抗剪摩擦系数，取f=0.25； 为作用于滑动面上的法向分力总和； 为作用于滑动面上的切向分力总和。 地基应力采用材料力学公式计算：式中：泵房底板基底应力的最大值或最小值（kPa）；G作用在泵房底板上全部竖向荷载之和（kN）；M作用在泵房底板上全部荷载对基础底面垂直水流方向形心轴的力矩之和（kN.m）；A泵房底板面积（m2）；W泵房底板对该底面垂直水流方向形心轴的面积矩（m3）。泵房主要建筑物基面座落于淤泥层上，其地基承载力标准值为50kPa。根据前面的计算，主要力学指标见表1.523。安全系数均大于1.2，最大最小应力比均小于2.0，但地基应力不能满足要求，需要进行地基处理。表1.52 抗滑稳定、地基应力计算成果表（未考虑地震荷载）计算情况稳定安全系数最大最小应力比底板边缘应力（Mpa）完建期1.851.14115.28101.51运行期进水池水位0.02.101.1388.5578.62进水池水位1.11.831.1093.6684.79表1.53 抗滑稳定、地基应力计算成果表（考虑地震荷载）计算情况稳定安全系数最大最小应力比底板边缘应力（Mpa）完建期1.421.09113.19103.61运行期进水池水位0.01.361.1796.2882.17进水池水位1.11.501.1689.7977.381.5.6 水闸及其进出水渠道1.5.6.1 结构布置 水闸维持原有规模不变，水闸底板高程为-0.76m，闸室宽度为2.50m。50年一遇外涌洪水位为2.91m，考虑一定的超高，下游闸墩顶高程为3.67m。上游最高水位为1.10m，上游闸墩顶高程为1.80m。水闸胸腔底高程为1.30m，闸门顶高程为1.80m，闸门高度2.66m。闸室长度为6.3m。 引水渠宽度为2.50m，水闸出水段渠顶高程3.67m，进水段渠顶高程为1.80m。 闸门为平板钢闸门，宽度2.90m，高度2.66m。采用卷扬机启闭。5.6.2 水力设计 水闸设计流量为5.5m3/s，过流能力受外涌水位影响。当外涌水位低时，开闸自排；外涌水位高时，关闸机排。自排能力维持原有河道现状。防渗设计：外侧排水渠采用混凝土结构，防渗铺盖长度为10.32m，加上水闸底板6.3m，进水段底板6.50m，总计23.12m。水闸出水渠也作为水泵出水池，宽度应考虑出水管设流距离。计算得：L2.9m。加上水泵出水管伸出0.15m，合计渠道宽度为3.05m，取渠道净宽3.5m。为保证渠道的抗冲能力，通过计算：t=0.579m。取渠道边墩和底板厚为0.6m。1.5.6.3 闸室抗滑稳定及地基应力计算 a）荷载及荷载组合作用于泵室的荷载有：上部结构传来的荷载、固定设备、自重、水重、扬压力。计算工况选择完建期、正常运行期（进水渠水位为0.00和1.10）。外涌水位均按2.91m（P=2）考虑。荷载组合见表1.54。表1.54 荷载组合表项目设计情况荷载荷载组合自重水重渗透水平压力土压力扬压力上部荷载基本组合完建期+运行期+ b）稳定分析、应力计算 抗滑稳定采用抗剪稳定计算公式： 式中KC为抗滑稳定安全系数； f为混凝土与地基接触面的抗剪摩擦系数，取f=0.25； 为作用于滑动面上的法向分力总和； 为作用于滑动面上的切向分力总和。 地基应力采用材料力学公式计算：式中：泵房底板基底应力的最大值或最小值（kPa）；G作用在泵房底板上全部竖向荷载之和（kN）；M作用在泵房底板上全部荷载对基础底面垂直水流方向形心轴的力矩之和（kN.m）；A泵房底板面积（m2）；W泵房底板对该底面垂直水流方向形心轴的面积矩（m3）。泵房主要建筑物基面座落于淤泥层上，其地基承载力标准值为50kPa。根据前面的计算，主要力学指标见表1.556。安全系数均大于1.2，最大最小应力比均小于2.0，地基应力不能满足要求，需要进行地基处理。表1.55 抗滑稳定、地基应力计算成果表计算情况稳定安全系数最大最小应力比底板边缘应力（Mpa）完建期1.1974.8662.88运行期进水池水位0.03.191.3269.7852.98进水池水位1.12.501.4256.4939.69表1.56 抗滑稳定、地基应力计算成果表计算情况稳定安全系数最大最小应力比底板边缘应力（Mpa）完建期1.0369.8167.93运行期进水池水位0.02.291.5674.8347.92进水池水位1.11.791.7861.5434.631.5.7 基础处理1.5.7.1 水泵室基础处理水泵室地基开挖高程为-2.79m，采用预制管桩桩基础。桩长度8.0m，桩打入-10.79m高程，以第6层中风化泥岩作为持力层。桩径为300mm，长度8.0m，间距10001000mm。根据地基应力计算成果，泵站完建工况地基应力最大，为115.28kN/m2，则需要的单桩竖向承载力为115.28kN。单桩竖向承载力复核，根据建筑桩基技术规范JGJ94-94，单桩承载力按下式计算：Ra=Up +式中：Ra单桩竖向承载力（kN）；Up桩周长（m）；qsi桩周第i层土的侧阻力系数特征值；n桩长范围内所划分的土层数；li桩长范围内第i层土的厚度（m）；qp桩端地基土未经修正的承载力特征值（kPa）;a桩端天然地基土承载力折减系数，可取0.40.6，承载力高时取低值；Ap桩的截面积（m2）。经计算，单桩竖向承载力设计值为479.07kN大于115.28kN，满足地基承载能力要求。 1.5.7.2 安装间基础处理安装间采用独立基础，分两组。组1：靠近水泵室，底面积为1.01.7m，基础底面高程-2.79m；经计算，单柱荷载为596.7kN，独立基础下设四根桩，单桩最大垂直荷载为149.18KN，竖向承载力设计值为4479.07=1946.28kN大于596.7kN，满足地基承载能力要求。 组2：靠近水泵室，底面积为1.61.7m，基础底面高程-2.79m。独立基础下分别布4根桩，桩径为300mm，长度8.0m。经计