白胡子泉提水泵站設計

陽雯 畢桉靖 云南省水利水電勘測設計研究院

1.工程概述

白胡子泉位于隆陽區蒲縹鎮羅板村大水井寨子腳，地處怒江左岸水長河支流羅板河上游。白胡子泉調水工程是《保山壩水生態建設工程水資源開發利用規劃》新建的眾多項目之一，是規劃的重點項目和骨干水源。多年平均調水量3616萬m3，設計調水流量1.6m3/s，工程規模為小（1）型，工程等別為Ⅳ等。提水泵站設計提水流量Q=1.6m3/s，提水泵站總裝機12500kW，主要水工建筑物級別為2級，次要建筑物為3級，設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準200年一遇。地震基本烈度為Ⅷ度。

2.提水工程布置

在白胡子泉主泉眼1395m高程設置引水渠，將主泉眼的泉水向西引至泵站引水池（水池設計水位為1395m），再用管徑1.6m的有壓管道輸水至泵站，經泵站提水至位于大水井村的高位水池，出水池設計水位1834.7m，出水池后接輸水工程。

2.1 廠區布置

提水泵站擬建于羅板河左岸一級河流階地上，該階地現為小里房子村甘蔗地，緩坡地形，坡度5～8°。泵站主要由引水渠、進水池、主廠房、副廠房等組成，副廠房布置于靠河側，主廠房布置于靠山側。洪水位分別為1331.80m（P=2%），1332.00m（P=0.5%），廠區室外地坪高程1331.00m，廠區擋墻為防洪混凝土擋墻，擋墻頂高程為1332.50m，最大高度6m，廠區邊坡位于廠區東南角，邊坡坡比1：0.5，最高邊坡12m左右。泵站平面布置見圖1。

2.2 地質條件

圖1 泵站平面布置圖

主廠房擬建于羅板河左岸河流階地，階地南側為陡坎北側為河流，局部有基巖出露，巖層產狀240°∠40°，巖層傾向下游偏河谷。巖體主要發育有兩組節理裂隙：①93°∠45°、②115°∠46°，裂隙間距0.3m左右，延伸長度一般2～3，裂隙面平直粗糙，泥質充填或無充填。巖層傾向與地形坡向斜交，邊坡較穩定。經鉆探揭露，廠房區沖洪積砂卵礫石及漂石、孤石層厚約12～15m，該層地基承載力0.2～0.3 Mpa，滿足設計要求。地下水埋深6～8m，施工涌水問題不大，下伏基巖為紫紅色泥質粉砂巖，強風化。

3.廠房穩定計算

廠房穩定分析選取主機段作為計算單元進行分析，計算出不同工況所受荷載，進行荷載組合，驗算泵站抗滑穩定、抗浮穩定及地基應力分布。荷載組合按《泵站設計規范》表6.3.3的規定采用。

1）計算公式

①抗浮穩定計算

根據《泵站設計規范》6.3.6計算

式中：Kf——抗浮穩定安全系數

ΣV——作用于泵房基礎底面以上的全部重力（kN）

ΣU——作用于泵房基礎底面上的揚壓力（kN）

②抗滑穩定計算

泵站廠房為地面廠房，提水泵站廠房置于漂卵石層，匯水泵站置于全風化泥質粉砂巖上，抗滑穩定計算采用《泵站設計規范》中（6.3.4-3）公式：

式中：

When analyzing the results of revascularization,depending on the degree of ischemia according to Fontein-Pokrovsky classification,the complicated course of the postoperative period prevailed in cases of critical ischemia [Table 5].

Kc—抗滑穩定安全系數；

f—泵房基礎底面與地基之間的摩擦系數；

ΣH—作用于泵房基礎底面以上的全部水平向荷載（kN）；

ΣG—作用于泵房基礎底面以上的全部豎向荷載（kN）；

③地基應力計算

廠房在地基中產生應力，其計算公式采用《泵站設計規范》中（6.3.8-1）公式。

式中：ΣG——作用于泵房基礎底面以上的全部豎向荷載（包括泵房基礎底面上的揚壓力在內，kN）；

ΣM——作用于泵房基礎底面以上的全部豎向和水平向荷載對于基礎底面垂直于水流方向的形心軸力矩（kN.m）；

計算中荷載組合按（1）基本荷載組合和（2）特殊荷載組合情況考慮。

（1）基本荷載組合計算二種情況：①完建情況：自重+土壓力+其他荷載；

②設計應用：自重+水重+靜水壓力+揚壓力+土壓力+其他荷載；

（2）特殊荷載組合計算四種情況：①施工：自重+土壓力+其他荷載。②檢修：自重+靜水壓力+揚壓力+土壓力+其他荷載。③校核運用：自重+水重+靜水壓力+揚壓力+土壓力。④地震：自重+水重+靜水壓力+揚壓力+土壓力+地震荷載，其中抗浮穩定計算，基本組合考慮②，特殊組合②、③、④。

計算結果：

在各種工況下，主機段抗滑、抗浮穩定計算結果及地基應力見表1、表2。

由以上計算結果可知，提水泵站廠房的抗滑穩定安全系數最小值3.67大于2.0，抗浮穩定安全系數最小值3.11大于1.05，最大應力162.94kpa小于200kpa，最小應力98.98 kpa大于零，且在地震情況下最小應力98.98 kpa大于-100 kpa，均滿足規范要求。

4.上部框架結構計算

提水泵站主廠房和匯水泵站泵房上部為鋼筋混凝土框架結構，工程場地地震動峰值加速度為0.2g，中硬場地地震動反應譜特征周期為0.45s，相應地震基本烈度為Ⅷ度。屋面、吊車梁、柱間聯系梁均為鋼筋混凝土結構。框架結構抗震等級為二級。

本階段暫擬泵站框架結構尺寸如下：

本階段對所擬框架柱、梁的斷面尺寸采用PKPM軟件進行計算。根據廠房內荷載分布的大小、框架柱的計算高度選取一榀排架進行計算，機組設備荷載根據工程類比進行取值，分別計算了吊車滿載、吊車空載+風荷載、吊車滿載+風荷載、吊車空載+地震作用工況，控制工況為吊車滿載+風荷載，采用荷載組合為結構自重、設備自重、屋面活荷載、樓面活荷載、吊車輪壓、吊車水平制動力、風荷載及地震作用。計算內力圖見下圖：

表1 主機段抗滑及抗浮穩定計算成果表

表2 主機段抗滑及抗浮穩定計算成果表

表3 泵站框架結構尺寸表

經計算分析，梁、柱的斷面尺寸均能滿足要求，其中柱最大軸壓比均為0.10，滿足規范小于0.75的要求；且層間剛度均勻，不產生薄弱層，層間位移角的最大值為1/850，小于規范規定的1/550的要求，屋面框架梁的最大撓度為14.7mm，滿足規范規定小于要求。梁的最大裂縫寬度為0.25mm，滿足規范規定小于0.3mm的要求。說明本階段擬定斷面尺寸滿足要求。

圖4 提水泵站結構計算簡圖

5.結語

根據白胡子泉水文氣象、地形地質條件，結合工程建筑物布置，在下一步技施設計工作中，進一步優化泵站設計，實現雙贏。