蔡一平，孫圣杰，許旭東，李進(jìn)東，楊 帆

（1.江蘇省水利科學(xué)研究院，南京 210017；2.揚(yáng)州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009）

隨著中國(guó)泵站工程建設(shè)的快速發(fā)展，泵站工程的質(zhì)量管理得到了管理單位的越發(fā)重視。保證泵站工程質(zhì)量，推動(dòng)泵站工程建設(shè)的高質(zhì)量發(fā)展，泵站工程的現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)顯得尤為重要。水利部于2023 年1 月發(fā)布了《水利工程質(zhì)量管理規(guī)定》對(duì)質(zhì)量檢測(cè)單位的檢測(cè)規(guī)范提出了明確的要求，當(dāng)前泵站現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)質(zhì)量的影響因素有很多，包括儀器設(shè)備、環(huán)境條件、人員素質(zhì)和檢測(cè)單位的管理制度等[1]，高質(zhì)量地開(kāi)展泵站工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及檢測(cè)內(nèi)容也是值得深入研究的課題。

針對(duì)泵站工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的內(nèi)容及技術(shù)方法的研究，工程技術(shù)人員和學(xué)者均已開(kāi)展了相關(guān)的研究工作并取得了一些研究成果。李進(jìn)東[2]等對(duì)瓜洲泵站的基礎(chǔ)及防滲工程、機(jī)電設(shè)備進(jìn)行了隨機(jī)采樣檢測(cè)并定量分析了檢測(cè)數(shù)據(jù)，確保了瓜洲泵站的建設(shè)質(zhì)量。王強(qiáng)[3]等從混凝土的強(qiáng)度、碳化深度和保護(hù)層厚度等方面對(duì)常州市西河泵站工程建筑物進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，確定了該泵站安全等級(jí)為B 級(jí)。王京剛[4]等圍繞泵站現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)的重要性從人員培訓(xùn)、儀器設(shè)備、檢測(cè)誤差分析等方面提出了加強(qiáng)泵站現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)質(zhì)量控制的具體措施。劉洪[5]等依據(jù)《泵站安全鑒定規(guī)程（SL316）》對(duì)東莞市蘆村舊排站的主要電氣設(shè)備進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，明確了該泵站電氣設(shè)備需更新改造。鄭會(huì)耀[6]等為檢查東江一期泵站建筑物能否滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行要求，對(duì)該泵站的主要建筑物和機(jī)電結(jié)構(gòu)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)，明確了泵站建筑物、機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)及整體的安全類(lèi)別。古麗蘇瑪依·阿不都薩塔爾[7]等采用現(xiàn)場(chǎng)抽檢的方法對(duì)新疆某大型灌區(qū)泵站的主體工程進(jìn)行了安全檢測(cè)，明確了該泵站的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)特征?？抵緜8]等針對(duì)?？谂艥潮谜敬嬖诘呐艥衬芰Σ蛔?、部分水工建筑物年代久遠(yuǎn)等問(wèn)題，對(duì)該泵站的混凝土結(jié)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備和監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行了安全檢測(cè)和評(píng)估。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)的分析可知，泵站工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的對(duì)象多為建設(shè)年份久、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、已存在各類(lèi)病害的泵站，而對(duì)新建泵站現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的分析研究鮮少。

文章以江蘇省界牌泵站工程為對(duì)象，依據(jù)《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定規(guī)程（SL176）》、《水利工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定規(guī)范（DB32/T2334）》的規(guī)定，采用抽樣檢測(cè)的方法對(duì)界牌泵站工程開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析，以期為界牌泵站工程的后續(xù)安全可靠高效運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)也為新建泵站工程開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)提供技術(shù)方法及檢測(cè)內(nèi)容的參考。

1 工程概況

界牌泵站位于鎮(zhèn)江丹陽(yáng)市界牌鎮(zhèn)，在新孟河向北延伸段入江口處，是江蘇省界牌水利樞紐工程重要的組成部分。泵站選用9 臺(tái)套開(kāi)敞式X 型雙向立式軸流泵，引、排設(shè)計(jì)流量均為300m3/s，單泵設(shè)計(jì)流量33.4m3/s，配套電機(jī)功率2 000kW，電機(jī)總功率18 000kW。泵房采用塊基型結(jié)構(gòu)，站身底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)39.5m，垂直水流方向的寬度為33.9m。泵站流道上下分兩層，下層進(jìn)水流道與上層出水流道內(nèi)外河側(cè)各設(shè)置一扇工作閘門(mén)，通過(guò)4扇閘門(mén)的切換實(shí)現(xiàn)泵站的抽引、抽排、自引和自排。內(nèi)、外河工作閘門(mén)外各設(shè)安全柵和攔污柵一道。

2 測(cè)試內(nèi)容及方法

界牌泵站的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)內(nèi)容主要包括塑性混凝土防滲墻、灌注樁、等基礎(chǔ)及防滲工程檢測(cè)、主機(jī)泵制造及安裝質(zhì)量檢測(cè)、輔機(jī)設(shè)備安裝、電氣設(shè)備安裝及電氣試驗(yàn)和機(jī)組試運(yùn)行檢測(cè)。

灌注樁的樁身完整性檢測(cè)的方法常有鉆探取芯法、超聲透視波法和應(yīng)力波反射法[9-10]。鉆探取芯法鉆芯時(shí)成孔的垂直度很難控制，對(duì)于受檢樁的樁長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，鉆芯就很容易偏離樁身，對(duì)基樁造成破壞，且檢測(cè)費(fèi)用高、時(shí)間長(zhǎng)。超聲透視波法數(shù)據(jù)分析時(shí)可按照規(guī)范要求，繪制聲速—深度曲線和波幅—深度曲線，但曲線有問(wèn)題時(shí)，不能完全確定該基樁存在問(wèn)題，缺陷程度不好確定，要靠其他輔助方法進(jìn)行確定。應(yīng)力波反射法具有速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、費(fèi)用低、抽檢數(shù)量大的優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)[11-12]。應(yīng)力波反射法包括高、低應(yīng)變法，其中低應(yīng)變法具有設(shè)備簡(jiǎn)便、費(fèi)用較低、操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)，因此采用低應(yīng)變法對(duì)界牌泵站的基礎(chǔ)工程樁進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)；慢速維持荷載法靜載試驗(yàn)得出的單樁豎向承載力相比于快速維持荷載法靜載試驗(yàn)得出的單樁豎向承載力一般更低，在工程上是偏安全的，因此采用慢速維持荷載法檢測(cè)單樁豎向承載力。塑性混凝土防滲墻的質(zhì)量方法包括地質(zhì)雷達(dá)法、高密度電阻率法和瞬變電磁法，地質(zhì)雷達(dá)法可用于探測(cè)墻體的空洞和細(xì)小的裂縫，且具有定位精確和高分辨率的優(yōu)點(diǎn)[13]，因此選用地質(zhì)雷達(dá)法對(duì)防滲圍封墻體進(jìn)行探測(cè)。

為保證主機(jī)泵的正確安裝，運(yùn)用量測(cè)法檢測(cè)水泵葉輪室外觀質(zhì)量、測(cè)量葉輪室內(nèi)球面直徑，檢查過(guò)流斷面是否光滑，內(nèi)球面直徑是否存在偏差。使用測(cè)量?jī)x器對(duì)水泵葉片質(zhì)量以及葉輪與葉輪室預(yù)裝葉片間隙進(jìn)行檢測(cè)；使用測(cè)量?jī)x器對(duì)水泵主軸直徑、粗糙度、硬度、長(zhǎng)度進(jìn)行檢測(cè);使用測(cè)量?jī)x器對(duì)泵站輔機(jī)系統(tǒng)安裝和電氣設(shè)備安裝進(jìn)行檢測(cè)。

3 基礎(chǔ)及防滲工程測(cè)試及分析

3.1 灌注樁

抽檢江蘇省界牌泵站施工基礎(chǔ)工程樁59 根進(jìn)行樁身完整性監(jiān)測(cè)，其中：泵站底板樁42 根，新孟河側(cè)泵站翼墻樁17 根，獲得各混凝土灌注樁的低應(yīng)變實(shí)測(cè)波形曲線，限于篇幅，僅給出泵站底板樁號(hào)311 灌注樁和新孟河側(cè)泵站翼墻樁樁號(hào)BX4_1灌注樁的低應(yīng)變實(shí)測(cè)波形曲線，見(jiàn)圖1。根據(jù)實(shí)測(cè)波形曲線，結(jié)合工程地質(zhì)情況、施工記錄等進(jìn)行綜合分析與計(jì)算，所測(cè) 58 根灌注樁均未發(fā)現(xiàn)異常情況，樁身完整，均為Ⅰ類(lèi)樁。

圖1 低應(yīng)變實(shí)測(cè)波形曲線

對(duì)泵站站身底板部位灌注樁采用慢速維持荷載法檢測(cè)其單樁豎向承載力，共抽測(cè)兩根泵房底板樁號(hào)分別為204 和364 的灌注樁。所檢混凝土灌注樁的設(shè)計(jì)樁徑為1 m，樁長(zhǎng)28m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。荷載試驗(yàn)按照《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106—2014）單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)要點(diǎn)進(jìn)行，2 根灌注樁的沉降量如圖2 所示，在對(duì)204 號(hào)和364號(hào)混凝土灌注樁均進(jìn)行荷載加載至4720 kN試驗(yàn)時(shí)，204 號(hào)灌注樁累計(jì)下沉量為25.77mm；卸載至0kN時(shí)的殘余沉降為19.14mm；對(duì)364 號(hào)混凝土灌注樁，試驗(yàn)加載至4 720kN 時(shí)，累計(jì)下沉量為19.97mm；卸載至0kN 時(shí)的殘余沉降為14.57mm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，2 根基樁單樁豎向承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2 不同灌注樁的沉降量

3.2 塑性混凝土防滲墻

界牌泵站工程主要防滲封閉線采用塑性混凝土防滲墻結(jié)構(gòu)，次要防液化圍封采用三軸攪拌樁的處理方式。對(duì)泵站SB-1 塑性混凝土試塊進(jìn)行抽檢，試樣規(guī)格為150×150×150mm 的立方體，以同等養(yǎng)護(hù)條件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，齡期為28d，檢測(cè)結(jié)果如圖3所示，試件1 在破壞荷載52.34kN 時(shí)，抗壓強(qiáng)度值為2.33Mpa；試件2 在破壞荷載51.31kN 時(shí)，抗壓強(qiáng)度值為2.28Mpa 試件3 在破壞荷載51.1kN 時(shí)，抗壓強(qiáng)度值為2.27Mpa。由圖3 可知，試件抗壓強(qiáng)度平均值為2.29MPa，滿足塑性混凝土設(shè)計(jì)要求為28d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度1～5 MPa 的要求。

圖3 泵站SB-1 塑性混凝土試件

抽檢泵房 SB-29 塑性混凝土滲透試塊1 組以檢測(cè)防滲墻的滲透系數(shù)，同組試件以同等養(yǎng)護(hù)條件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，試件養(yǎng)護(hù)齡期為32d，各試件檢測(cè)結(jié)果如圖4 所示。泵房SB-29 塑性混凝土滲透試塊滲透系數(shù)為4.11～6.03×10-6cm/s，均值為4.81×10-6cm/s，檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。

圖4 防滲墻試件的滲透系數(shù)

采用地質(zhì)雷達(dá)法對(duì)泵房的防滲圍封墻體進(jìn)行檢測(cè)，探測(cè)部位為站身2#底板塑性混凝土防防滲墻和站身3#底板水泥土防滲墻，兩面墻體長(zhǎng)度均為30m，共計(jì)60m，設(shè)計(jì)墻體高程均為-20.0～-9.7m，測(cè)線墻體參數(shù)及測(cè)線布置見(jiàn)表1，防滲圍封墻的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)圖譜，從實(shí)測(cè)圖譜可識(shí)別區(qū)域結(jié)合探坑開(kāi)挖檢查情況，探測(cè)墻體整體連續(xù)完整。

表1 測(cè)線墻體參數(shù)及測(cè)線布置表

4 機(jī)電設(shè)備檢測(cè)

4.1 主機(jī)泵制造質(zhì)量

對(duì)界牌泵站的水泵葉輪室部件外觀質(zhì)量及尺寸進(jìn)行抽檢，葉輪室內(nèi)球面直徑參考文獻(xiàn)[2]所示，采用量測(cè)法檢測(cè)內(nèi)球面直徑，水泵葉輪室制造質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，見(jiàn)表2。由表2 可知，葉輪外殼過(guò)流斷面光滑，無(wú)明顯缺陷；葉輪室內(nèi)徑尺寸偏差抽檢結(jié)果在設(shè)計(jì)偏差范圍之內(nèi)，滿足《泵站設(shè)備安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（SL317—2015）的要求。

表2 水泵葉輪室制造質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果表

對(duì)水泵葉片制造質(zhì)量進(jìn)行抽檢，檢查的項(xiàng)目包括外觀檢查、葉輪靜平衡試驗(yàn)殘留不平衡重量以及葉片表面粗糙度，葉輪制造質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，見(jiàn)表3。由表3 可知，水泵各部件外觀檢測(cè)良好，葉片表面光滑，表面無(wú)明顯缺陷?？傮w在《泵站設(shè)備安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（SL 317—2015）允許偏差范圍之內(nèi)。

表3 葉輪制造質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果表

水泵主軸是連接電動(dòng)機(jī)與水泵葉片的重要結(jié)構(gòu)。水泵主軸的質(zhì)量影響到水泵及泵站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)1#、2#、7#水泵主軸直徑、粗糙度、硬度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表4 所示。由表4 可知，1#、2#、7#水泵主軸粗糙度、外徑公差及內(nèi)部質(zhì)量抽檢結(jié)果滿足《泵站設(shè)備安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（SL 317—2015）的要求。軸頸硬度大于設(shè)計(jì)要求。

表4 泵軸制造質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果表

葉輪與葉輪室預(yù)裝葉片間隙是判斷水泵正常工作的重要結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)之一，間隙過(guò)大，泄漏量太大，泵效率降低；間隙過(guò)小，則間隙汽蝕嚴(yán)重，甚至葉片碰殼。對(duì)6#和7#葉輪和葉輪室預(yù)裝葉片間隙進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5，由表5 可知，6#和7#葉輪與葉輪室預(yù)裝葉片間隙抽檢結(jié)果滿足《泵站設(shè)備安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（SL 317—2015）的要求。

表5 葉輪與葉輪室預(yù)裝葉片間隙檢測(cè)結(jié)果表

4.2 主機(jī)泵及電氣輔助設(shè)備測(cè)試

對(duì)開(kāi)敞式X 型雙向立式軸流泵安裝的主要參數(shù)進(jìn)行抽檢，主機(jī)泵的主要參數(shù)滿足《泵站設(shè)備安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（SL317—2015）的要求對(duì)輔助設(shè)備安裝的水系統(tǒng)、油系統(tǒng)、真空破壞閥的工藝外觀進(jìn)行檢查，相應(yīng)指標(biāo)滿足《泵站設(shè)備安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（SL317—2015）的要求。

泵站的主要電氣設(shè)備包括低壓開(kāi)關(guān)柜、10kV高壓開(kāi)關(guān)柜、變壓器、電纜及橋架、防雷及接地裝置等，對(duì)這些電氣設(shè)備進(jìn)行安裝檢查。主電機(jī)，絕緣電阻為2 290～8 420 MΩ（≥10 MΩ），吸收比為2.83～3.55（≥1.3）；電機(jī)定子線圈直流電阻不平衡度為0.02%～0.06%（≤2%）；主變壓器（SCB11—1250/10），絕緣電阻為2780～292 000 MΩ，變比誤差為0.24%～0.25%（≤±1%），相間直流電阻差為0.24%～0.40%（≤2%）；主機(jī)電纜，絕緣電阻為36 800～56 200 MΩ（≥10 MΩ）；電流互感器，實(shí)測(cè)絕緣電阻5 220～172 000 MΩ，變比與銘牌一致；高低壓室及電機(jī)接地電阻，實(shí)測(cè)0.570～0.727 Ω（≤1Ω）；以上結(jié)果符合《電氣裝置安裝工程接地裝置施工驗(yàn)收規(guī)范》（GB50169—2016）的要求。

4.3 機(jī)組試運(yùn)行檢測(cè)

在泵站試運(yùn)行期間，針對(duì)界牌泵站1#、4#、7#機(jī)組運(yùn)行噪音和振動(dòng)進(jìn)了檢測(cè)，噪聲測(cè)量采用杭州愛(ài)華儀器有限公司的AWA5661 型聲級(jí)計(jì)，振動(dòng)測(cè)試采用美國(guó)福祿克公司的802CN，經(jīng)實(shí)測(cè)機(jī)組振動(dòng)值在0.006～0.013 mm 之間，噪音在71.2～72.0 dB 之間，各機(jī)組試運(yùn)行正常。

5 結(jié) 論

1）針對(duì)界牌泵站的基礎(chǔ)及防滲工程、機(jī)電設(shè)備兩個(gè)方面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)并開(kāi)展分析，測(cè)試結(jié)果表明基礎(chǔ)工程灌注樁、防滲墻的抽檢結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，采用量測(cè)法對(duì)主泵制造及安裝效果進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)電氣設(shè)備的安裝進(jìn)行檢查，結(jié)果顯示主泵及電氣設(shè)備主要參數(shù)均滿足相應(yīng)規(guī)范要求，機(jī)組的試運(yùn)行效果理想。

2）經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，低應(yīng)變法可較好地用于檢測(cè)灌注樁樁身的完整性，慢速維持荷載法可較好地用于檢測(cè)灌注樁單樁豎向承載力，地質(zhì)雷達(dá)法可用于防滲墻的連續(xù)性。

3）通過(guò)對(duì)江蘇省界牌泵站進(jìn)行基礎(chǔ)及防滲工程測(cè)試、機(jī)電設(shè)備檢測(cè)，可有效地為泵站的安全運(yùn)行提供具體的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)，為泵站的建設(shè)質(zhì)量分析提供有效參考，有益于確保泵站的施工質(zhì)量及工程后期的安全可靠運(yùn)行。