海口排澇泵站水工結構質量安全檢測與復核

康志偉

(佛山市高明區海口泵站，廣東 佛山 528000)

1 工程概況

佛山市高明區海口泵站地處佛山市高明區荷城街道，屬西江干堤[1]。工程負責荷城中心城區范圍內的排澇任務，排出河流為西江，上游約3.40 km 處為七星崗泵站，和海口泵站一起負責城區排澇。城區從雨水管網收集、組織排水方向看，大部分面積雨水匯流至海口泵站，集雨面積7.617 km2。排水總渠由滄江路即消防大隊延伸至西江邊，總長度為4.76 km，建設規格寬4.5 m，高2.2 m，為鋼筋混凝土雙方涵結構[2-4]。高明區海口泵站現狀共有6臺軸流泵，配套6臺機組，裝機容量1005 kW，總流量11.3 m3/s[5-6]。根據《泵站設計規范》(GB 50265-2010)等級劃分，本工程等別為Ⅲ等，規模屬中型，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。

海口泵站運行多年以來，在確保荷城澇區內城鄉、交通、防洪排澇安全，促進居民增收，改善居民生活、生產條件以及改善生態環境等方面發揮了重要作用[7]。工程現狀的主要問題是：

(1)攔污柵靠人工清理，每年清理人工成本較大。

(2)水泵層梁、柱結構較好，局部表面出現混凝土剝落情況，需要進行修補加固。

(3)水泵層工作橋結構較好，局部混凝土剝落，局部有細微裂縫，需要修補加固。

(4)現狀閘墩混凝土表面存在侵蝕需要進行處理。

(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

為評估高明區海口排澇泵站水工結構安裝質量和運行效果，現結合工程運行情況和影響因素綜合對泵站設施有效性進行檢測分析。

2.1 混凝土結構檢測

分別對水泵主要混凝土結構進行了強度檢測、碳化深度檢測和鋼筋保護層厚度檢測：

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

根據混凝土強度檢測數據與原設計混凝土強度數據進行對比，現狀強度滿足原設計要求。

表1 混凝土強度檢測成果

(2)混凝土碳化深度及鋼筋保護層厚度檢測。在回彈測區內布置碳化測點進行碳化深度的檢測，并進行鋼筋保護層厚度檢測。檢測成果顯示碳化深度小于鋼筋保護層厚度，鋼筋處于混凝土的保護之中，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層厚度檢測成果 mm

綜合以上檢測結果，各部位檢測結果均滿足標準要求，局部構件有質量缺陷，工程運行正常，但存在安全隱患。該泵站建筑物安全類別評價為二類。

2.2 金屬結構檢測

本樞紐工程金屬結構包括攔污柵、檢修閘門和出水壓力鋼管、拍門四部分，經檢測：

(1)檢修閘門門體及吊耳、門槽結構完整，強度尺寸滿足設計要求；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，根據檢測報告，涂層厚度未超過設計值的 90%，滿足規范要求。

(2)壓力鋼管管壁厚度設計為12 mm，經檢測，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保護相結合的腐蝕防護措施，根據檢測報告可知，滿足規范要求。

(3)吊車梁標稱厚度為上翼板12 mm，腹板 8 mm，根據檢測結果可知，檢測厚度均滿足設計要求；吊車梁防腐采用涂料防腐，根據檢測報告，涂層厚度未超過設計值的 90%，滿足規范要求。

綜上所述，根據《泵站安全鑒定規程》(SL 316—2015)，部件齊全，主要參數基本滿足設計要求，技術狀態較好，結構雖存在一定缺陷，但不影響安全運行，泵站金屬結構等級為二類。

2.3 機電檢測

結合電排站現狀，對主電動機、主水泵、主變壓器、低壓開關柜、電力電纜及其他輔助系統進行了安全質量檢測，檢測發現1#～6#號水泵機電存在以下問題：

(1)軸承。非驅動端(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),包絡值不大，軸向方向加速度包絡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。驅動端(DE)經頻譜檢查分析，電機水平方向速度振動頻譜圖有軸承內圈(BPFI)早期缺陷頻率。水平和垂直方向加速度包絡頻譜圖未見異常，包絡值正常。泵座軸承加速度包絡頻譜圖底腳能量較高，但不影響使用。

(2)主電動機。根據在線測試結果分析電機各項電氣運行參數均在標準值范圍以內，符合標準要求，電機正常運行。 但電機繞組引出電纜線老化、開裂，絕緣電阻偏低(2 MΩ)。若不及時處理修復，情況會繼續惡化， 遇到潮濕天氣可能會造成電源短路、繞組對地擊穿燒毀。

根據規范SL 316—2015，零部件齊全，主要參數基本滿足設計要求，技術狀態較好，設備的主要部件有損壞，主要參數基本能達到設計要求，技術狀態較差，但不影響安全運行，泵站機電設備屬于二類設備。

2.4 監測設施檢測

高明區海口泵站各建筑物進水側均有水位尺，主要用于汛期觀測水位確定是否開閘。經現場檢測，水尺可準確地觀測水位。泵站管理范圍內設置有控制點，可作為觀測基準點，沉降觀測點完好。由建筑物累計沉降可知，海口泵站建筑物累計沉降值符合規范最大允許沉降值要求。

3 泵站安全復核及評價

3.1 泵站設計規模復核

海口泵站設計流量按照規劃標準近期20年一遇24 h暴雨一天排干標準。根據《高明區城市排水防澇設施建設規劃》，已對荷城澇區各片區采用平湖法和MIKE11軟件水動力學模塊進行排澇演算和復核，根據海口泵站排澇演算成果可知，海口泵站規劃近期20年一遇洪水設計抽排流量為25.0 m3/s。同現狀相比，現狀排澇流量僅為11.3 m3/s，故海口泵站不滿足新規劃排澇標準要求。

3.2 泵站水況點復核

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，設計揚程H設為出水池設計水位h出減進水池設計水位h進，并加上水頭損失h損。 即公式(1)所示：

H設=h出-h進+h損

(1)

經計算，出水池最高運行水位與內涌最低水位組合的凈揚程值最大，最高凈揚程確定為3.85 m，設計凈揚程為2.30 m，最低凈揚程為1.05 m。

按水泵的銘牌揚程和實際計算的銘牌流量下的水頭損失，考慮凈揚程，對水泵工況點進行復核，結果見表3。

表3 海口泵站水泵工況復核

根據上述計算，現狀裝配的28ZLB-70、ZLB2-5.4滿足設計運行水位工況及最高、最低運行水位工況的揚程要求，36ZLB-100滿足設計運行水位工況揚程，但不滿足最高運行水位工況揚程。

3.3 抗滲穩定復核

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成，為場地內主要含水層，易產生滲透變形、管涌等滲透破壞。采用滲徑系數法進行滲透穩定計算，見表4。

表4 側滲透穩定計算

由該表可以看出，泵站側邊抗滲穩定滿足規范要求。

3.4 泵房穩定分析及地基復核

將整個泵房作為計算單元進行穩定分析，沿底板平面抗滑穩定安全系數見式(2)：

(2)

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

(3)

式中：L為底板長度，m；∑M為各分力對前趾A點力矩的代數和，kPa·m；B為底板寬度，m。

表5為泵房穩定及基礎應力計算成果，由表可知在各種工況下，基底應力均能在地基承載力范圍內，抗滑穩定安全系數大于1.25，滿足要求。

3.5 泵站安全類別綜合評價

海口泵站建筑物結構較好，目前運行正常，局部老化破損，但基本符合規范提出的安全、可靠、耐久性要求，泵站建筑物為二類建筑物[8]。土建結構滿足抗基礎變形和抗震動要求。 海口泵站輔助設備基本能正常使用，系統故障率較低，油、氣、水系統功能及主要性能指標滿足泵站要求，泵站機電設備為二類設備。 海口泵站金屬結構局部銹蝕破損，不影響現狀正常運行，泵站金屬結構為二類設備。

表5 泵房穩定及基礎應力計算成果

綜上所述，海口泵站評定為二類泵站。

4 結論與展望

本文以高明區海口排澇泵站為研究對象，在對工程現狀問題及水文特性分析的基礎上，對泵站進行安全檢測分析與安全復核評價，結果顯示：混凝土現狀強度滿足原設計要求，碳化深度小于鋼筋保護層厚度，泵站金屬結構和機電設備技術狀態較好，雖有一定缺陷，但不影響安全運行，建筑物累計沉降值符合規范最大允許沉降值要求。

海口泵站現狀排澇流量為11.3 m3/s，不滿足新規劃排澇標準，水泵滿足設計運行水位工況及最高、最低運行水位工況的揚程要求，泵站側邊抗滲穩定滿足規范要求，在各種工況下，基底應力均能在地基承載力范圍內，抗滑穩定安全系數大于1.25，滿足要求。綜上海口泵站評定為二類泵站。

根據泵站安全評定結果，建議在條件充分的情況下對海口泵站進行擴建增容，以滿足規劃需要。對其機電設備加強監測，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加強絕緣，并設計安裝計算機監控系統和工程觀測系統。