淤泥湖一站重建工程布置及建筑物設計研究

嚴后山，潘傳柏

（荊州市水利水電勘測設計院，湖北 荊州 434020）

0 引言

孟溪大垸地處公安西南方向，隸屬于虎西片區，四周分別為虎渡河、松東河、中河口和以及黃山頭，其總承雨面積能夠達到356.1km2，在其排區中主要涉及章田寺鄉、甘家廠鄉以及孟溪鎮等。孟溪大垸處在松動河與虎渡河之間，其四周環繞著河水與河堤，有著大片的平原，湖泊廣泛分布在項目區中，該地區在地勢方面整體呈現出起伏不一的特點，其中有超過半數的農田都屬于是低湖田，而其他則均屬于是臺階式梯田。泵站建設對于周遭居民的生活和生產有著重要意義，基于此，有必要對其重建工程展開深入探究。

1 工程概況

本文所研究的淤泥湖位于孟溪大垸中下游，其所處的地點有著相對低洼的特征，四周有著隆起的山崗，所以淤泥湖本身屬于崗邊湖。在淤泥湖排區283.03km2的總承雨面積，其所能夠惠及的耕地面積高達25.26萬畝，能夠使超過15萬的人口獲得效益，該排區范圍中總共包括3個鄉鎮，是我國重要的農業基地，與此同時，其工業發展基本上都是圍繞著農產品進行加工，呈現出了突出的湖泊經濟的特征。2019年，該排區范圍內的糧食、棉花總產量分別達到了175817t和1309t，農業生產總值達到18.52億元，農村居民的人均收入也得到了持續平穩的提升。

2 工程任務和規模

2.1 工程任務

本工程開展的根本任務便是對固有的淤泥湖泵站展開重新建造工作，進而在原有的基礎上促進該排區現有排水能力的進一步提升，使得排區整體的排澇能力能夠達到設計標準，即10年一遇3日暴雨5日排至作物耐淹深度的設計。本工程在實施建設之后，淤泥湖泵站的容量將會擴充到16.4m3/s，與此同時，其一站與二站的流量均可以達到33.00m3/s的效果。排區水文站網分布如圖1所示。

圖1 排區水文站網分布

在具體的施工工程中將原有的淤泥湖一站拆除，并在原址上進行重建，其重建工作所采用的為堤后式泵站平管出流方案。本泵站工程有著較為復雜的構成情況，其中包括變電設施、主泵房、穿堤箱涵、進水池、進水渠等相關建筑物，其中水工建筑物全部屬于新建或重建，針對相應的金屬結構、電氣設備以及水力機械等進行科學合理的配置。

2.2 工程規模

從目前來看，淤泥湖排區的總面積是283.03km2，結合相關要求和標準能夠明確，針對面積在50萬畝以下的水渠而言，對其暴雨重現期的設計基本上會采用10年，針對排澇規模展開復核工作之后發現，現如今泵站所具有的排澇流量為55.60m3/s，而這無法充分同當下排區排澇的具體要求相適應，有必要針對其現有的規模開展進一步的擴大工作。為了充分保障其排澇情況能夠與相關要求標準相適應，應當積極提升排區的流量，使其能夠達到71.60m3/s。以往的淤泥湖一站排流量是16.80m3/s，再加上二站的設計流量，并未滿足設計標準要求，所以需要針對現有的淤泥湖泵站展開更新和改造工作，進而保障淤泥湖一站的流量能夠增加到33.00m3/s

3 淤泥湖一站重建工程布置以及建筑物設計分析

3.1 設計依據

3.1.1 工程地質條件

泵房基礎主要處在第四層黏土層上，其具體的地基承載力特征值為260kPa，所以，其在設計中盡可能會使用天然基礎，與此同時還要實時動態地對地基沉降變形展開復核工作，進而確定其是否能夠滿足設計要求。如果天然地基無法適應現有條件則需要使用粉噴樁復合地基[1]。與此同時，其攔污柵橋地基礎則處在第三層粉質黏土層上，結合實際情況進行分析能夠發現，攔污柵有較小的荷載，所以工作人員需要針對其地基穩定性以及沉降變形情況展開復核工作，在適當的情況下還應當對其基礎進行擴大。工程區域地質如圖2所示。

圖2 工程區域地質

3.1.2 工程等級標準

淤泥湖泵站主要包括一站和二站兩部分，在完成更新和改造工作之后，其總排澇流量會增加到66.0m3/s，其裝機都屬于堤后式泵站，總功率能夠達到9600kW。結合相關規范和標準，本文所述泵站為Ⅱ等大（二）型工程，該泵站的一站與二站之間僅有180m的距離，同時攔污柵橋和進水渠為二者共同使用，其主要建筑物的級別是2級，其中包括進水渠、攔污柵橋以及護岸等。而次要建筑物和臨時建筑物的等級分別是3級和4級。

3.2 泵站選址和工程布置

3.2.1 泵站選址

相關工作人員在實際進行泵站選址的過程中應當按照以下要求：首先，其泵站順水流方向需要基本上能夠同河道的中心線之間相吻合，與此同時，其泵站選址應當重點把控其與周邊建筑物之間的相互協調性。其次，在進行泵站選址時，工作人員應當綜合考慮當地的實際地形、地質條件，并且充分分析其施工布置方面的相關研究，確保其不會產生拆遷以及過分占地等現象，最大限度降低工程處理的難度，為工程造價的進一步降低創造良好的條件。最后，針對站址所開展的選擇工作需要能夠充分同周邊的景觀和建筑物之間相互融合，這樣便可以最大限度減少其對于周邊環境所造成的負面影響，如圖3所示。

圖3 淤泥湖排區

當前一站和二站在運行中共同使用2.17km的進水渠，在攔污柵橋之后進水渠會分成兩條，向左向右分別流向一站和二站，其邊坡都是1:2.5，其中一站的進水渠在底寬方面是15m，而二站進水渠的底寬則基本上在30～35m，其站前渠道都已經完成了護底護坡的工作。工作人員多次深入到施工現場展開實地踏勘，發現新開渠道勢必會造成對于耕地的大量占用，與此同時還會涉及拆遷房屋的問題，所以決定依然沿用固有的渠道，以保障改造方案整體的可行性和經濟性。一站在安全鑒定中判定屬于四類泵站，再加上上文所述的相關內容，最終決定針對一站原址展開相應的拆除重建工作，為了能夠盡可能降低泵站重建過程中施工操作對于岸邊居民正常生活以及房屋所造成的負面影響，決定基于原軸線，將重建泵站的軸線向右偏移8m，這樣便可以從根本上同一站重建的相關要求相適應[2]。

3.2.2 工程布置

重建的一站同二站之間有180m的距離，其堤防同縱軸線能夠呈現垂直相交的現象，向右針對其100m專用進水渠進行擴挖工作，長度在10m左右，底寬和渠底高程分別為25m和28m。攔污柵橋處在一站泵房前大概190m的位置上，同河口之間有2.13km的距離，而進水渠道同橋面之間能夠形成一個90°夾角，其長度總共是63m，總共有11跨，向左岸進行一孔的拓寬，能夠有效保障其過柵流速的合理性，進而滿足設計要求。在完成改造工作之后，其攔污柵橋總共12跨，其兩端能夠與渠道岸坡之間相互連接，攔污柵橋面高程以及去底高程為別為33.9m和28.2m，橋面的寬度則是4.5m。主泵房順水流向的長度和寬度分別是16.6m和22m，在泵房當中總共實現了對于4臺立式軸流泵和相關配套機電設備的布置工作，主泵房總共包括4層，其中泵房的底板高程具體為25.35m，將滲漏集水井設置在流道的后側，高程是25.35m。

3.3 建筑物設計

3.3.1 進水渠道疏挖護砌工程

針對淤泥湖泵站而言，其進水渠道的總長度在2.42km左右，主要由兩部分所構成，分別是單站獨立渠道和共用渠道，淤泥湖河口到攔污柵橋之后大概40m位置的渠道由一站和二站共同使用，而在攔污柵橋后進水渠道則劃分成兩部分，分別經100m和150m向一站和二站流入，這一部分屬于兩站各自獨立使用所以需要分別展開相應的計算和說明工作。

一站前的專用渠道在長度方面在100m左右，固有的設計底寬和渠底高程分別是15m和28.8m，其過流能力較小，只能夠達到20.2m3/s，無法充分滿足其過流量的相關要求。結合現場調查的實際結果能夠發現，其現狀渠道左岸包含著一條交通道路，路邊則是歸屬于站區范圍的圍墻，而在圍墻的外側則是居民樓，受到場地條件的限制，渠道無法實現向左拓展。而其右岸則有著良好的擴寬條件，所以在重建過程中應當選擇向右岸進行渠道的擴寬，進而保障其過流能力能夠滿足設計要求。本次重建工作決定在區內向右岸擴寬10m，渠底的寬度以及高程分別是25m和28m，經過計算能夠明確其過流能力能夠達到45.2m3/s，最終結果表明完成重建工作其過流能力遠遠超過設計流量要求。在渠道邊坡滲流穩定計算方面，本文主要采用了以下兩種工況：①最高運行水位；②最高水位陡降期。針對其滲流展開的計算工作主要是使用有限元計算方法，而在穩定計算方面則是通過對于相關計算機程序的應用完成計算，計算結果表明，在上述兩種工況之下，其渠坡最小的安全系數分別為1.32和1.28，具體來看能夠滿足其具體的規范要求[3]。

3.3.2 主廠房和安裝間重建工程

本次重建工作綜合考慮泵站本身在功能方面所提出的要求，同時重點參考其現場的布置條件以及現有的排澇流量，決定在重建泵站中裝機4×1200kW機組，與此同時對相應的立式同步電動機進行配備，綜合考慮其當前現場地形條件的具體情況，將渠道中心線作為軸線展開全方位的布置工作，其新站的軸線同松東河之間呈現出相交的關系，將原有的一站拆除并在此基礎上對新站進行重建可以有效適應其在布置方面的相關要求。在泵站的進口處有著一道攔污柵以及檢修閘門，檢修平臺的高程為32.6m，與此同時，其啟閉平臺則有38.5m的高程，通過對于相關設備的應用能夠實現對于攔污柵和檢修閘門的起吊。結合工程現場的地形情況以及泵站管理區進行布置工作，其安裝間的具體位置處在泵房的左側，與此同時，其上游側外墻邊同主廠房外墻邊之間相平齊[4]。

4 結語

綜上所述，淤泥湖一站重建工程直接關系淤泥湖泵站整體運行的效果，對于當地經濟發展有著重要意義，因此應當在實踐中充分總結經驗和不足，進而采取更加科學有效的調整措施。