?？谂艥潮谜舅そY(jié)構(gòu)質(zhì)量安全檢測與復(fù)核

康志偉

(佛山市高明區(qū)?？诒谜?，廣東 佛山 528000)

1 工程概況

佛山市高明區(qū)海口泵站地處佛山市高明區(qū)荷城街道，屬西江干堤[1]。工程負(fù)責(zé)荷城中心城區(qū)范圍內(nèi)的排澇任務(wù)，排出河流為西江，上游約3.40 km 處為七星崗泵站，和?？诒谜疽黄鹭?fù)責(zé)城區(qū)排澇。城區(qū)從雨水管網(wǎng)收集、組織排水方向看，大部分面積雨水匯流至?？诒谜?，集雨面積7.617 km2。排水總渠由滄江路即消防大隊(duì)延伸至西江邊，總長度為4.76 km，建設(shè)規(guī)格寬4.5 m，高2.2 m，為鋼筋混凝土雙方涵結(jié)構(gòu)[2-4]。高明區(qū)?？诒谜粳F(xiàn)狀共有6臺軸流泵，配套6臺機(jī)組，裝機(jī)容量1005 kW，總流量11.3 m3/s[5-6]。根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50265-2010)等級劃分，本工程等別為Ⅲ等，規(guī)模屬中型，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時(shí)建筑物為5級。

海口泵站運(yùn)行多年以來，在確保荷城澇區(qū)內(nèi)城鄉(xiāng)、交通、防洪排澇安全，促進(jìn)居民增收，改善居民生活、生產(chǎn)條件以及改善生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮了重要作用[7]。工程現(xiàn)狀的主要問題是：

(1)攔污柵靠人工清理，每年清理人工成本較大。

(2)水泵層梁、柱結(jié)構(gòu)較好，局部表面出現(xiàn)混凝土剝落情況，需要進(jìn)行修補(bǔ)加固。

(3)水泵層工作橋結(jié)構(gòu)較好，局部混凝土剝落，局部有細(xì)微裂縫，需要修補(bǔ)加固。

(4)現(xiàn)狀閘墩混凝土表面存在侵蝕需要進(jìn)行處理。

(5)泵房墻面局部存在批蕩脫落。

(6)攔污柵隔墩和棧橋局部混凝土有剝落和輕微裂縫。

(7)電力電纜線老化。

2 泵站安全檢測分析

為評估高明區(qū)?？谂艥潮谜舅そY(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量和運(yùn)行效果，現(xiàn)結(jié)合工程運(yùn)行情況和影響因素綜合對泵站設(shè)施有效性進(jìn)行檢測分析。

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)檢測

分別對水泵主要混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)度檢測、碳化深度檢測和鋼筋保護(hù)層厚度檢測：

(1)混凝土強(qiáng)度檢測。采用無損回彈法進(jìn)行檢測，回彈儀型號為 HT-225型，依據(jù)測區(qū)平均回彈值換算混凝土強(qiáng)度，檢測成果見表1。

根據(jù)混凝土強(qiáng)度檢測數(shù)據(jù)與原設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，現(xiàn)狀強(qiáng)度滿足原設(shè)計(jì)要求。

表1 混凝土強(qiáng)度檢測成果

(2)混凝土碳化深度及鋼筋保護(hù)層厚度檢測。在回彈測區(qū)內(nèi)布置碳化測點(diǎn)進(jìn)行碳化深度的檢測，并進(jìn)行鋼筋保護(hù)層厚度檢測。檢測成果顯示碳化深度小于鋼筋保護(hù)層厚度，鋼筋處于混凝土的保護(hù)之中，不易銹蝕。檢測成果詳見表2。

表2 混凝土碳化深度及鋼筋保護(hù)層厚度檢測成果 mm

綜合以上檢測結(jié)果，各部位檢測結(jié)果均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，局部構(gòu)件有質(zhì)量缺陷，工程運(yùn)行正常，但存在安全隱患。該泵站建筑物安全類別評價(jià)為二類。

2.2 金屬結(jié)構(gòu)檢測

本樞紐工程金屬結(jié)構(gòu)包括攔污柵、檢修閘門和出水壓力鋼管、拍門四部分，經(jīng)檢測：

(1)檢修閘門門體及吊耳、門槽結(jié)構(gòu)完整，強(qiáng)度尺寸滿足設(shè)計(jì)要求；焊縫檢測等級為Ⅰ級，滿足要求；門體和門槽局部有輕微銹蝕，表面較平整、無明顯變形；表面防腐符合要求，止水裝置老化，目前基本滿足要求；啟閉無卡阻，鎖定裝置工作較可靠；閘門防腐采用涂料防腐，根據(jù)檢測報(bào)告，涂層厚度未超過設(shè)計(jì)值的 90%，滿足規(guī)范要求。

(2)壓力鋼管管壁厚度設(shè)計(jì)為12 mm，經(jīng)檢測，1#～6#鋼管檢測厚度均滿足要求；焊縫檢測等級為Ⅰ級，滿足要求；鋼管防腐采用防腐涂層與電化學(xué)保護(hù)相結(jié)合的腐蝕防護(hù)措施，根據(jù)檢測報(bào)告可知，滿足規(guī)范要求。

(3)吊車梁標(biāo)稱厚度為上翼板12 mm，腹板 8 mm，根據(jù)檢測結(jié)果可知，檢測厚度均滿足設(shè)計(jì)要求；吊車梁防腐采用涂料防腐，根據(jù)檢測報(bào)告，涂層厚度未超過設(shè)計(jì)值的 90%，滿足規(guī)范要求。

綜上所述，根據(jù)《泵站安全鑒定規(guī)程》(SL 316—2015)，部件齊全，主要參數(shù)基本滿足設(shè)計(jì)要求，技術(shù)狀態(tài)較好，結(jié)構(gòu)雖存在一定缺陷，但不影響安全運(yùn)行，泵站金屬結(jié)構(gòu)等級為二類。

2.3 機(jī)電檢測

結(jié)合電排站現(xiàn)狀，對主電動機(jī)、主水泵、主變壓器、低壓開關(guān)柜、電力電纜及其他輔助系統(tǒng)進(jìn)行了安全質(zhì)量檢測，檢測發(fā)現(xiàn)1#～6#號水泵機(jī)電存在以下問題：

(1)軸承。非驅(qū)動端(NDE)軸向和水平方向速度頻譜圖振動值不大(1.3 mm/s和0.6 mm/s),包絡(luò)值不大，軸向方向加速度包絡(luò)頻譜圖和水平方向速度振動頻譜圖有輕微軸承早期缺陷頻率。驅(qū)動端(DE)經(jīng)頻譜檢查分析，電機(jī)水平方向速度振動頻譜圖有軸承內(nèi)圈(BPFI)早期缺陷頻率。水平和垂直方向加速度包絡(luò)頻譜圖未見異常，包絡(luò)值正常。泵座軸承加速度包絡(luò)頻譜圖底腳能量較高，但不影響使用。

(2)主電動機(jī)。根據(jù)在線測試結(jié)果分析電機(jī)各項(xiàng)電氣運(yùn)行參數(shù)均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍以內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，電機(jī)正常運(yùn)行。 但電機(jī)繞組引出電纜線老化、開裂，絕緣電阻偏低(2 MΩ)。若不及時(shí)處理修復(fù)，情況會繼續(xù)惡化， 遇到潮濕天氣可能會造成電源短路、繞組對地?fù)舸龤А?/p>

根據(jù)規(guī)范SL 316—2015，零部件齊全，主要參數(shù)基本滿足設(shè)計(jì)要求，技術(shù)狀態(tài)較好，設(shè)備的主要部件有損壞，主要參數(shù)基本能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，技術(shù)狀態(tài)較差，但不影響安全運(yùn)行，泵站機(jī)電設(shè)備屬于二類設(shè)備。

2.4 監(jiān)測設(shè)施檢測

高明區(qū)?？诒谜靖鹘ㄖ镞M(jìn)水側(cè)均有水位尺，主要用于汛期觀測水位確定是否開閘。經(jīng)現(xiàn)場檢測，水尺可準(zhǔn)確地觀測水位。泵站管理范圍內(nèi)設(shè)置有控制點(diǎn)，可作為觀測基準(zhǔn)點(diǎn)，沉降觀測點(diǎn)完好。由建筑物累計(jì)沉降可知，?？诒谜窘ㄖ锢塾?jì)沉降值符合規(guī)范最大允許沉降值要求。

3 泵站安全復(fù)核及評價(jià)

3.1 泵站設(shè)計(jì)規(guī)模復(fù)核

?？诒谜驹O(shè)計(jì)流量按照規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)近期20年一遇24 h暴雨一天排干標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《高明區(qū)城市排水防澇設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，已對荷城澇區(qū)各片區(qū)采用平湖法和MIKE11軟件水動力學(xué)模塊進(jìn)行排澇演算和復(fù)核，根據(jù)?？诒谜九艥逞菟愠晒芍?，?？诒谜疽?guī)劃近期20年一遇洪水設(shè)計(jì)抽排流量為25.0 m3/s。同現(xiàn)狀相比，現(xiàn)狀排澇流量僅為11.3 m3/s，故?？诒谜静粷M足新規(guī)劃排澇標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 泵站水況點(diǎn)復(fù)核

海口泵站出口50年一遇和100年一遇洪水位分別為7.91 m和8.35 m，設(shè)計(jì)揚(yáng)程H設(shè)為出水池設(shè)計(jì)水位h出減進(jìn)水池設(shè)計(jì)水位h進(jìn)，并加上水頭損失h損。 即公式(1)所示：

H設(shè)=h出-h進(jìn)+h損

(1)

經(jīng)計(jì)算，出水池最高運(yùn)行水位與內(nèi)涌最低水位組合的凈揚(yáng)程值最大，最高凈揚(yáng)程確定為3.85 m，設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程為2.30 m，最低凈揚(yáng)程為1.05 m。

按水泵的銘牌揚(yáng)程和實(shí)際計(jì)算的銘牌流量下的水頭損失，考慮凈揚(yáng)程，對水泵工況點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，結(jié)果見表3。

表3 ?？诒谜舅霉r復(fù)核

根據(jù)上述計(jì)算，現(xiàn)狀裝配的28ZLB-70、ZLB2-5.4滿足設(shè)計(jì)運(yùn)行水位工況及最高、最低運(yùn)行水位工況的揚(yáng)程要求，36ZLB-100滿足設(shè)計(jì)運(yùn)行水位工況揚(yáng)程，但不滿足最高運(yùn)行水位工況揚(yáng)程。

3.3 抗?jié)B穩(wěn)定復(fù)核

本工程防滲段包括出水箱涵段和泵房段，工程場地的地基土上部主要由松軟砂性土構(gòu)成，為場地內(nèi)主要含水層，易產(chǎn)生滲透變形、管涌等滲透破壞。采用滲徑系數(shù)法進(jìn)行滲透穩(wěn)定計(jì)算，見表4。

表4 側(cè)滲透穩(wěn)定計(jì)算

由該表可以看出，泵站側(cè)邊抗?jié)B穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

3.4 泵房穩(wěn)定分析及地基復(fù)核

將整個(gè)泵房作為計(jì)算單元進(jìn)行穩(wěn)定分析，沿底板平面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)見式(2)：

(2)

式中：Kc為抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f為摩擦系數(shù)；∑G為泵房基礎(chǔ)底面以上總豎向荷載，kPa；∑H為泵房基礎(chǔ)底面以上總水平向荷載，kPa。基底應(yīng)力采用式(3)計(jì)算：

(3)

式中：L為底板長度，m；∑M為各分力對前趾A點(diǎn)力矩的代數(shù)和，kPa·m；B為底板寬度，m。

表5為泵房穩(wěn)定及基礎(chǔ)應(yīng)力計(jì)算成果，由表可知在各種工況下，基底應(yīng)力均能在地基承載力范圍內(nèi)，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)大于1.25，滿足要求。

3.5 泵站安全類別綜合評價(jià)

?？诒谜窘ㄖ锝Y(jié)構(gòu)較好，目前運(yùn)行正常，局部老化破損，但基本符合規(guī)范提出的安全、可靠、耐久性要求，泵站建筑物為二類建筑物[8]。土建結(jié)構(gòu)滿足抗基礎(chǔ)變形和抗震動要求。 ?？诒谜据o助設(shè)備基本能正常使用，系統(tǒng)故障率較低，油、氣、水系統(tǒng)功能及主要性能指標(biāo)滿足泵站要求，泵站機(jī)電設(shè)備為二類設(shè)備。 海口泵站金屬結(jié)構(gòu)局部銹蝕破損，不影響現(xiàn)狀正常運(yùn)行，泵站金屬結(jié)構(gòu)為二類設(shè)備。

表5 泵房穩(wěn)定及基礎(chǔ)應(yīng)力計(jì)算成果

綜上所述，海口泵站評定為二類泵站。

4 結(jié)論與展望

本文以高明區(qū)?？谂艥潮谜緸檠芯繉ο螅趯こ态F(xiàn)狀問題及水文特性分析的基礎(chǔ)上，對泵站進(jìn)行安全檢測分析與安全復(fù)核評價(jià)，結(jié)果顯示：混凝土現(xiàn)狀強(qiáng)度滿足原設(shè)計(jì)要求，碳化深度小于鋼筋保護(hù)層厚度，泵站金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備技術(shù)狀態(tài)較好，雖有一定缺陷，但不影響安全運(yùn)行，建筑物累計(jì)沉降值符合規(guī)范最大允許沉降值要求。

?？诒谜粳F(xiàn)狀排澇流量為11.3 m3/s，不滿足新規(guī)劃排澇標(biāo)準(zhǔn)，水泵滿足設(shè)計(jì)運(yùn)行水位工況及最高、最低運(yùn)行水位工況的揚(yáng)程要求，泵站側(cè)邊抗?jié)B穩(wěn)定滿足規(guī)范要求，在各種工況下，基底應(yīng)力均能在地基承載力范圍內(nèi)，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)大于1.25，滿足要求。綜上?？诒谜驹u定為二類泵站。

根據(jù)泵站安全評定結(jié)果，建議在條件充分的情況下對?？诒谜具M(jìn)行擴(kuò)建增容，以滿足規(guī)劃需要。對其機(jī)電設(shè)備加強(qiáng)監(jiān)測，建議定子盡快更換全部引出電纜線，定子繞組浸絕緣漆保養(yǎng)加強(qiáng)絕緣，并設(shè)計(jì)安裝計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和工程觀測系統(tǒng)。