天津市濱海新區(qū)寧車(chē)沽東村泵站更新改造設(shè)計(jì)

王光耀 陳海峰

天津市濱海新區(qū)寧車(chē)沽東村泵站更新改造設(shè)計(jì)

王光耀 陳海峰

結(jié)合工程建設(shè)背景及特點(diǎn)，對(duì)天津市濱海新區(qū)寧車(chē)沽東村泵站更新改造工程的水泵機(jī)組選型、軟土地基處理及基坑開(kāi)挖等方面作了簡(jiǎn)要論述介紹，可供同類(lèi)工程參考。

寧車(chē)沽 泵站 地基處理 更新改造

天津市濱海新區(qū)寧車(chē)沽東村泵站始建于1986年，站址位于永定新河左堤外側(cè)，緊鄰京山鐵路橋北端，距永定新河橋約300 m，距薊運(yùn)河河口約3 400 m。該泵站為一座小型排灌泵站，兼具引水灌溉及排水功能，設(shè)計(jì)排水流量為8 m3/s，設(shè)計(jì)灌溉流量為4 m3/s。更新改造后的泵站主要建筑物由泵房、配電間、管理房、排水進(jìn)水閘以及灌溉出水閘等組成，泵房安裝4臺(tái)立式軸流泵機(jī)組。

1 工程建設(shè)背景

寧車(chē)沽東村泵站實(shí)施更新改造主要依托的背景是：其一，近些年，從國(guó)家到地區(qū)對(duì)于農(nóng)田水利建設(shè)扶持力度在不斷地加大；其二，符合國(guó)家、天津市和濱海新區(qū)的相關(guān)政策。以此為契機(jī)，故對(duì)存在病險(xiǎn)的寧車(chē)沽東村泵站實(shí)施了更新改造工程，泵站更新改造的必要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)區(qū)域用水環(huán)境的要求。自建站以來(lái)，寧車(chē)沽東村泵站在除澇、抗旱減災(zāi)等方面發(fā)揮了非常重要的作用，促進(jìn)了農(nóng)民的增產(chǎn)增收，寧車(chē)沽東村主要以農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，年內(nèi)需水時(shí)段歷時(shí)較短，但需求量較大，用水保障主要依靠東村泵站予以實(shí)現(xiàn)，對(duì)于用水的安全可靠度要求較高。

(2)工程運(yùn)行安全的要求。泵站始建于20世紀(jì)80年代，受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)條件的限制，工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，且經(jīng)歷了近30年的長(zhǎng)期運(yùn)行，泵房、配套閘涵等水工建筑物出現(xiàn)了不同程度的破壞，機(jī)電設(shè)備老化嚴(yán)重，裝置效率下降明顯，工程效益逐年降低，維護(hù)成本不斷上漲，嚴(yán)重影響了泵站的安全運(yùn)行和效益的發(fā)揮，急需更新改造。

(3)適應(yīng)外部運(yùn)行條件變化的要求。根據(jù)已批復(fù)的《永定新河治理二期工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，永定新河二期工程實(shí)施后防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了100年一遇，再加上永定新河閘的調(diào)蓄作用，使得東村泵站的運(yùn)用條件也隨之發(fā)生了變化，治理后外河水位最高達(dá)到3.19 m，已超過(guò)泵站出水池最高運(yùn)行水位，不能滿(mǎn)足排水運(yùn)用要求，故現(xiàn)有泵站需結(jié)合治理后的永定新河河道水位、堤防布置情況等進(jìn)行更新改造，才能滿(mǎn)足其運(yùn)用要求。

2 工程設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)及對(duì)策

(1)本工程屬于市財(cái)政補(bǔ)助項(xiàng)目，其財(cái)政補(bǔ)助資金有限，因此，前期設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)好工程投資與安全之間的關(guān)系，一要確保工程主體建筑物的安全，保證泵站整體效益的發(fā)揮，二要嚴(yán)格控制工程投資，保證物盡其用。具體措施包括：設(shè)計(jì)商管理單位，簡(jiǎn)化管理房、給排水及內(nèi)外裝修設(shè)計(jì)；有針對(duì)性采取地基處理及結(jié)構(gòu)可靠性措施，包括局部采用摩擦預(yù)制樁、深挖、換填土措施等，并通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，采用適度增強(qiáng)泵房剛度以減少因軟基沉降帶來(lái)的結(jié)構(gòu)變形過(guò)大問(wèn)題，既保證了建筑物的安全，也對(duì)投資進(jìn)行了有效控制。

(2)本工程的移交對(duì)象為寧車(chē)沽東村村委會(huì)，存在運(yùn)行管理能力較薄弱等問(wèn)題，泵站的后期運(yùn)行管理盡可能方便是設(shè)計(jì)需要考慮的。具體措施包括：結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，采用易于操作維護(hù)的立式軸流泵，較潛水軸流泵方案投資雖略有增加，但相應(yīng)減少了后期檢修維護(hù)等費(fèi)用；此外，泵站的前池?cái)r污柵原為清污機(jī)，結(jié)合原泵站多年運(yùn)行情況分析認(rèn)為，前池污物量較少，采用固定式攔污柵人工清污即可，既節(jié)約造價(jià)，也便于管理維護(hù)。

(3)泵站緊鄰永定新河左堤，該堤防為2級(jí)建筑物。泵站的深基坑開(kāi)挖及排水如考慮不周，可能會(huì)對(duì)堤防產(chǎn)生不良影響，甚至造成跨堤風(fēng)險(xiǎn)，泵站改造后的建筑物與堤防已有的建筑物(包括灌溉進(jìn)水閘、排澇出水閘)必須有效連接。針對(duì)此情況采取的具體措施包括：基坑開(kāi)挖采取鋼板樁支護(hù)，基坑排水采用明排并輔以井點(diǎn)排水，盡量減少對(duì)堤防周邊土體的擾動(dòng)；開(kāi)挖后及時(shí)對(duì)地基進(jìn)行處理并盡快筑注混凝土，對(duì)原有建筑物周邊做好安全支護(hù)措施，并加強(qiáng)變形監(jiān)測(cè),避免了對(duì)原有建筑物造成破壞。

3 工程設(shè)計(jì)重點(diǎn)

本工程更新改造建設(shè)內(nèi)容包括：拆除重建排水進(jìn)水閘、進(jìn)水池、泵站廠房、出水池、排水出水閘連接箱涵和管理用房等建筑物，新建灌溉出水閘等；更換機(jī)電設(shè)備，包括水泵、電動(dòng)機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)柜和電纜等；更新金屬結(jié)構(gòu)，包括閘門(mén)、啟閉機(jī)、攔污柵等。

3.1 水泵機(jī)組選型

根據(jù)現(xiàn)有運(yùn)用條件，對(duì)于東村泵站的裝機(jī)規(guī)模，采用潛水軸流泵和立式軸流泵，從運(yùn)行技術(shù)上都可行。而從土建投資方面看，潛水軸流泵可不建地面以上的主廠房，能節(jié)省土建投資，也可改善泵站的環(huán)境風(fēng)貌。但是，由于該泵站屬于鄉(xiāng)村地方運(yùn)行管理，泵站配置的運(yùn)行人員技術(shù)能力薄弱，從機(jī)組運(yùn)行故障處理方面，潛水軸流泵尚無(wú)經(jīng)驗(yàn)，一旦產(chǎn)生故障需返廠檢修，后期將產(chǎn)生較大的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，通過(guò)對(duì)周邊已建泵站調(diào)查發(fā)現(xiàn)，潛水軸流泵的返修率明顯高于立式軸流泵；因此，泵站主機(jī)設(shè)備更新選用立式軸流泵方案。

3.2 軟土地基處理

本工程建筑物建基面位于第四系全新統(tǒng)第Ⅰ海相層的粉質(zhì)黏土層上，土體呈飽和軟塑狀，多含有黑色泥炭層，厚度1.20～2.00 m，壓縮模量普遍介于3～5 MPa之間，該軟土地基需要采取必要的措施進(jìn)行處理。

本工程主體建筑物級(jí)別為4級(jí)，考慮工程等別及建筑物級(jí)別較低，已建灌溉進(jìn)水閘及邊墻地基均采用換填處理，建筑物未發(fā)現(xiàn)較大沉降變位情況，且泵房為原位重建，局部原狀軟土地基固結(jié)效果較好，綜合工程安全及投資控制等因素考慮，本工程也采用換填墊層法對(duì)泵房、閘室及翼墻地基進(jìn)行處理，即將上述部位建筑物基底高程以下的黏土層挖除，在此基礎(chǔ)再行下挖1 m，然后回填碎石土墊層加土工格柵進(jìn)行處理。施工期間，通過(guò)釬探發(fā)現(xiàn)，泵房進(jìn)出口地基土體壓縮模型差異性較大，結(jié)合計(jì)算，故擬對(duì)泵房沉降較大的出水池側(cè)周邊增設(shè)預(yù)制摩擦樁對(duì)地基進(jìn)行加固處理，樁體頂部與建筑物主體結(jié)構(gòu)相連，以達(dá)到減少泵房地基不均勻沉降的目的，摩擦樁邊長(zhǎng)為0.4 m×0.4 m，樁長(zhǎng)為24 m，嵌入下部砂層不小于1 m，樁數(shù)12根，樁頂用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁將樁連接在主體外墻側(cè)面，預(yù)制樁混凝土強(qiáng)度不小于C30，梁體混凝土強(qiáng)度為C30W4。

3.3 基坑支護(hù)及排水

本工程基坑最大挖深近9 m，基坑面在地下水位以下近5 m，且上部土層多為軟塑狀的淤泥質(zhì)土，開(kāi)挖過(guò)程中還應(yīng)盡量避免對(duì)永定新河左堤(2級(jí)堤防)造成不利影響，因此，工程的基坑開(kāi)挖和支護(hù)應(yīng)作周詳考慮。由于泵房緊鄰永定新河左堤，基坑的開(kāi)挖空間受限，為保證開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定，采用分級(jí)開(kāi)挖與鋼板樁支護(hù)聯(lián)合的型式，即結(jié)合施工交通在中間高程位置設(shè)置馬道，分兩級(jí)進(jìn)行開(kāi)挖，在基坑底部周邊及頂部各設(shè)置一排鋼板樁，一是保證基坑不受上部變形土體侵占，二是盡量避免對(duì)左岸堤防造成開(kāi)挖擾動(dòng)?；咏邓捎妹鳒吓潘⑤o以井點(diǎn)降水的方式，明排的支溝深度為0.3～0.5 m，干溝深度為1.0～1.5 m，集水井底部低于干溝的溝底，明溝排水自基坑形成至下部結(jié)構(gòu)施工完畢，采用潛水泵間斷性排除基坑集水井內(nèi)的積水，另外，在基坑靠近左岸堤防側(cè)布置了大口砂井5眼，井徑0.3 m，井深30 m。

4 結(jié) 語(yǔ)

寧車(chē)沽東村泵站更新改造工程于2016年1月完工，經(jīng)試運(yùn)行后,各建筑物和機(jī)電設(shè)備運(yùn)行良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，于2016年7月完成竣工驗(yàn)收。

本工程設(shè)計(jì)改造的重點(diǎn)為水泵機(jī)型比選、軟土地基處理、預(yù)防施工對(duì)永定新河左堤安全帶來(lái)的影響等三方面。為便于運(yùn)行管理采用立式軸流泵，為保證工程安全，采用綜合措施進(jìn)行軟土地基處理及基坑開(kāi)挖支護(hù)。一般小型水利水電工程的設(shè)計(jì)周期較短，可能對(duì)一些或某種細(xì)節(jié)問(wèn)題關(guān)注欠缺或分析論證不足，由此可能帶來(lái)投資突破、運(yùn)行管理不便等問(wèn)題，甚至可能存在安全隱患，因此，如何在短時(shí)間內(nèi)把握工程設(shè)計(jì)重點(diǎn)是設(shè)計(jì)者需要特別關(guān)注的問(wèn)題。

TU991

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1007-6980(2017)02-0018-02

2017-03-20)

王光耀 男 工程師 天津市濱海新區(qū)塘沽農(nóng)村水利技術(shù)推廣中心 天津 300451

陳海峰 男 工程師 天津市金鐘河閘管理所 天津 300301