水利工程泵站主要建筑物的結構與基礎問題分析

◎張朦 中水（廣州）水利水電勘測設計有限公司

1.工程概況

該工程位于廣州北部的水利工程泵站，工程全高30m，施工項目包括進水建筑、出水建筑與泵房等水利工程泵站等。

通過對該地區進行地質分析，發現該地區的主要地質條件為：人工填土層、粉質粘土層、淤泥質粉質粘土層、粉砂層、粉質粘土層、中粗砂層、花崗巖殘積土層、花崗巖全風化土層等。由于粉砂層分布極不均勻，開挖后發現坑腳大量出現粉砂。

2.泵站的主要建筑物

2.1 進水建筑

進水建筑包含引水渠道、前池、進水池等。其主要功能為連接水源與泵房，建筑設計結構可有效改進泵站進水流道的流態，降低管道內的水力損耗，營造適合的泵站引水條件，如圖1所示。

圖1 進水建筑示意圖

2.2 出水建筑

出水建筑主要包括出水池與壓力水箱兩部分。出水池用于連接壓力管道與灌排干渠，可實現消耗水流勢能、穩定水流流速的作用；壓力水箱則用于銜接壓力管道與壓力涵管，能夠實現匯集水流、排除多余水流的功能，如圖2 所示。

圖2 壓力水箱結構示意圖

2.3 泵房

泵房作為泵站的主體建筑結構，其上配備有水泵、發動機及其他輔助設施、設備。泵房結構形式多樣，可根據機械結構、水源情況、地基特點等因素進行靈活設計，主要包括固定式泵房與移動式泵房。

2.3.1 固定式泵房

固定式泵房根據結構特點可細分為分基型泵房、干室型泵房、濕室型泵房和塊基型泵房四種。

2.3.2 移動式泵房

若水源地的水位變化較為頻繁，搭建固定式泵房會存在投入成本高、施工時間長、施工難度大等問題，因此在此情況下，應當選擇靈活性更高、適應性更好的移動式泵站。移動式泵房可細分為泵船和泵車。

3.泵房的基礎

泵房的基礎是指泵房埋入地下的施工部分，作用是將地上部分的荷載與重量傳遞到地基。在該工程中，由于地質情況較為復雜，所以泵房的基礎應當具備較高的強度和承載力，以防止泵站因為沉降量太大或者沉降不均勻而導致建筑物裂縫與傾斜的產生，影響整個泵站的正常運行。泵房基礎的強度和承載力由地基結構、地基材質所決定。

3.1 泵房基礎埋置深度

泵房基礎的底部應當安置于強度較大、未經施工干擾的老土層中，填土層厚度較高時，應當靈活運用打樁機夯實或者換土法分層夯實，從而提升泵房基礎的整體強度。泵房基礎的底部還須安置于冰凍線之下，從而有效防止冰凍或冰凍后融化的情況。如果施工現場水位較高，泵房基礎的底部應當安置于最低水位線之下，從而避免水位的升降導致的沉降量的變化，使得泵站出現沉陷現象。

3.2 泵房基礎分類

泵房基礎的形式多樣，可選擇性較高，可根據實際施工情況進行靈活選擇，并通過荷載與承載力計算加以確定。應用較為廣泛的泵房基礎包括以下四種：

3.2.1 磚基礎

磚基礎主要適用于荷載量小、施工空間小、土層狀況良好、施工地點水位低的情況，前面提到的分基型固定式泵房與磚基礎契合度較高。磚基礎主要包括磚墻和大放腳兩部分，通常被設計為臺階形結構。因為土壤內部濕度較高，所以施工現場多選用75#以上的粘土磚和5O#以上的砌筑砂漿開展施工。

3.2.2 灰土基礎

如果施工地點施工空間較大、埋置深度較高時，選用灰土基礎可降低大放腳的用磚量。但灰土基礎不適用于濕度較高的土層。灰土基礎主要包括磚墻、大放腳與灰土層三個部分。

3.2.3 鋼筋混凝土基礎

如果施工地點存在泵房荷載量較高且地基承載力較低的情況，可選用鋼筋混凝土基礎。因為在基礎底面混有鋼筋，所以能夠大大提升整個工程的抗拉強度。

4.水利工程泵站主要建筑物的結構與基礎常見問題

4.1 施工設計不合理

目前不少泵站在施工過程中，由于施工設計方案本身存在設計不合理的問題，導致建成的泵站質量低下，存在不少安全隱患。造成施工設計不合理的原因很多，主要包括：施工設計者沒有落實施工現場規劃，施工現場分析不到位，經驗主義作風嚴重，從而大大降低了水利工程泵站的質量與運行安全。

4.2 施工流程不規范

在實際的泵站施工流程中，不少施工企業沒有嚴格按照項目要求與章程開展施工作業。而現在的作業人員事先沒有充分了解項目施工要求與規定，對施工流程沒有完全掌握，甚至存在不少人員為了節省時間，完全違反項目施工的相關規定與章程。泵站施工項目較多，類別較為繁雜，需要多個施工部門有效配合才能完成，而施工流程不規范，不僅會導致施工效率降低、工期大大的延長，還會釀成嚴重的施工事故。

4.3 施工管理被忽視

進行泵站施工時，部分施工團隊存在臨時搭建的問題，團隊內部夾雜著素質參差不齊的施工人員，使得整個工程項目的質量難以得到保證，更有甚者，如果存在部分無證上崗的施工人員從事特種設備的使用，將為整個泵站施工帶來嚴重的安全隱患。

5.水利工程泵站主要建筑物的結構與基礎常見問題改善措施

5.1 建立健全施工管理體系

基于上述問題，在開展該工程的泵站施工環節時，首先應當強化施工企業的管理意識。不僅是強化企業自身的施工管理意識，還要強化現場管理人員的安全管理意識。施工企業還應當優化改進現有的現場施工管理體系，在項目施工前進行施工現場的全面調查與情況分析，以便對項目施工具體情況有一個全面的認知，并據此制定有針對性的施工管理制度與要求，將管理制度與要求貫徹落實至施工流程的各個細節中去，從而有效保障泵站施工的安全與質量。

5.2 強化施工隊伍建設

施工隊伍的技術水平是決定泵站施工質量的決定性因素，但目前不少施工隊伍存在人員學歷低、安全意識淡薄、專業水平不足、相關工作證件不齊全的問題，因此，強化施工隊伍建設刻不容緩。相關施工企業應當狠抓人員素質，通過實地調查、監督的方式，保證現場施工人員、管理人員在完成足夠的專業培訓、熟知各項施工規范與安全保護措施、具備施工資質與管理資質之后，方能讓其正式進入相應崗位。

6.結語

綜上所述，水利工程作為實現水資源合理配置的有效工具，一直受到社會各界的關注，而泵站作為水利工程的重要組成部分，其主要建筑物結構與基礎如果出現問題，就會影響到整個水利工程的正常運行。因此，各施工單位應當在充分了解泵站施工現場具體情況的基礎上，建立健全現有施工管理體系，強化施工隊伍建設，完善泵站整體規劃，從而保證泵站能夠正常高效地運行。