水利工程論文-太浦河泵站工程設(shè)計(jì)特點(diǎn).doc

水利工程論文-太浦河泵站工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)摘要：太浦河泵站為大（1）型泵站，具有揚(yáng)程低、流量大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)對(duì)一些重大的技術(shù)問題開展了一系列試驗(yàn)和研究工作，并將這些科研設(shè)計(jì)成果應(yīng)用于工程實(shí)踐，使樞紐布置、建筑物設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)備選型和布置更加合理。關(guān)鍵詞：太浦河泵站樞紐布置優(yōu)化設(shè)計(jì)1前言太浦河泵站位于江蘇省吳江市太浦河已建太浦閘南側(cè)，西距東太湖約2km，北距吳江市約30km，蘇州市約51km。太浦河泵站是太浦河工程的重要組成部分，其工程等別屬等工程，工程規(guī)模為大(1)型，泵站樞紐由泵房、變電站、進(jìn)、出水渠、攔污柵閘、泵站交通橋等部分組成。建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水設(shè)計(jì)，300年一遇洪水校核。太浦河泵站是上海市的重點(diǎn)工程，水利部上?？睖y設(shè)計(jì)研究院在工程施工圖設(shè)計(jì)開始之初，就提出了包括13個(gè)課題的創(chuàng)優(yōu)計(jì)劃，提出了創(chuàng)優(yōu)設(shè)計(jì)總目標(biāo)及要求。隨著設(shè)計(jì)的深入和課題的研究，特別是對(duì)一些重大技術(shù)問題開展了一系列試驗(yàn)和研究工作，通過將試驗(yàn)和研究成果應(yīng)用于工程實(shí)踐，使建筑物設(shè)計(jì)、設(shè)備選擇和布置不斷趨于合理。太浦河泵站開工18個(gè)月就實(shí)現(xiàn)了泵站的建成以及良好的初期運(yùn)行，說明了太浦河泵站的設(shè)計(jì)基本是成功的，而一個(gè)合理先進(jìn)的優(yōu)秀設(shè)計(jì)能有力促進(jìn)工程建設(shè)。本文就太浦河泵站的設(shè)計(jì)特點(diǎn)簡要作一介紹。2樞紐布置2.1進(jìn)水渠布置根據(jù)泵站設(shè)計(jì)規(guī)范（GB/T50265-97）的規(guī)定，進(jìn)水渠宜順直，襯砌渠道的彎道半徑不宜小于渠道水面寬度的3倍，彎道終點(diǎn)與前池進(jìn)口之間的直線段長度不宜小于渠道水面寬的8倍。由于太浦河泵站地處富饒的太湖之濱，土地資源十分寶貴，而進(jìn)水渠為新開河道。為了少占耕地，設(shè)計(jì)委托河海大學(xué)水利水電科學(xué)研究所進(jìn)行了水工模型試驗(yàn)，試驗(yàn)認(rèn)為：原設(shè)計(jì)為減少征地拆遷，采取較小彎道半徑和引渠長度，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，只要采取適當(dāng)?shù)妮o助工程措施，總體布置是可行的。通過模型試驗(yàn)，在進(jìn)水渠入口設(shè)置導(dǎo)流建筑物，優(yōu)化堤頭體形，將彎道半徑減小為2.5倍的水面寬度，彎道終點(diǎn)至前池進(jìn)口之間的直線段長度為渠道水面寬的2.62倍，為此節(jié)省工程永久征地約231畝，節(jié)約征地投資約618萬元。2.2泵站站橋分離布置太浦河泵站的進(jìn)水渠截?cái)嗔颂趾幽媳眱砂兜闹饕煌ㄍǖ?，因此須新建交通橋與太浦閘下游側(cè)的公路橋一起組成南北兩岸的交通通道。為便于泵站運(yùn)行管理、改善泵站環(huán)境，太浦河泵站采用站橋分離布置方式。2.3地下連續(xù)墻由于太浦河泵站基坑采用放坡大開挖方案，又緊鄰太浦河和太浦閘，基坑坡頂邊線距太浦閘南側(cè)邊墩距離40m左右，距太浦河南岸堤防外河坡頂邊線僅15m左右，因此基坑北側(cè)若不加防護(hù)而直接對(duì)基坑降水，不僅有可能對(duì)太浦閘的安全造成威脅，而且基坑靠太浦河一側(cè)的大堤內(nèi)極易產(chǎn)生滲透破壞，進(jìn)而威脅大堤及基坑的安全。因此，為確保泵站基坑、太浦閘以及太浦河南堤的安全，在太浦河與基坑之間設(shè)置混凝土防滲地連墻?；炷恋剡B墻采用懸掛式，成槽采用射水法施工，墻厚24cm，地連墻總長240m。3泵房3.1主泵房地基處理泵房底板基礎(chǔ)落在層灰色粉質(zhì)粘土上，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為105kPa，層下部為層棕黃、灰綠色粉質(zhì)粘土，該土層厚約5.2m，土質(zhì)均一，呈硬塑狀態(tài)，屬中壓縮性土，其承載力標(biāo)準(zhǔn)值為300kPa，是泵房基礎(chǔ)較好的淺層持力層。在初步設(shè)計(jì)中，曾采用了預(yù)制鋼筋混凝土方樁、灌注樁和水泥攪拌樁三個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，前兩種地基處理方案幾乎適用于所有的軟土地基，施工經(jīng)驗(yàn)豐富，質(zhì)量易控制，但造價(jià)較高；水泥攪拌樁一般適用于軟弱粘性土和粉性土地基，由于受攪拌機(jī)械攪拌能力的限制，一般不適用于地基承載力設(shè)計(jì)值大于120kPa的粘性土和粉性土，而層灰色粉質(zhì)粘土經(jīng)寬深修正，其承載力設(shè)計(jì)值達(dá)129kPa，經(jīng)綜合分析，因水泥攪拌樁方案投資省、抗?jié)B效果好以及能較好地適應(yīng)地基變形等優(yōu)點(diǎn)而被選為推薦方案。經(jīng)對(duì)泵房水泥攪拌樁單樁和單樁復(fù)合地基的載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期地基加固的目的。3.2安裝間、變電站基礎(chǔ)處理在初步設(shè)計(jì)階段，安裝間和變電站地基采用水泥攪拌樁進(jìn)行地基處理，且臨主泵房側(cè)采用垂直開挖、水泥攪拌樁垂直圍護(hù)的方案。由于水泥攪拌樁圍護(hù)須達(dá)到水泥土齡期后方可開挖，而泵站施工工期又比較緊，因此在施工圖階段，泵房臨安裝間和變電站的水泥攪拌樁垂直圍護(hù)方案改為大開挖方案，安裝間和變電站地基處理改為灌注樁方案。3.3頂撐結(jié)構(gòu)和泵房止水布置太浦河泵站主泵房南北兩側(cè)回填土高度較高，分別為10.05m和9.55m，這給泵房的縱向穩(wěn)定帶來不利影響。經(jīng)計(jì)算，在完建期和設(shè)計(jì)低水位工況，泵房縱向抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。經(jīng)研究，在相鄰的主泵房邊跨底板和中跨底板的側(cè)面，設(shè)置相向四對(duì)面積為0.9m0.9m的頂撐結(jié)構(gòu)，該頂撐結(jié)構(gòu)處實(shí)行并縫處理，以抵消泵房邊跨兩端的水平力。在初步設(shè)計(jì)階段，泵房伸縮縫（順?biāo)鞣较颍┑闹顾贾檬茄刂梅縨厚的底板厚度中心線布置的。為確保泵房縱向穩(wěn)定，改善泵站運(yùn)行時(shí)流道邊墩和底板受力條件，在施工圖階段對(duì)泵房的止水布置進(jìn)行了優(yōu)化。將泵房順?biāo)鞣较虻闹顾叱虖纳嫌蝹?cè)-7.05m向上抬高至-.00m，將高程-.00m以下的下游側(cè)伸縮縫的填縫材料改為透水材料，使縫間充滿水并與泵站下游水位相通，起到平水壓作用，并抵消部分泵房邊跨段邊墻的水平力，3.4泵房底板的三維有限元分析與仿真計(jì)算太浦河泵站泵房底板采用二機(jī)一聯(lián)布置,共分三塊底板，底板平面尺寸為40.45m22.50m（長寬），底板厚為2m，底板平面尺寸大且結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜，為使底板設(shè)計(jì)盡可能與底板實(shí)際受力情況相符合，避免應(yīng)力集中以及出現(xiàn)底板、流道頂板和墩墻等影響工程使用的裂縫問題，確保泵房底板安全，對(duì)太浦河泵站的底板與流道進(jìn)行了三維整體有限元分析與仿真計(jì)算。通過對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的整體分析以及對(duì)復(fù)雜施工情況和各種環(huán)境因素進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬，確定了合理的結(jié)構(gòu)布置和施工方案，確保了泵房底板、墩墻和頂板未出現(xiàn)可視裂縫。3.5泵房布置和建筑立面在初步設(shè)計(jì),泵站的副廠房布置在泵房上游側(cè)的進(jìn)水平臺(tái)上,因進(jìn)水平臺(tái)寬度受水泵進(jìn)水流道布置限制，因此顯得比較擁擠，且因副廠房布置，顯得進(jìn)水平臺(tái)狹小，泵房的建筑立面也受到了很大的影響。在施工圖階段，對(duì)泵房布置和建筑立面進(jìn)行了優(yōu)化。將進(jìn)水平臺(tái)上的副廠房移入變電站內(nèi)，擴(kuò)大泵房南端的變電站面積，使主要電氣設(shè)備集中在變電站內(nèi)，便于集中管理，同時(shí)為美化泵房立面提供了條件。太浦河泵站建筑立面追求簡潔明快的現(xiàn)代工業(yè)建筑風(fēng)格。外墻采用大面積白色及灰色涂料，點(diǎn)綴墨綠色裝飾板及鋼架，外墻立面上刻意勾出細(xì)縫，增加立面的層次。變電站頂部設(shè)計(jì)裝飾構(gòu)架，增加建筑的高度，創(chuàng)造出標(biāo)志性的視覺中心。整幢建筑以淺色外墻、墨綠窗框、灰藍(lán)色玻璃及鋁塑板來加以裝飾，格調(diào)高雅，極具現(xiàn)代感。4進(jìn)、出水渠生態(tài)護(hù)坡多自然型河流建設(shè)方法是目前國際上比較流行的一種河道環(huán)境綜和整治的新方法，它把水邊作為多種生物生息空間的核心，并把河流建設(shè)成盡量接近于自然的狀態(tài)。在建設(shè)多自然型河流中，重點(diǎn)是努力創(chuàng)造出具有豐富自然的并具有魅力水邊環(huán)境。為了體現(xiàn)環(huán)境水利的理念，美化泵站環(huán)境，與日本沖谷實(shí)業(yè)（深圳）有限公司進(jìn)行了合作，對(duì)太浦河泵站進(jìn)、出水渠護(hù)坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。進(jìn)出水渠生態(tài)護(hù)坡的設(shè)置高程以不影響進(jìn)出水渠的過水能力為前提，根據(jù)渠道水位的變化范圍和現(xiàn)場進(jìn)行的植物調(diào)查，曾研究了在水位的不同區(qū)域的坡段內(nèi)選用合適的植物。生態(tài)護(hù)坡不僅工程造價(jià)相對(duì)較低，且符合當(dāng)今世界崇尚環(huán)境的思想。雖然太浦河泵站護(hù)坡優(yōu)化設(shè)計(jì)與工程的實(shí)施方案有一些差異，但其以人為本、環(huán)境水利的設(shè)