摘要：本文結(jié)合工程案例闡述了電排站泵房穩(wěn)定分析計(jì)算方法，并就新舊規(guī)范應(yīng)用方面的問(wèn)題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電排站泵房設(shè)計(jì);穩(wěn)定分析

電排站泵房按結(jié)構(gòu)型式分為分基型泵房、干室型泵房、濕室型泵房和塊基型泵房。分基型泵房一般只需進(jìn)行地基穩(wěn)定分析，干室型泵房在地基穩(wěn)定分析的基礎(chǔ)上需再做抗浮和抗滑穩(wěn)定分析，濕室型泵房和塊基型泵房除這三項(xiàng)穩(wěn)定分析以外，還要再進(jìn)行抗?jié)B穩(wěn)定分析^[1，2]?？箖A穩(wěn)定性是移動(dòng)式泵站（如泵船）需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題^[2]。本文主要探討干室型泵房穩(wěn)定分析。

1" 穩(wěn)定分析的基本假定

泵房整體穩(wěn)定分析以整個(gè)泵房結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。作用荷載包括泵房底板、側(cè)墻、機(jī)座、上部泵房等的自重及設(shè)備重，靜水壓力、土壓力、揚(yáng)壓力、淤沙壓力、地震荷載及其它荷載^[3]。

自重包括泵房結(jié)構(gòu)自重、填料重量和永久設(shè)備重量;靜水壓力應(yīng)根據(jù)各種運(yùn)行水位計(jì)算;對(duì)于多泥沙河流，應(yīng)計(jì)及含沙量對(duì)水的重度的影響;揚(yáng)壓力包括浮托力和滲透壓力;土壓力根據(jù)地基條件、回填土性質(zhì)、擋土高度、填土內(nèi)的地下水位、泵房結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的變形情況等因素，按主動(dòng)土壓力或靜止土壓力計(jì)算;淤沙壓力根據(jù)泵房位置、泥沙可能淤積的情況計(jì)算確定;地震荷載按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工建筑荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定計(jì)算確定;其他荷載根據(jù)工程實(shí)際情況確定。

2" 荷載組合

2.1 基本荷載組合

此種情況為正常運(yùn)用期，即上游為設(shè)計(jì)水位，下游為設(shè)計(jì)水位，機(jī)組全部投入運(yùn)行。

2.2 特殊荷載組合

2.2.1 檢修情況

檢修情況是指停泵進(jìn)行檢修階段，上游為設(shè)計(jì)水位，泵房?jī)?nèi)無(wú)水，下游為地下水位，機(jī)組全部停運(yùn)檢修。

2.2.2 特殊荷載情況

此種情況為非常運(yùn)用期，即上游為校核洪水位，下游為最高水位，機(jī)組全部投入運(yùn)行。

3"" 計(jì)算內(nèi)容及公式

3.1 抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算

（1）

式中：為抗浮穩(wěn)定安全系數(shù);為作用于泵房基礎(chǔ)底面以上全部重力，kN;為作用于泵房基礎(chǔ)底面以上的揚(yáng)壓力，kN;為允許抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)。

基本組合=1.1;特殊組合=1.05。

3.2 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

（初步設(shè)計(jì)，土基或巖基）（2）

（土基）（3）

（巖基）（4）

式中：為抗滑穩(wěn)定安全系數(shù);為作用于泵房基礎(chǔ)底面以上全部豎向荷載（包括泵房基礎(chǔ)面以上的揚(yáng)壓力），kN;為作用于泵房基礎(chǔ)底面以上全部水平荷載，kN;為泵房基礎(chǔ)底面與地基之間摩擦系數(shù);為泵房基礎(chǔ)底面與地基之間摩擦系數(shù);為土基上泵房基礎(chǔ)底面與地基之間摩擦角（°）;、分別為土基和巖基上泵房基礎(chǔ)底面與地基之間的粘結(jié)力，kPa;為泵房基礎(chǔ)底面面積，m²;為允許抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，詳見(jiàn)表1。

表1" 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)允許值

地基類別

荷載組合

建筑物級(jí)別

適用公式

1

2

3

4、5

土基

基本組合

1.35

1.30

1.25

1.20

適用于（2）或（3）式

特殊組合

I

1.20

1.15

1.10

1.05

II

1.10

1.05

1.05

1.00

巖基

基本組合

1.10

1.08

1.05

適用于（2）式

特殊組合

I

1.05

1.03

1.00

II

1.00

基本組合

3.00

適用于（4）式

特殊組合

I

2.50

II

2.30

3.3 泵房基礎(chǔ)底面應(yīng)力計(jì)算

（干室型）（5）

（6）

（7）

式中：為泵房基礎(chǔ)底面應(yīng)力的最大值與最小值，kN/m²;為作用于泵房底板上所有垂直力和水平力對(duì)底板上游齒墻最低點(diǎn)的力矩總和，kN·m;為泵房順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度，m;為底板上所有作用力的合力對(duì)底板的偏心距，m;為地基允許承載力;為允許應(yīng)力不均勻系數(shù)，基本組合2.0，特殊組合2.5。

4"" 實(shí)例應(yīng)用

塔崗電排站位于四會(huì)市東城區(qū)清蓮圍塔崗堤段，主要功能為排澇，該站建于2008年，設(shè)計(jì)流量3.63m³/s，配套3臺(tái)水泵，單機(jī)功率均為130kw，總裝機(jī)390kw。主要由引渠、前池、泵房、進(jìn)水池、壓力管、壓力水箱、消力池等組成。泵房基礎(chǔ)座落在粉質(zhì)粘土層上，地基土允許承載力為160Kpa，內(nèi)摩擦角為23°，地基與基礎(chǔ)摩擦系數(shù)為0.25。其穩(wěn)定分析成果如表2。

表2" 泵房穩(wěn)定分析成果表

站名

計(jì)算情況

抗滑

穩(wěn)定

抗浮穩(wěn)定

地基應(yīng)力（kpa）

不均勻

系數(shù)

基礎(chǔ)允許

承載力

（kpa）

塔崗電排站

基本組合

設(shè)計(jì)運(yùn)用情況

3.54

3.44

110.19

64.72

1.70

160

特殊組合

檢修情況

6.71

6.03

105.15

95.95

1.15

校核運(yùn)用情況

3.93

3.22

106.87

66.90

1.60

泵房的穩(wěn)定分析滿足要求。

5"" 討論

李艷冬等^[4]提出荷載組合中沒(méi)有考慮水泵啟動(dòng)和停車(chē)時(shí)水錘作用以及特殊基礎(chǔ)計(jì)算問(wèn)題。產(chǎn)生這種疑問(wèn)的一個(gè)重要原因是97版的《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》荷載項(xiàng)目相對(duì)較少，荷載項(xiàng)目只有8項(xiàng)，2010版的《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》荷載項(xiàng)目增加到12項(xiàng)，多出4項(xiàng)為水重、風(fēng)壓力、土的凍脹壓力和冰壓力。雖然并沒(méi)有把水錘作用作為一個(gè)獨(dú)立項(xiàng)目加進(jìn)去，但2010版是在總結(jié)10余年實(shí)踐的基礎(chǔ)上修訂的，已經(jīng)將各種影響較大的荷載組合考慮了進(jìn)去，所增加的項(xiàng)目是97版考慮不到而實(shí)際上有明顯影響的項(xiàng)目，也就是說(shuō)水錘作用已經(jīng)包含在現(xiàn)有的12個(gè)項(xiàng)目中或者其影響尚不足以單獨(dú)列項(xiàng)。實(shí)際上，新規(guī)范針對(duì)許多不合理的地方已經(jīng)進(jìn)行了修訂，例如97版規(guī)范中抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算公式（6.3.4-2）被拆分為土基和巖基兩個(gè)公式，見(jiàn)本文中（3）、（4），這樣在計(jì)算土基時(shí)更為準(zhǔn)確和合理。本文討論這些問(wèn)題是希望新規(guī)范出臺(tái)后，作為設(shè)計(jì)人員應(yīng)精心研究和領(lǐng)會(huì)，以利于提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬(wàn)亮婷，袁俊森.水泵與水泵站[M].2版.鄭州：黃河水利出版社，2008：146.

[2]丘傳忻.泵站工程[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2001：150.

[3]中華人民共和國(guó)水利部.GB 50265-2010 泵站設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

[4]李艷冬，高宇.泵站廠房穩(wěn)定分析應(yīng)用與思考[J].黑龍江水利科技，2010，38（2）：90-91.