东作里水库泵站工程设计及施工要点分析

文艳萍

（新疆昌吉方汇水电设计有限公司，新疆 昌吉831100）

1 工程概况

东作里泵站位于山西省怀仁县鹅毛河中游东作里水库坝址上游，控制灌溉面积7200 亩，分左、右岸两处泵站，其中右岸泵站设计引水流量0.26 m3/s，控制灌溉面积5200 亩；左岸泵站设计引水流量0.10 m3/s，控制灌溉面积2000 亩。该泵站工程规模为小（Ⅰ）型，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物划为4 级，次要建筑物为5 级。

2 主要建筑物设计及施工要点

东作里水库泵站工程主要建筑物包括：引水渠、进水池、工作检修井、进出水支管、泵房等，在此分别对主要建筑物设计和主体施工要点分析。

2.1 主要建筑物设计要点

（1）引水渠设计

①两岸泵站引水渠均设计采用梯形断面，底宽2.0 m～3.0 m，渠深5.0 m，边坡1∶1.5，采用30 cm 厚M15 砂浆砌石衬砌，浆砌石下设计30 cm 砂砾石垫层；

②在迎水面表层5 cm 采用聚氨酯密封膏填缝，其余部分采用高压闭孔板填充，缝宽2.0 cm[1]；

③为防止水流冲刷，在进口设一齿墙深入河床内，采用浆砌石护坡板形式，齿墙下深1.5 m，底部设计C20F200W6 砼阻滑墙，为梯形，断面尺寸b×h=（0.3 m～0.5 m）×0.5 m，阻滑墙每隔6.0 m 设一道伸缩缝，内填高压闭孔板；

④引水渠两岸各设40 cm 宽、8 cm 厚C20 现浇砼封顶板，封顶板每隔2 m 设一道伸缩缝，缝宽2 cm，采用1∶2 水泥砂浆填缝[2]。

（2）进水池设计

由于本泵站机组台数少，为便于施工及运行安全，进水池采用矩形。进水池尺寸设计具体见表1。根据计算公式，得出左、右两岸进水池尺寸分别见表2[3]。

表1 进水池尺寸设计

表2 左、右两岸泵站进水池尺寸

两岸泵站进水池均采用C25F200W6 钢筋砼结构，其下现浇C15 混凝土垫层，厚0.1 m。进水池前部设置挡沙坎一道，宽2.0 m，从进水池底板0.4 m 以上设置拦污栅，栅条间距为50 mm。进水池底板厚度0.6 m，进水侧边墙厚0.4 m，其余边墙上口宽0.4 m，下口宽0.6 m。基础开挖后，如遇粉土地基，基础须换填砂砾石，砂砾料相对密度应大于0.75[4]。

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（3）泵房设计

泵房形式为框架结构，泵房内布置进水、出水管道、水泵和低压开关柜等。在尺寸设计时应遵循“设备布置安装检修方便”原则，泵房主要尺寸为：长×宽×高=13 m×9 m×5.2 m。

①水泵间距及泵房长度

两岸泵站厂房内均设2 台机组，单列式布置，其中右岸泵站1#、2#机组中心轴距3.1 m，左岸泵站1#、2# 机组中心轴距3.3 m；配电检修间布置在泵房基坑右侧，长度5.0 m，安置三面变频启动柜等设备，预留空间用于满足水泵及电机的安装和检修。综合分析，左、右岸泵房长度均设计为13.0 m。

②泵房宽度

泵房宽度主要由水泵尺寸、进出水管长度及水管阀件来控制。考虑进水管伸缩器、逆止阀、运行人员的人行通道，以及出水主管道的布置，确定左、右岸泵房总宽度为9.0 m。

③泵房高度

泵房高度由吊车轨顶高程、吊物长度、吊钩极限升位、起吊物至地面的安全距离等指标控制。本项目泵站设计轨顶高度为3.9 m，屋顶高度5.2 m。

本项目泵房的立面结构分为上部配电检修间层和下部水泵层。配电检修间层以下全部采用C25 现浇钢筋混凝土结构，水泵层底板厚度为0.6 m，侧墙厚度为0.6 m；配电检修间层以上为砖混结构，侧墙厚度为0.37 m。吊车柱上布设1 台电动单梁启重机，起吊重量为1 t。沿厂房出水侧布设宽1.5 m 的走道板，采用爬梯与水泵层相通[5]。

（4）进出水支管设计

①管径计算

两岸泵站设计进、出水支管均采用钢管，根据《泵站设计规范》（GB/T 50265—2010）查得：进水管设计流速宜取1.5 m/s～2.0 m/s，出水管设计流速宜取2.0 m/s～3.0 m/s，对应的管径见表3（部分）。

②管壁计算

根据压力管道设计规范，钢管管壁δ 最小厚度计算公式见式（1），最后算得：进水支管壁厚δ=4.41 mm，出水支管壁厚δ=4.34 mm，出水支总管壁厚δ=4.79 mm。考虑到最小壁厚要求，进出水支管壁厚均设计6 mm。

式中：D 为管径，m。

表3 进出水支管参数表（右岸泵站）

2.2 主体工程施工要点

（1）土方及垫层回填

①土方回填

本工程土方回填主要分布在进水池、工作检修井及泵站基坑开挖工作面回填等项目中。填筑土料压实度≥0.96，施工时需分层碾压夯实，分层厚度设计0.3 m。

②防冻垫层回填

本工程防冻垫层采用天然级配的戈壁料回填，要求回填密度不低于0.75，干容重大于2.1 g/cm3，粒径＜0.075 mm的颗粒含量不得超过10%。施工时分层碾压，分层厚度通过现场试验确定，填筑时不得发生粗料集中架空和颗粒分离现象[6]。

（2）砼制作和施工

①本项目砼制作流程见图1，各原料必须要经过质检，各项指标具体要求见表4[7]。

图1 砼制作流程

表4 砼原料技术指标要求

②成品砼运至现场后用加压泵送至浇筑仓面，墙体及底板按仓位一次浇筑成型，不分层。砼振捣采用机械振捣，应“快入慢拔”，振捣时间20 s～30 s，严禁过振和漏振。

③为保证养护质量，设置养护小组，按期对浇筑后砼进行养护，时间周期不小于28 天。

3 水泵选型设计

（1）右岸水泵选型设计

右岸泵站向两个灌区供水：柳东营村灌区（引水流量0.2 m3/s）和新铺村灌区（引水流量0.06 m3/s），其中前者设计安装1 台水泵，型号为200-340（Ⅰ），配套电机型号280 M（380 V/90 kW）；后者设计安装1 台水泵，型号125-300，配套电机型号200 L（380 V/30 kW）。

（2）左岸水泵选型设计

左岸泵站只为东作里村灌区供水，总引水流量0.10 m3/s，设计安装2 台水泵型号为150-280（Ⅰ）B（一用一备），配套电机型号为200 L（380 V/30 kW）。各个水泵电机性能参数见表5。

表5 水泵电机性能表参数表

4 结语

东作里水库泵站总概算为942.27 万元，项目建成投入使用后，会彻底解决项目区7200 亩农田灌溉问题，显著提高当地农民的的收入水平，带来的经济和社会效益明显。东作里水库泵站设计严格按照规范标准进行，投入使用后各项参数也满足要求。水库泵站设计要紧密结合当地实际情况，在满足使用要求的前提下尽量控制成本，这也是目前我国地区性水利工程的现状。