基于泵站工程基坑施工問題的思考

李冬

【摘要】泵站的建設工程中，對基坑的要求標準不僅僅要保證建筑物的穩固性，還要可以抵抗建筑物內的泵體在日后的工作中所產生的振動，本文以下就自己的觀點和看法，進行了詳細的闡述。

【關鍵詞】基坑；泵站；特殊性；穩定；支護技術

一、基坑施工的支護技術及應用

深基坑的支護技術是泵站工程基坑施工關鍵技術的重點和難點。深基坑的支護技術大概有鋼板樁、橫列擋板、深層攪拌樁水泥土墻、加筋水泥土墻、地下連續墻、鉆孔注漿旋噴樁等多種方式，下面就這幾種支護技術做一簡單的介紹。

1.鋼板樁。使用的鋼板樁按照鋼板的制作構造種類能夠劃分為兩種類別。一種槽鋼材質鋼板樁，一種是熱軋鋼鎖扣鋼板樁。鋼板樁之間的連接：槽鋼之間橫截面相互鎖扣抑或鋼板正反扣相聯接構成。同時使用打入的方法打入土中，相互之間聯接，組成城池體系。這樣的支撐保護構造能夠用很長時間，堅硬牢靠，同時在撐持保護作業結束后還能夠拆下收回，能夠反復利用。鋼板樁撐持保護構造不光能抵擋松土還能夠擋水。一般來講這種支撐保護構造都在基坑深度不到十米的地方使用。如果鋼板樁能夠使用多層鋼撐持，還能夠放置在軟土層的地基中。但是在運用時適當增加鋼板樁的堅硬性和強度，避免因為振動造成的土體位移而出現塌陷情況。

2.橫列擋板樁。橫列擋板支護結構主要選用型鋼做擋板圍護墻，擋板圍護墻由工字鋼與橫擋板組成，加上圍箍與支撐，便形成了一種整系支護體。實施操作步驟首先要以一個固定值作為打樁間距，再用工字鋼或者H型鋼按照所設定的間距打樁，隨后在一邊挖土的同時一邊增加橫擋板，有點類似編筐的方法。要求橫擋板的長度要參考樁的間距進行選擇，厚度要根據圖紙計算的公式進行選擇，一般情況下選用半厘米或者60mm的密度模板或者混凝土板。

3.深層攪拌土泥擋墻。這種支護方式的結構就如同名字一樣是屬于將土與水泥進行攪拌而形成的土泥樁。當土泥樁混合完畢硬結后就相當于一道堅硬的土泥擋墻。這種支護方式雖不及鋼板樁與橫列擋板那般可反復拆卸使用，但是就其自身的較硬強度與抗振動強度來說，是前兩者不可比的。尤其是那種在日常的工作也會產生振動的泵站建設中更為適用，并且土泥樁對環境的要求比較低，施工時沒有劇烈的振動與噪音，防水與止水性好，造價也經濟實惠。這種支護方式最好在軟土地區使用，挖坑深度在5米左右。

二、基坑的要求標準要保證建筑物的穩固性

關于基坑支護結構穩定性分析，目前大都采用常規的定值設計法，即用抗力效應與荷載效應的比值作為安全系數來評價基坑支護結構的穩定性。由于該方法忽略了計算所用參數的隨機性、計算模式的不確定性等，因而其計算所得的安全系數本身也具有隨機性和不確定性，它并不能真正反映支護結構的穩定與安全程度。與定值設計法不同，結構可靠度分析方法是建立在概率統計的基礎之上，充分考慮工程參數的隨機性與變異性，并用結構抗力大于荷載效應的概率未定量地確定結構的安全與否，因而該方法比常規的定值設計法更符合工程實際、也更為合理。基坑支護結構的失穩破壞模式，基坑支護結構的失穩破壞模式主要有。傾覆破壞、坑底隆起、喪失整體穩定性等。只要其中的一種處于失穩狀態，則整個基坑工程系統即宣告失敗。

三、抵抗建筑物內的泵體工作的振動

1.對引起泵振動原因的分析

（一）電機結構件松動，軸承定位裝置松動，鐵芯硅鋼片過松，軸承因磨損而導致支撐剛度下降，會引起振動。質量偏心，轉子彎曲或質量分布問題導致的轉子質量分布不均，造成靜、動平衡量超標川。另外，鼠籠式電動機轉子的鼠籠籠條有斷裂，造成轉子所受的磁場力和轉子的旋轉慣性力不平衡而引起振動，電機缺相，各相電源不平衡等原因也能引起振動。電機定子繞組，由于安裝工序的操作質量問題，造成各相繞組之間的電阻不平衡，因而導致產生的磁場不均勻，產生了不平衡的電磁力，這種電磁力成為激振力引發振動。

（二）基礎及泵支架，驅動裝置架與基礎之間采用的接觸固定形式不好，基礎和電機系統吸收、傳遞、隔離振動能力差，導致基礎和電機的振動都超標。水泵基礎松動，或者水泵機組在安裝過程中形成彈性基礎，或者由于油浸水泡造成基礎剛度減弱，水泵就會產生與振動相位差1800的另一個臨界轉速，從而使水泵振動頻率增加，如果增加的頻率與某一外在因素頻率接近或相等，就會使水泵的振幅加大。另外，基礎地腳螺栓松動，導致約束剛度降低，會使電機的振動加劇。

（三）聯軸器連接螺栓的周向間距不良，對稱性被破壞；聯軸器加長節偏心，將會產生偏心力；聯軸器錐面度超差；聯軸器靜平衡或動平衡不好；彈性銷和聯軸器的配合過緊，使彈性柱銷失去彈性調節功能造成聯軸器不能很好地對中；聯軸器與軸的配合間隙太大；聯軸器膠圈的機械磨損導致的聯軸器膠圈配合性能下降；聯軸器上使用的傳動螺栓質量互相不等。這些原因 都會造成振動。

（四）葉輪，葉輪質量偏心。葉輪制造過程中質量控制不好，比如，鑄造質量、加工精度不合格；或者輸送的液體帶有腐蝕性，葉輪流道受到沖刷腐蝕，導致葉輪產生偏心。葉輪的葉片數、出口角、包角、喉部隔舌與葉輪出口邊的徑向距離是否合適等。使用中葉輪口環與泵體口環之間、級間襯套與隔板襯套之間，由最初的碰摩，逐漸變成機械摩擦磨損，這些將會加劇泵的振動。

（五）傳動軸及其輔助件，軸很長的泵，易發生軸剛度不足，撓度太大，軸系直線度差的情況，造成動件（傳動軸）與靜件（滑動軸承或口環）之間碰摩，形成振動。另外，泵軸太長，受水池中流動水沖擊的影響較大，使泵水下部分的振動加大。軸端的平衡盤間隙過大，或者軸向的工作竄動量調整不當，會造成軸低頻竄動，導致軸瓦振動。旋轉軸的偏心，會導致軸的彎曲振動。

（六）泵的選型和變工況運行，每臺泵都有自己的額定工況點，實際的運行工況與設計工況是否符合，對泵的動力學穩定性有重要的影響。水泵在設計工況下運行比較穩定，但在變工況下運行時，由于葉輪中產生徑向力的作用，振動有所加大；單泵選型不當，或是兩種型號不匹配的泵并聯。這些都會造成泵的振動。

2.減輕振動的措施

（一）從設計制造環節消除振動，軸的設計。增加傳動軸支撐軸承的數目，減小支撐間距，在適當范圍內減小軸長，適當加大軸的直徑，增加軸的剛度；當泵軸轉速逐漸增加并接近或整數倍于泵轉子的固有振動頻率時，泵就會猛烈振動起來，所以在設計時，應使傳動軸的固有頻率避開電機轉子角頻率；提高軸的制造質量，防止質量偏心和過大的形位公差。

（二）滑動軸承的選擇。采用無須潤滑的滑動軸承；在液態烴等化工泵中，滑動軸承材料應采用具有良好自潤滑性能的材料，比如聚四氟乙烯；在深井熱水泵中，導流襯套選擇填充聚四氟乙烯、石墨和銅粉的材質，并合理設計其結構，使滑動軸承的固定可靠；葉輪密封環和泵體密封環處采用摩擦因數小的摩擦副，比如M20lK石墨材料一鋼；限制最高轉速；提高軸瓦承載能力及軸承座的剛度。

（三）使用應力釋放系統。對于輸送熱水的泵，設計時，應使由泵體變形而引起的連接件之間的結構應力得以釋放，比如在泵體地腳螺栓上面增加螺栓套，避免泵體直接和剛度很大的基礎接觸。

五、結束語

通過以上詳細的分析以及探討，我們能夠看出泵站建設的重要性以及意義，但是但是也看到了在建設之中存在的一些問題。所以，必須不斷的完善施工技術，推廣應用。

參考文獻

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