張 威

(四會(huì)市建筑安裝工程有限公司,廣東 四會(huì) 526200)

0 引 言

近年來, 由于我國局部地區(qū)降水量較多,致使一些城市經(jīng)常受到洪災(zāi)影響,嚴(yán)重影響城市居民的生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。水利電排站可以解決由自然災(zāi)害引起的水利工程建設(shè)問題,因此其建設(shè)質(zhì)量和運(yùn)行管理對于城市居民而言是非常重要的[2]。電排站是目前水利工程較為重要的建筑,對電排站的工程質(zhì)量和防滲性能已經(jīng)受到越來越多的重視[3]。水利工程較好的防滲和排水能力是確保可以正常運(yùn)行和延長使用壽命的重要指標(biāo)。隨著大量的工程經(jīng)驗(yàn)的積累和建設(shè)技術(shù)的改進(jìn),電排站的建設(shè)質(zhì)量也不斷提升[4]。文章以某電排站建設(shè)工程為例,結(jié)合工程概況對該電排站工程進(jìn)行了現(xiàn)狀分析,對其改造擴(kuò)建和施工防滲技術(shù)進(jìn)行深入探析,其中包括施工方案、水力計(jì)算、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析與施工導(dǎo)流圍堰等關(guān)鍵工序技術(shù)的應(yīng)用。確保城鎮(zhèn)安全,保證受益區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)作,使人民群眾增產(chǎn)受益。期望為相關(guān)類似工程提供了一定的參考意義,為我國電排站的施工質(zhì)量提升做出一定貢獻(xiàn)。

1 工程概況

1.1 工程背景

電排站位于綏江右岸西沙圍姚沙段,西沙圍內(nèi)由排澇片區(qū)和獨(dú)崗排澇片區(qū)組成,其中排澇片區(qū)控制集雨面積7.83km2,電排站總設(shè)計(jì)排水流量15.45m3/s,總裝機(jī)容量1570kW。電排站舊廠房排水流量8.1m3/s,裝機(jī)容量850KW。電排站新建廠房設(shè)計(jì)排水流量為7.35m3/s,工程裝機(jī)容量720kW。是姚沙澇區(qū)內(nèi)3個(gè)重要防洪排澇泵站之一。但電排站現(xiàn)狀排澇標(biāo)準(zhǔn)偏低,排澇能力嚴(yán)重不足,汛期經(jīng)常發(fā)生澇災(zāi),嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本次工程主要對姚沙電排站進(jìn)行擴(kuò)建,通過擴(kuò)建進(jìn)一步提高澇區(qū)的排澇能力,保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

1.2 現(xiàn)狀分析

姚沙澇片位于綏江河的右岸,其范圍以姚沙攔洪溝往北至獨(dú)崗電排站中心排渠。澇區(qū)內(nèi)通過多個(gè)排渠匯總至姚沙電排站排入綏江,該站重建于2001年,按為10a一遇24h暴雨3d排干排澇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),裝機(jī)容量850kW,抽排流量8.1m3/s,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低。

1.2.1 工程存在問題

排澇標(biāo)準(zhǔn)偏低:按廣東省水利廳規(guī)定的治澇標(biāo)準(zhǔn),城鎮(zhèn)按10a一遇24h暴雨1d排干設(shè)計(jì),但現(xiàn)有姚沙電排站是按農(nóng)村排澇標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì),即10a一遇2h時(shí)暴雨3d排干,不滿足排澇標(biāo)準(zhǔn)。

排澇流量偏小:根據(jù)姚沙排澇片區(qū)設(shè)計(jì)排澇流量計(jì)算成果可知,姚沙排澇片區(qū)按10a一遇24h暴雨1d排干標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出來的排澇流量為13.45m3/s,獨(dú)崗排澇片區(qū)分流量為2.0 m3/s。而現(xiàn)有姚沙電排站的總排澇能力只有8.10 m3/s,因此不能滿足排澇要求,需對其進(jìn)行擴(kuò)建,由此可得本工程需擴(kuò)建流量為:

Q擴(kuò)建=Q設(shè)計(jì)+Q獨(dú)崗-Q現(xiàn)有=13.45+2.0-8.1=7.35m3/s

(1)

1.2.2 擴(kuò)建的必要性

洪澇災(zāi)害:姚沙澇區(qū)曾多次出現(xiàn)農(nóng)田受淹,水利、供電、通訊和公路交通等設(shè)施出現(xiàn)不同程度損壞,交通、供水、供電中斷等情況。

姚沙電排站是姚沙澇區(qū)內(nèi)3個(gè)重點(diǎn)防洪排澇泵站之一,肩負(fù)著西沙圍內(nèi)姚沙排澇片區(qū)7.83km2土地的排水任務(wù),關(guān)系著貞山街道區(qū)域是否受淹,占有極重要的地位。對姚沙電排站進(jìn)行擴(kuò)建能消除隱患澇區(qū)內(nèi)洪澇災(zāi)害的危險(xiǎn),確保城鎮(zhèn)安全,保證受益區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)作,使人民群眾增產(chǎn)受益。所以本次擴(kuò)建工程的實(shí)施是十分必要的。

2 方案設(shè)計(jì)分析

2.1 改造擴(kuò)建方案

新建廠房為3級建筑物,本工程采用濕室型-墩墻式廠房,除進(jìn)水池側(cè),廠房其他三面均是擋土墻,并設(shè)置隔墩,形成單獨(dú)進(jìn)水室。優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)水條件較好;進(jìn)水口方便設(shè)置檢修閘,方便電排站日常運(yùn)行及管理。廠房為三層框架結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)采用D=800鋼筋混凝土鉆孔樁處理,電機(jī)層下部為進(jìn)水池,進(jìn)水池底板和側(cè)墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),底板頂高程為3.20m,厚為0.8m,側(cè)墻厚1.0m,進(jìn)水池層高5.1m;進(jìn)水前池為3級建筑物,敞口式,總寬18.50m,進(jìn)水斜坡段順?biāo)鞣较蜷L13.20m,水平段長5.80m,進(jìn)水前池為矩形斷面,進(jìn)水池兩岸邊坡設(shè)鋼筋混凝土擋土墻,進(jìn)水前池翼墻高度4.00～4.30m,頂高程為8.3m。

廠房基礎(chǔ)坐落在粉質(zhì)黏土上,地基土允許承載力為160kPa,[R]= 160kPa>93.29kPa,滿足要求,但由于地基開挖,建后粉質(zhì)黏土層厚約2.5～3.2m,故需對廠房地基進(jìn)行加固處理。參考類似工程經(jīng)驗(yàn),擬考慮鋼筋混凝土鉆孔樁復(fù)合地基處理方案。

2.2 水力計(jì)算

2.2.1 容積計(jì)算

2.2.1.1 總?cè)莘e計(jì)算:

根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)水池的水下容積可按公用該進(jìn)水池的水泵30倍～50倍設(shè)計(jì)流量確定。

總進(jìn)水池的水下容積=設(shè)計(jì)水位時(shí)進(jìn)水池?cái)嗝婷娣e×池總凈寬=27×15.5=418.50m3;

40倍設(shè)計(jì)流量=40×7.35=294.0 m3;

由于進(jìn)水池的水下容積418.50 m3>40倍設(shè)計(jì)流量294.0 m3,滿足進(jìn)水池容積設(shè)計(jì)要求。

2.2.1.2 單孔單泵容積計(jì)算

單孔進(jìn)水池的水下容積=設(shè)計(jì)水位時(shí)進(jìn)水池?cái)嗝婷娣e×池單孔凈寬=27×3.5=94.50m3;

單泵40倍設(shè)計(jì)流量=40×1.98=79.20m3;

由于進(jìn)水池的水下容積94.50 m3>40倍設(shè)計(jì)流量79.20 m3,滿足進(jìn)水池容積設(shè)計(jì)要求。

2.2.2 流速計(jì)算

1)進(jìn)水流道計(jì)算:根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)口流道進(jìn)口流速宜為0.8～1.0m/s。進(jìn)水流道流速計(jì)算見表1。

表1 進(jìn)水流道流速計(jì)算表

新建電排站進(jìn)水流道尺寸為15.5×4.0m,設(shè)計(jì)排泄流量為7.35m3/s,改造后安裝4臺水泵總排水流量為7.92m3/s。由表1可知流量為7.35 m3/s或7.92m3/s時(shí),出水涵管流速均<0.8 m/s,不滿足進(jìn)水流道設(shè)計(jì)流速要求,但為符合流道型線平順,各斷面面積沿程變化均勻合理,出口斷面處的流速和壓力分布比較平均,不縮小進(jìn)水流道斷面,保持與原有河道寬度一致。

2)出水流道計(jì)算:根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》出水流道出口流速≤1.5m/s。出水涵管流速計(jì)算見表2。

表2 出水涵管流速計(jì)算表

已知新建電排站出水涵管尺寸為3.5×3.0m,設(shè)計(jì)排泄流量為7.35m3/s,改造后安裝4臺水泵總排水流量為7.92m3/s。由表2可知流量為7.35 m3/s或7.92m3/s時(shí),出水涵管流速均<1.5 m/s,滿足出水流道設(shè)計(jì)流速要求。

2.3 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析

2.3.1 廠房穩(wěn)定性分析

廠房基礎(chǔ)坐落在粉質(zhì)黏土上,地基土允許承載力為160kPa,地基與基礎(chǔ)摩擦系數(shù)為0.21,其穩(wěn)定分析成果如表3所示。

表3 廠房穩(wěn)定分析成果表

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知,廠房坐落于粉質(zhì)黏土的穩(wěn)定分析結(jié)果滿足要求,采用鉆孔灌注樁復(fù)合地基處理。

2.3.2 出水管滲流穩(wěn)定性分析

為了保護(hù)出水管的安全,對出水管滲流穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算分析。根據(jù)《水工建筑學(xué)》,所需的防滲長度L應(yīng)滿足:

L≥CH

(2)

式中:L為防滲長度,根據(jù)圖紙實(shí)測L=40m;H為上、下游水位差,H=11.90-6.1=5.80m;C為滲徑系數(shù),依地基土的性質(zhì)而定,按照地質(zhì)勘察可知其土的屬于黏土,其值可按《水工建筑學(xué)》的允許滲徑系數(shù)值表選取C=4。

根據(jù)上式計(jì)算防滲長度L=40m≥CH=4×5.8=23.20m,因此防滲長度滿足防滲要求。

3 電排站防滲處理關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工導(dǎo)流圍堰

由于地下水和河水之間有較強(qiáng)的水力聯(lián)系,且大氣降水可以給地下水進(jìn)行補(bǔ)給,必須采用適用于工程現(xiàn)場的措施進(jìn)行防滲處理,否則將嚴(yán)重影響電排站的正常運(yùn)行。

基坑較深受到的滲透壓力較大,為了防止河水滲入,進(jìn)行了內(nèi)外圍堰修防滲措施。在大堤以外的灘地上修建外圍堰擋水,使用河床圍堰,并作為河岸的臨時(shí)交通道路。設(shè)計(jì)圍堰采用土石圍堰,它能充分利用當(dāng)?shù)夭牧?對基礎(chǔ)適應(yīng)性強(qiáng),施工工藝簡單,可利用堤防開挖土及邊坡整治土余方填筑圍堰。在進(jìn)水控制段前做內(nèi)圍堰,并作為河道兩岸的臨時(shí)交通道路,圍堰安全加高取0.50m。

采用截水+排水方式提高防滲效果。利用人工進(jìn)行裝填黏性土,袋口綁扎。防水土工布置于土袋下平整疊實(shí),袋裝土均勻緊密分層錯(cuò)位平鋪,通過人工將最頂層用素土填實(shí)袋裝土之間的空隙踩實(shí)。同時(shí),施工期基坑內(nèi)積水可通過小型潛水泵抽排至外河及內(nèi)河排渠。施工時(shí)在基坑周邊設(shè)置集水井,集水井之間通過排水溝連接,在基坑中形成閉合環(huán)形排水系統(tǒng),并通過潛水泵抽排集水井中的匯水。

3.2 基坑開挖

水是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素,因此開挖前和開挖過程中必須做好截排水措施。具體措施有:防止降水對邊坡沖刷,在邊坡周邊設(shè)置地表排水溝,同時(shí)將邊坡的土進(jìn)行薄膜覆蓋;對已經(jīng)出現(xiàn)坡面滲水的部位,必須在采取相應(yīng)的保持穩(wěn)定措施之后才能繼續(xù)施工;為避免基坑積水,設(shè)置集水溝,將水抽至地面排水溝;圍堰填筑前清除淤泥等含水量較大的土并清理至河岸3m,以保證圍堰嵌入河岸,保證連接段的防滲效果。

邊坡開挖采用放坡開挖,坡度值滿足邊坡穩(wěn)定要求?；油膺吰马?shù)孛婧奢d必須距離邊坡頂邊線3m以外。土方挖運(yùn),采取分層剝離的方式,先清理表層土,由上至下逐層開挖,適當(dāng)對新的施工面加寬,降低后續(xù)開挖難度,增強(qiáng)施工工效。

3.3 鉆孔灌注樁施工

電排站基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁復(fù)合地基的處理方法,提高地基土的抗?jié)B性能。主要施工步驟為:定位對中、鉆進(jìn)、清孔、鋼筋籠制造及安裝、按規(guī)定速度邊提升澆筑混凝土、樁基檢測。

施工前做好施工條件調(diào)查和準(zhǔn)備工作,確保現(xiàn)場環(huán)境滿足機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。如應(yīng)確保地面凈空和操作空間能滿足鉆機(jī)的正常施工,為保持鉆機(jī)的平穩(wěn)性,必須做好清表工作,對淤泥等土層進(jìn)行及時(shí)清理換填[5]。當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度時(shí)進(jìn)行清孔作業(yè),將按設(shè)計(jì)要求綁扎好的鋼筋籠吊放至鉆孔,不斷將提升注漿管直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高可停止施工。

3.4 鋼筋混凝土施工

鋼筋混凝土施工是電排站防滲排水施工的關(guān)鍵內(nèi)容之一,電排站結(jié)構(gòu)自防水性能是防滲漏的最重要處理措施。主要分為混凝土、模板和鋼筋施工三個(gè)內(nèi)容:

1)混凝土施工:電排站主體工程混凝土澆筑量較大,為保證混凝土施工的質(zhì)量和進(jìn)度,必要時(shí)可考慮采用商品混凝土。利用混凝土攪拌車運(yùn)輸,通過混凝土泵直接入倉,進(jìn)行機(jī)械振搗,澆筑時(shí)應(yīng)控制施工縫設(shè)置位置,并安排人工養(yǎng)護(hù)。為了做好土壤環(huán)境保護(hù),嚴(yán)禁將施工剩余的砂漿混凝土隨意丟棄到周邊的農(nóng)田耕地,應(yīng)統(tǒng)一運(yùn)至棄渣場填埋處理[6]。

2)模板施工:為保證工程質(zhì)量,提高重復(fù)利用次數(shù),除異型模板采用木模鑲寶麗板外,其余全部采用組合鋼模板為主。所有連接件與設(shè)計(jì)須使模板能整裝,并使其拆模時(shí)不致?lián)p壞混凝土。鋼板連接縫盡可能光滑緊密,不允許帶凹坑、皺折或其它表面缺陷。組合鋼模板施工時(shí),嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)和技術(shù)措施的規(guī)定及有關(guān)的規(guī)程、規(guī)范施工[7]。同時(shí)還應(yīng)考慮模板拼縫的嚴(yán)密性,確保無漏漿問題。施工人員進(jìn)行完混凝土澆筑作業(yè)前必須做好驗(yàn)收工作,模板及其支架必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性,其支承部分應(yīng)有足夠的支承面積。

3)鋼筋施工:在進(jìn)行鋼筋施工的過程中,鋼筋的安裝位置、間距、保護(hù)層及各部分鋼筋大小的尺寸均應(yīng)符合施工詳圖的規(guī)定[8]。同時(shí)應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙中規(guī)定的鋼筋等級、規(guī)格、型式、長度放樣,做好防水工作,鋼筋底部放置墊層,實(shí)行上蓋下墊措施,防止在運(yùn)輸和儲存時(shí),鋼筋發(fā)生銹蝕問題。

最后,在對鋼筋進(jìn)行安裝的過程中,需要工作人員能夠嚴(yán)格按照圖紙進(jìn)行安裝,鋼筋的規(guī)格、數(shù)量、間距符合要求且綁扎牢固。

4 結(jié) 論

水利電排站可以解決由自然災(zāi)害引起的水利工程建設(shè)問題,因此其建設(shè)質(zhì)量和運(yùn)行管理對于城市居民而言是非常重要的。隨著大量的工程經(jīng)驗(yàn)的積累和建設(shè)技術(shù)的改進(jìn),電排站的建設(shè)質(zhì)量也不斷提升。文章以某電排站建設(shè)工程為例,結(jié)合工程概況對該電排站工程進(jìn)行了現(xiàn)狀分析,對其改造擴(kuò)建和施工防滲技術(shù)進(jìn)行深入探析,其中包括施工方案、水力計(jì)算、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析與施工導(dǎo)流圍堰、鉆孔灌注樁等關(guān)鍵工序技術(shù)的應(yīng)用。通過控制出水管防滲長度、提高導(dǎo)流圍堰的防滲效果、增強(qiáng)地基土的抗?jié)B性能和電排站結(jié)構(gòu)自防水等一系列防滲處理措施,保證受益區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)作,使人民群眾增產(chǎn)受益,為相關(guān)類似工程提供了一定的參考意義。