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        瓶型取水泵房工程設(shè)計與研究

        2019-09-26 02:37:36湯瑋
        重慶建筑 2019年9期
        關(guān)鍵詞:洪水位泵房抗?jié)B

        湯瑋

        (重慶市設(shè)計院,重慶 400015)

        0 引言

        重慶地區(qū)長江、嘉陵江河段的洪枯水位落差可達40m左右,在這樣的河岸建造固定圓形干式豎井取水泵房,會使造價偏高。實際上很多單位的需水量大,需要建固定式取水泵房,而資金又很緊張。比如,北碚紅工水廠取水泵站在建設(shè)時,業(yè)主資金緊張,但又需要在北碚嘉陵江邊建取水規(guī)模為5萬噸/日的取水泵站,并將原水用管道送至十幾公里外的歇馬場,若按傳統(tǒng)的干式深井泵站設(shè)計,資金缺口會很大。筆者在接受該設(shè)計任務(wù)后,進行了一系列的調(diào)查研究,對取水泵房、水廠位置、處理工藝、構(gòu)筑物以及輸配水管進行調(diào)研、比選、優(yōu)化,得出了各方面都較為可行的、合理的、經(jīng)濟的、安全的方案。經(jīng)設(shè)計、施工、安裝,于1972年建成至今,運行正常、反映良好。其中,江邊取水構(gòu)筑物采用了干式薄壁瓶型豎井取水泵房,其主要設(shè)計研究可為類似項目設(shè)計提供參考。

        1 江河的水文資料

        長江、嘉陵江在重慶地區(qū)的水位落差大,洪水位較高,100年一遇的洪水位高達35~40m。

        2 傳統(tǒng)干式豎井取水泵房

        傳統(tǒng)的干式豎井取水泵房,通過自重來抗浮,通常為圓形直筒,壁厚為洪水位高度的1/30,如洪水位為30m,則壁厚為1.0m。其通過井壁的厚度來抗?jié)B,底板厚度為3~5m;泵房埋深為井筒高度的1/3。設(shè)計為了不架設(shè)天橋,一般建在河岸內(nèi),埋深大,土石方多,泵房均設(shè)有吸水間,泵房直徑大,取水設(shè)備一般采用臥式或立式離心水泵向取水間吸水,泵房取水頭部埋設(shè)于河心,重力自流入泵房吸水間,進水管和吸水頭埋深大,水下工程量大,施工困難,泵房設(shè)備一般就地控制。

        3 薄壁圓形干式豎井取水泵房

        薄壁圓形干式豎井取水泵房的形式分為瓶型 (型如花瓶)和直筒型兩類。

        3.1 薄壁瓶型干式豎井取水泵房

        瓶型干式豎井取水泵房如圖1所示。

        圖1 瓶型干式豎井取水泵房

        為了減少體積,減小泵房在水下的浮力,在不影響使用的前提下,把筒體上部直徑減小,形如花瓶,同時減少了投資,增加了泵房的穩(wěn)定性。筆者從1970年設(shè)計的薄壁瓶型豎井取水泵房開始研究,首例為長風(fēng)化工廠,在長江支流龍溪河岸,建了試驗性的干式薄壁瓶型豎井取水泵房,泵房洪水位深度為25m,泵房直徑上部6m,下部10m,壁厚只有0.35m,建成后使用效果良好。在此基礎(chǔ)上,隨后設(shè)計了規(guī)模更大、洪水位更高的紅工水廠等薄壁豎井取水泵房。

        3.2 薄壁直筒型干式豎井取水泵房

        為了減少混凝土用量、節(jié)約投資,設(shè)計將壁厚減至最小。筆者經(jīng)多年調(diào)查研究后,設(shè)計了薄壁直筒干式豎井泵房。

        4 設(shè)計研究重點

        (1)泵房設(shè)計洪水位按100年一遇計算,按200年校核,枯水位按30年一遇設(shè)計,使用安全。

        (2)泵房位置:設(shè)計將泵房定位在江邊較完整的巖層上,一般埋深為3~5m,按有關(guān)規(guī)范規(guī)定不得小于泵房高度的1/3,致使埋深大、土石方多、造價高、施工難度大,為滿足功能要求,設(shè)計采用天橋?qū)哆吪c泵房連接,這樣較經(jīng)濟、合理、可行。

        (3)泵房取水設(shè)備及取水形式:干式和淹沒式取水采用臥式離心泵,由吸水管直接向河心深水區(qū)取水,充分利用泵的吸水高度,減少水下工程量,同時減少水泵房深度,節(jié)省投資。泵房內(nèi)未設(shè)吸水間,減少了泵房的直徑,因而可減少土建費用,節(jié)約投資。吸水管一般設(shè)置兩根,吸水管在泵房外安裝檢修閥,枯水季節(jié)維修,在泵房內(nèi)每臺泵吸水管上設(shè)檢修閥,閥后設(shè)沖洗閥,維修時打開沖洗閥沖洗吸水管和吸水頭,吸水頭一般采用鐘罩式帶格柵。濕式泵房采用深井泵,進水管直接由河心進水進入深井泵房內(nèi)。

        (4)泵房內(nèi)交通:泵房深度高達40m左右,工作人員上下較困難,瓶形泵房設(shè)計采用折轉(zhuǎn)摟梯,直筒泵房設(shè)計采用拆轉(zhuǎn)樓梯加電梯,供工作人員上下。

        (5)設(shè)備安裝與維修:泵房外天橋上采用滾動運輸,瓶形泵房內(nèi)在±0.00層設(shè)電動葫蘆,并在下部設(shè)備層偏吊就位,直筒泵房在±0.00層設(shè)桁車,旋轉(zhuǎn)起吊。

        (6)泵房排風(fēng):干式泵房一般采用送風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng),經(jīng)調(diào)研比選后選擇采用排風(fēng)系統(tǒng),直接將設(shè)備熱量排出泵房外。筒體排風(fēng),在下部筒體上開進風(fēng)口,利用筒體自然抽力換氣,進風(fēng)口設(shè)防潮門,洪水期關(guān)閉。使用效果良好,節(jié)省了送風(fēng)系統(tǒng)。

        (7)泵房的控制:控制室設(shè)于泵房上部±0.00以上,遠距離控制和就地控制。

        (8)泵房的壁厚:按有關(guān)規(guī)定泵房壁厚不小于洪水位高度的1/30,如果洪水位為30m水深的干式泵房,其最小壁厚應(yīng)是1.00m。鑒于業(yè)主的資金緊張,經(jīng)查閱調(diào)研后,設(shè)計壁厚0.3m~0.35m,減少了土建工程量,節(jié)約投資20%~30%,使用至今仍然安全。

        (9)泵房抗?。喊匆?guī)范規(guī)定,干式泵房的自重考慮到重慶地段江邊地質(zhì)條件多為完整基巖,設(shè)計采用混凝土沿基槽澆灌,把筒底和筒壁嵌固在巖石上,增加基巖與鋼筋混凝土井壁的粘結(jié)力來抗浮。當埋深不夠,達不到設(shè)計要求時,則在底板設(shè)置抗拔錨筋或抗拔錨樁,來滿足抗浮要求,或作球形底殼以克服滲透產(chǎn)生的彎矩。瓶型泵房上部直徑減小,體積減小,則浮力也會相應(yīng)減少。增大浮力,即重力抗浮、壁厚減少以后,自重減小。

        (10)泵房的抗?jié)B:按有關(guān)規(guī)范規(guī)定,干式泵房用結(jié)構(gòu)厚度來抗?jié)B,但由于井筒壁厚度和底板減薄以后達不到規(guī)范抗?jié)B要求,設(shè)計采用P8抗?jié)B混凝土,使用至今無一滲漏。

        (11)泵房施工:泵房埋深不大,土石方少,冬季枯水期施工較方便,唯有吸水頭部及吸水管在水下施工較困難。水下部分采用水下混凝土圍堰施工,筒體部分較高,施工有一定難度,經(jīng)調(diào)研和比選采用滑?;蚍?,連續(xù)施工一次建成。

        5 泵房運行

        泵房至今運行正常,使用良好。只是有的業(yè)主已更換,有的名稱已改變,如重慶紅工水已改為重慶北碚二水廠,屬于北碚自來水公司所有。有的設(shè)備、設(shè)施已換代升級、規(guī)模擴大。

        6 結(jié)論

        薄壁豎井取水泵房與傳統(tǒng)的干式深井泵站相比具有投資少、見效快、占地面積少的優(yōu)點,適合在江河水位落差大的區(qū)域修建,該設(shè)計可為類似深井取水泵站設(shè)計提供參考。

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