東莞粵海銀瓶合作創(chuàng)新區(qū)排水系統(tǒng)改造升級(jí)實(shí)踐

梁文深

(東莞市謝崗鎮(zhèn)水務(wù)工程運(yùn)營(yíng)中心，廣東 東莞 523000)

1 工程概況

1.1 工程現(xiàn)狀

謝崗鎮(zhèn)隸屬于廣東東莞，位于東莞市東部，其地勢(shì)高低不平。地貌類型主要為丘陵臺(tái)地、沖積平原?？辈靺^(qū)地勢(shì)低洼，大部分為易于積水的埔田及魚塘溝渠，鎮(zhèn)域整個(gè)形成一個(gè)身北的漏斗狀集雨區(qū)。周邊地表水系發(fā)育，現(xiàn)境內(nèi)主要河流有5條截洪渠，過(guò)境主要河流有潼湖水謝崗涌和石鼓水。截洪渠之間的區(qū)域?yàn)闈硡^(qū)，通過(guò)支渠與謝崗涌、截洪渠相連，通過(guò)泵站強(qiáng)排解決區(qū)域內(nèi)澇。謝崗鎮(zhèn)降雨主要集中在4—9月份，暴雨類型主要有鋒面雨和臺(tái)風(fēng)雨。從降水量及過(guò)程特征分析，造成局部地區(qū)洪澇災(zāi)害的降水主要為短歷時(shí)暴雨，其特點(diǎn)是暴雨歷時(shí)短、強(qiáng)度大。流域洪水由暴雨形成，洪水出現(xiàn)時(shí)間與暴雨出現(xiàn)時(shí)間相一致，本區(qū)屬于南方濕潤(rùn)地區(qū)，一般為蓄滿產(chǎn)流，且產(chǎn)流量較大，洪水快漲緩落，洪水歷時(shí)大多在1 d左右。為構(gòu)建便捷高效交通運(yùn)輸體系、循環(huán)利用現(xiàn)代水務(wù)體系和安全可靠防災(zāi)減災(zāi)體系，東莞粵海銀瓶合作創(chuàng)新區(qū)進(jìn)行排水系統(tǒng)改造，解決粵海銀瓶創(chuàng)新區(qū)雨水排澇主要渠系及主干管網(wǎng)問(wèn)題，是謝崗鎮(zhèn)總體規(guī)劃實(shí)施的需要，也是區(qū)域地塊整合利用的需要。

1.2 主要問(wèn)題分析

(1)現(xiàn)狀防洪能力不足。根據(jù)地形圖，防洪岸堤與現(xiàn)狀地面標(biāo)高基本一致，堤防將園區(qū)核心地區(qū)分為四個(gè)澇區(qū)。根據(jù)水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果可知，在遭遇潼湖流域 10 a一遇洪水，同時(shí)園區(qū)內(nèi)發(fā)生50 a一遇洪水時(shí)，趙林截洪渠、謝崗截洪渠、大厚湖截洪渠、黎村截洪渠洪水位均達(dá)到 11.0～11.5 m，已超過(guò)現(xiàn)狀河堤高程，均不能滿足防洪需求。

(2)河道淤積較嚴(yán)重。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的劇增，建設(shè)用地需求增大，對(duì)河道進(jìn)行縮窄、侵占、堵塞，廢棄堰壩及岸邊建筑物等造成過(guò)流斷面縮窄，底泥的嚴(yán)重淤積，導(dǎo)致河道過(guò)流斷面萎縮，嚴(yán)重影響河道的過(guò)流能力及可調(diào)蓄能力，尤其對(duì)于各截洪渠受謝崗涌洪水頂托后渠內(nèi)水位較高，淤積后的河道斷面必然增加防洪壓力，因此針對(duì)防洪現(xiàn)狀實(shí)施相應(yīng)清淤、清障工程顯得尤為必要。

(3)防洪排澇安全性較低。周邊地塊原本多為魚塘，工業(yè)園的開發(fā)和建設(shè)使下墊面發(fā)生變化，調(diào)洪能力降低，使得片區(qū)洪澇災(zāi)害加重。另外，工業(yè)園建成后，片區(qū)地塊的重要性將大大提高。因此，工業(yè)園的開發(fā)建設(shè)，需首先解決片區(qū)的排澇問(wèn)題。項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有的排水系統(tǒng)也隨著項(xiàng)目工程的實(shí)施被打亂，局部排渠將被填埋，洪水威脅加劇。因此，為滿足片區(qū)防洪要求，建立完善的防災(zāi)減災(zāi)體系，落實(shí)水利發(fā)展規(guī)劃，建設(shè)防洪排澇工程，保障片區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)防洪排澇安全，實(shí)施本項(xiàng)目是必要的。

2 排水系統(tǒng)改造升級(jí)措施

2.1 排水渠布置

工程采用1∶2邊坡開挖，根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果確定斷面尺寸，邊坡迎水面常水位以上采用草皮護(hù)坡，符合目前環(huán)保及土地利用規(guī)劃要求，且每米排渠單價(jià)最小。缺點(diǎn)為同等排水規(guī)模下工程占地較大，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)受用地條件限制，較難征地。本工程綜合考慮在規(guī)劃用地滿足要求的情況下優(yōu)先推薦采用土渠梯形斷面以節(jié)省造價(jià)，在用地范圍較小的區(qū)段采用階梯式生態(tài)擋墻斷面，在無(wú)法征地修建明渠位置采用箱涵斷面。

2.2 新建泵站布置

2.2.1 泵站設(shè)計(jì)

泵站廠房為正面進(jìn)水，廠房長(zhǎng)軸平行于堤軸線布置，總裝機(jī)容量1120 kW，裝機(jī)臺(tái)數(shù)4臺(tái)，水泵采用立式軸流泵，單機(jī)設(shè)計(jì)排澇流量為4.1 m3/s，總排澇流量16.4 m3/s，滿足設(shè)計(jì)流量、揚(yáng)程要求，需占地更小，且泵站在運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行更方便。采用濕室型泵房，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)22.5 m，寬29.7 m。泵房分主廠房、副廠房、檢修間、自排閘。泵房共有6跨，第一跨(順?biāo)鞣较蛴勺笸?設(shè)閘門庫(kù)及循環(huán)水池，第二至五跨設(shè)4臺(tái)機(jī)組流道，第6跨為自排閘流道。自排閘凈寬4 m。

根據(jù)水泵設(shè)計(jì)選型手冊(cè)，兩泵機(jī)組中心距最少需3.5 m，結(jié)合電氣設(shè)備及樓梯、衛(wèi)生間布置需要，最終確定泵房跨度均為4.8 m。泵站為濕室型泵房，主要特點(diǎn)是下部為濕室，即一個(gè)與前池相通的進(jìn)水池。濕室不僅起著進(jìn)水池的作用，同時(shí)濕室中的水重可以平衡部分水的浮托力，增加泵房的整體穩(wěn)定性。泵房的結(jié)構(gòu)形式為箱式濕室型，泵房三面擋土、每臺(tái)水泵之間設(shè)隔墩。

泵站廠房垂直于堤線布置，廠房輪廓線距原堤內(nèi)側(cè)堤腳最近約2.7 m，廠房順?biāo)骺傞L(zhǎng)度為22.5 m。泵房按照進(jìn)水方向依次分為二道攔污柵兼檢修門槽、副廠房、主廠房、防洪閘。副廠房上游側(cè)設(shè)置2.7 m長(zhǎng)二道攔污柵兼檢修門槽段。經(jīng)機(jī)組間距要求計(jì)算，擬定主廠房長(zhǎng)29.7 m，寬7.5 m，機(jī)組間距4.8 m，主廠房上部框架安裝吊車梁及橋式桁車，吊車最大起重量初估160 kN。出水側(cè)設(shè)置檢修孔及防洪閘，檢修孔尺寸1.2 m×1.8 m，共設(shè)4個(gè)檢修孔，頂面高程11.9 m，機(jī)組水泵出口自由側(cè)翻式拍門設(shè)于檢修井內(nèi)。另利用開挖棄土整平場(chǎng)區(qū)地面高程到9.8 m。

2.2.2 穩(wěn)定性分析

根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50265—2022)，利用泵站基底應(yīng)力和泵站抗滑計(jì)算公式可計(jì)算各工況下泵房的整體穩(wěn)定。在各種工況下，泵房抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 泵房抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果

從表1可見，泵房的抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

3 主體工程管控措施

3.1 水泥攪拌樁施工控制要點(diǎn)

水泥攪拌樁開鉆之前，首先用水清洗整個(gè)管道并檢驗(yàn)管道中有無(wú)堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆。為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求[1-3]。在主機(jī)上懸掛一吊錘，通過(guò)控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來(lái)進(jìn)行控制[4]。對(duì)每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點(diǎn)為水泥用量、水泥漿拌制的罐數(shù)、壓漿過(guò)程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時(shí)間以及復(fù)攪次數(shù)。

為確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，每臺(tái)機(jī)械均應(yīng)配備電腦記錄儀。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)配備水泥漿比重測(cè)定儀，以備監(jiān)理工程師和項(xiàng)目經(jīng)理部質(zhì)檢人員隨時(shí)抽查，檢驗(yàn)水泥漿水灰比是否滿足設(shè)計(jì)要求。水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時(shí)為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應(yīng)小于總量。水泥攪拌樁施工完成后，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行樁身質(zhì)量和承載能力的檢測(cè)，檢測(cè)合格后方能進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)工程施工。

3.2 機(jī)電設(shè)備安裝控制要點(diǎn)

及時(shí)調(diào)整泵基礎(chǔ)層、電機(jī)基礎(chǔ)層與流道進(jìn)口基礎(chǔ)層三者相互之間的垂直高差及2個(gè)支座相對(duì)于基礎(chǔ)的對(duì)稱情況[5]。調(diào)整斜墊鐵，校正支座水平度在0.05 mm/m以下，并使支座下表面與斜墊鐵完全接觸，對(duì)好中心線，然后灌漿固定地腳螺栓。

在進(jìn)口密封組件上放置枕木或槽鋼、工字鋼及其他支撐物，不得損壞密封壓蓋結(jié)合面，將組裝好的轉(zhuǎn)子體組件安放在上面。用天車的主鉤和副鉤同時(shí)吊起組裝好的主軸部件，用套筒螺母將泵軸拉桿與下拉桿聯(lián)結(jié)好，并點(diǎn)焊以防松脫，然后將主軸與轉(zhuǎn)子體聯(lián)結(jié)緊固[5]。同時(shí)在泵支座上放置好支撐物，吊起導(dǎo)葉體穿過(guò)主軸放在上面。安裝橡膠軸承，以定位銷定位并連接好，與導(dǎo)葉體固定。再裝好導(dǎo)水錐。

吊起中間接管與導(dǎo)葉體連接牢固，結(jié)合面涂密封膠。再吊起該組合件，撤去支撐物，放在支座上。檢查中間接管精加工面的水平度，確認(rèn)水平度在0.05 mm/m以內(nèi)[6]。如不能滿足此要求，調(diào)整斜墊鐵，直至達(dá)到要求。待地腳螺栓孔內(nèi)的第一次混凝土徹底硬化后，擰緊地腳螺栓的螺母，將泵支座固定[7-8]。

3.3 生態(tài)保護(hù)措施

施工期間，禁止施工人員亂砍濫伐、隨意開挖。本工程破壞的植被是本地的常見物種，采取適地適樹的生態(tài)學(xué)原則恢復(fù)植被。生態(tài)恢復(fù)工作在施工臨時(shí)用地完工后立即進(jìn)行。依據(jù)項(xiàng)目水土保持方案，嚴(yán)格落實(shí)項(xiàng)目水土保持措施。

施工過(guò)程中，采用先進(jìn)的施工工藝及作業(yè)設(shè)備；合理控制施工強(qiáng)度，并盡量縮短水下作業(yè)時(shí)間，以降低水下作業(yè)對(duì)水生生態(tài)環(huán)境的影響。加強(qiáng)施工設(shè)備的管理和維護(hù)，杜絕泄露石油類物質(zhì)以及所運(yùn)送的建筑材料等，減少對(duì)水生態(tài)環(huán)境污染的可能性。

4 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

4.1 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

本工程屬于社會(huì)公益性建設(shè)項(xiàng)目，沒(méi)有直接財(cái)務(wù)收入，經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)以國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)為主，不進(jìn)行財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)，僅從正常運(yùn)行的角度進(jìn)行財(cái)務(wù)分析，提出維護(hù)工程正常運(yùn)行的年運(yùn)行管理費(fèi)用來(lái)源，其計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)成果

由表2可見，在折現(xiàn)率8%情況下，該工程的經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率均大于規(guī)定的社會(huì)折現(xiàn)率，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值大于零，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比>1.0。本工程在經(jīng)濟(jì)上是合理的。

4.2 敏感性分析

影響項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的主要因素是項(xiàng)目的費(fèi)用與效益，考慮到計(jì)算期內(nèi)各種投入物，產(chǎn)生物價(jià)格可能發(fā)生變動(dòng)，預(yù)測(cè)的各種指標(biāo)可能會(huì)出現(xiàn)誤差，為此對(duì)項(xiàng)目費(fèi)用與效益計(jì)入浮動(dòng)指標(biāo)，估算項(xiàng)目可能承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行敏感性分析。本項(xiàng)目在費(fèi)用和效益單項(xiàng)浮動(dòng)10%時(shí)，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)仍能滿足《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》及《水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范》(SL 72—2013)要求，說(shuō)明該項(xiàng)目具有一定的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

工程的效益主要是防洪排澇的效益，考慮到工程計(jì)算期內(nèi)預(yù)測(cè)的效益可能偏小或偏大，因此按效益減少10%分析對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響。投資變化按增加10%分析對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響程度。在折現(xiàn)率8%情況下，分析成果見表3。

表3 敏感性分析成果

工程的實(shí)施解決了粵海銀瓶創(chuàng)新區(qū)雨水排澇主要渠系及主干管網(wǎng)問(wèn)題，促進(jìn)與域內(nèi)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，改善居民的生活質(zhì)量，工程在經(jīng)濟(jì)上合理，社會(huì)效益顯著。

5 結(jié) 語(yǔ)

工程實(shí)施以后，東莞粵海銀瓶合作創(chuàng)新區(qū)排水速度加快，在同等強(qiáng)度面雨量情況下，減少或免除地區(qū)積水以及由此引起的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響，提高了粵海銀瓶合作創(chuàng)新區(qū)防澇抗災(zāi)能力。工程建設(shè)有利于規(guī)劃區(qū)行洪排澇，減少積水阻斷交通的不利影響，減輕汛期淹沒(méi)損失，本次整治工程的實(shí)施，對(duì)促進(jìn)謝崗經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定、持續(xù)和高速發(fā)展，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全將發(fā)揮巨大作用，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。