梨洲街道浦口泵站重建工程探析

王富強(qiáng)，符銀橋，陳林江

（余姚市江河水利建筑設(shè)計(jì)有限公司，浙江 余姚 315400）

0 引 言

城市街道整治過(guò)程中，通常需要重新修建配套排澇泵站。一方面，重建排洪泵站可以提升排水能力，加快積水區(qū)域的排水速度，減輕城市內(nèi)部的水患?jí)毫ΓM(jìn)而保障城市安全，尤其是在惡劣天氣和突發(fā)性降雨情況下，可以有效地避免城市內(nèi)部的水災(zāi)事故[1]。另一方面，重建排洪泵站可以?xún)?yōu)化城市環(huán)境，改善城市內(nèi)部的排水狀況，并提高其社會(huì)效益。據(jù)此，文章以梨洲街道浦口泵站重建工程為例，對(duì)泵站重建設(shè)計(jì)、泵站機(jī)組選擇等進(jìn)行深入探析，旨在為其他相似工程設(shè)計(jì)及施工提供借鑒與參考。

1 工程概況

梨洲街道南接四明山麓，東鄰陸埠鎮(zhèn)，西與蘭江街道交界，北臨姚江，轄區(qū)總面積110.22 km2，為余姚城區(qū)面積最大的街道。下轄7個(gè)社區(qū)，20個(gè)行政村，在冊(cè)常住人口8.4萬(wàn)人，流動(dòng)人口4.2萬(wàn)人。境內(nèi)水資源豐富，植被茂盛，梁輝水庫(kù)蓄水量為3 077萬(wàn)m3。

本次工程位于梨洲街道黃箭山村浦口自然村，主要承擔(dān)黃箭山村北側(cè)浦口片1.70km2的排澇，出口為十五橋江。現(xiàn)狀浦口泵站為28寸圬工泵1臺(tái)，設(shè)計(jì)排澇流量1.0m3/s。由于設(shè)備年久，出力不足，該區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)受淹，尤其在2021年臺(tái)風(fēng)“煙花”，無(wú)法有效承擔(dān)該片區(qū)域的排澇能力。

2 泵站設(shè)計(jì)規(guī)范及方案

本工程在下階段管理房設(shè)計(jì)時(shí)，按照《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行設(shè)計(jì)；按《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行工程施工及驗(yàn)收[2]。

泵站底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)9.3m，寬10.5m，底板頂高程-0.87m，泵室地坪高程4.13m。水泵共2孔，水泵單孔凈寬2.5m，水閘共1孔，凈寬2.5m，總凈寬7.5m。中、邊墩厚均為0.6m，水泵梁板頂高程1.63m，厚0.5m；每臺(tái)泵出水口擴(kuò)管后設(shè)Φ700拍門(mén)1座；閘門(mén)采用鑄鐵閘門(mén)，尺寸為2.5m（寬）×2.0m（高），采用SDQ2-10t啟閉機(jī)。上游設(shè)有2.0m寬檢修橋，橋板厚0.20m，共3跨，凈跨2.5m，橋板頂高程為2.93m。泵閘上部布置管理房3間，建筑面積為64.35m2。基礎(chǔ)采用Φ800鉆孔灌注樁處理，順?biāo)鞣较虿贾?根，垂直水流方向布置4排；泵站最低起排水位為0.93m。

3 泵站設(shè)計(jì)

3.1 泵站設(shè)計(jì)流量

本工程所在區(qū)域面積1.7km2，區(qū)域內(nèi)主要河道有劉家河、東姜直河、東姜橫河及姜家渡塘直河、東江塘匯河等河道，水域面積為35 200m2，水面率為2.2%。現(xiàn)狀東姜十五浦及浦口兩座泵站流量為2.5m3/s，排澇能力稍顯不足，且浦口泵站為老式圬工泵，設(shè)備年久，出力不足，需對(duì)其進(jìn)行改造，更換泵型。

泵站排澇流量計(jì)算公式，表示為：

式中，Q表示設(shè)計(jì)排水流量，單位為m3/s；F1表示水田面積，單位為km2；F2表示旱地面積，單位為km2；F3表示河湖面積，單位為km2；h1、h2表示水田、河湖調(diào)蓄深度，單位為mm；P表示設(shè)計(jì)暴雨，單位為mm；Φ表示旱地暴雨徑流系數(shù)；T、N表示抽排時(shí)間，其中T單位為h，N單位為d。

通過(guò)公式（1）計(jì)算，得出泵站的配置流量為3.0m3/s，本次設(shè)計(jì)水泵選用2臺(tái)600ZLB-125DP，設(shè)計(jì)流量為1.5m3/s。

3.2 水利計(jì)算

按照20a一遇3d暴雨3d排出標(biāo)準(zhǔn)。“設(shè)計(jì)暴雨310mm，設(shè)計(jì)凈雨為257.3mm，洪水過(guò)程按“菲特”臺(tái)風(fēng)雨型。

除水量排出以外，還要分析河道最高水位[3]。排澇期間，水閘關(guān)閉，區(qū)域澇水由強(qiáng)排泵排出；根據(jù)河道水量平衡原理用試算法進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算：

水位~蓄水量關(guān)系如表1所示。

表1 區(qū)域水位蓄水量關(guān)系表

根據(jù)以上調(diào)節(jié)過(guò)程，本區(qū)域內(nèi)河道面積較小，經(jīng)初步調(diào)查，區(qū)域內(nèi)農(nóng)田片高程為1.5m左右，村莊地勢(shì)高程為2.2~2.6m，故考慮水位高于1.50m時(shí)漫灘，受淹區(qū)主要為村莊周邊農(nóng)田。

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)泵站流量為2.5m3/s時(shí)，淹沒(méi)時(shí)間和水位均較高；泵站流量為3.0m3/s及3.5m3/s時(shí)，區(qū)域內(nèi)基本能達(dá)到排澇效果，故本次設(shè)計(jì)排澇泵站流量為3.0m3/s，淹沒(méi)時(shí)間為25h，最大淹沒(méi)深為0.41m。

4 泵站地基應(yīng)力計(jì)算

根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》，設(shè)計(jì)泵站地基允許承載力[4]。計(jì)算公式表示為：

式中，[R1/4]表示泵房基礎(chǔ)底面寬度1/4的地基允許承載力；B表示泵房基礎(chǔ)底面寬度；D表示泵房基礎(chǔ)埋置深度；C表示地基土黏結(jié)力；γB表示泵房基礎(chǔ)底面下土的重力密度；γD表示泵房基礎(chǔ)底面下土的加權(quán)平均重力密度。

結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，通過(guò)計(jì)算，確定泵站地基承載力：本泵站最大水平荷載258.3kN；樁徑Φ800的鉆孔灌注樁單樁允許水平向承載力（控制樁頂位移值0.5cm）為200~250kN；在當(dāng)前水平荷載下，計(jì)算出樁頂?shù)乃轿灰浦禐?.05cm，小于樁頂位移控制值[5]。通過(guò)地基處理，各項(xiàng)計(jì)算成果均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

5 水泵機(jī)組選擇

5.1 泵型選擇

根據(jù)上述設(shè)計(jì)參數(shù)、工程周邊環(huán)境等情況分析，泵型選用軸流泵。該泵型的安裝適宜采用立式安裝或潛水泵立式安裝形式，不宜采用臥式安裝或貫流泵[6]。出于避免水泵被雜物堵塞進(jìn)而影響水泵運(yùn)行的考慮，應(yīng)設(shè)置大口徑的水泵[7]。基于此，本項(xiàng)目選用2臺(tái)600ZLB-125DP軸流泵。

5.2 水泵特性

本工程泵站排澇規(guī)模為1.5m3/s，排澇水泵選型時(shí)選用2臺(tái)600ZLB-125DP。水泵特性指標(biāo)具體如表2所示。

表2 水泵特性

6 泵站的布置

6.1 變壓器及供電系統(tǒng)

泵站的主電源從電力部門(mén)指定的10kV配電室專(zhuān)線接入，經(jīng)站內(nèi)低配供泵站的水泵電機(jī)、照明等全部用電。根據(jù)水泵選型，按變壓器功率因數(shù)0.8計(jì)，水泵2臺(tái)電機(jī)功率74kW，啟閉機(jī)電機(jī)功率3kW，則總功率為77kW，根據(jù)水泵功率配S10-100/10變壓器1臺(tái)，本次變壓器位于室外，配電部分由供電部門(mén)實(shí)施。

6.2 金屬結(jié)構(gòu)

本工程金屬結(jié)構(gòu)部分主要包括攔污柵、出水管道、拍門(mén)等。泵站上游側(cè)設(shè)攔污柵，共2扇，尺寸為2.74m×3.9m，水泵后接Φ0.70m出水散鋼管，并設(shè)伸縮節(jié)1個(gè)，管道出口設(shè)Φ0.75m拍門(mén)1個(gè)。金屬結(jié)構(gòu)主要設(shè)備規(guī)格、工程量匯總情況如表3所示。

6.3 消防設(shè)計(jì)

泵站工程的泵室、控制室及值班室的火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別為丙類(lèi)，耐火等級(jí)為一級(jí)。地面建筑物均為磚混結(jié)構(gòu)，火災(zāi)類(lèi)型為電氣類(lèi)火災(zāi)，火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)為輕危險(xiǎn)級(jí)[8]。泵室均設(shè)置2只F/ABC4（55B）貯壓式磷酸銨鹽干粉手提式滅火器，控制室及人員易接近的地方設(shè)置3只F/ABC4（55B）貯壓式磷酸銨鹽干粉手提式滅火器。手提式滅火器，配合初期滅火[9]。

7 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，排洪泵站對(duì)城市防洪排澇具有積極意義。為提升排洪泵站運(yùn)行時(shí)效，需要對(duì)其進(jìn)行重建。以重建工程實(shí)踐視角而言，排洪泵站重建是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，在重建排洪泵站過(guò)程中，需要考慮諸多因素，如排水能力、設(shè)備選型等，使排洪泵站能夠發(fā)揮出社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。文章以梨洲街道浦口泵站重建工程為例，對(duì)項(xiàng)目案例中的泵站設(shè)計(jì)、泵站機(jī)組選擇、泵站布置進(jìn)行深入探析。