白胡子泉提水泵站设计

阳雯 毕桉靖 云南省水利水电勘测设计研究院

1.工程概述

白胡子泉位于隆阳区蒲缥镇罗板村大水井寨子脚，地处怒江左岸水长河支流罗板河上游。白胡子泉调水工程是《保山坝水生态建设工程水资源开发利用规划》新建的众多项目之一，是规划的重点项目和骨干水源。多年平均调水量3616万m³，设计调水流量1.6m³/s，工程规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等。提水泵站设计提水流量Q=1.6m³/s，提水泵站总装机12500kW，主要水工建筑物级别为2级，次要建筑物为3级，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准200年一遇。地震基本烈度为Ⅷ度。

2.提水工程布置

在白胡子泉主泉眼1395m高程设置引水渠，将主泉眼的泉水向西引至泵站引水池（水池设计水位为1395m），再用管径1.6m的有压管道输水至泵站，经泵站提水至位于大水井村的高位水池，出水池设计水位1834.7m，出水池后接输水工程。

2.1 厂区布置

提水泵站拟建于罗板河左岸一级河流阶地上，该阶地现为小里房子村甘蔗地，缓坡地形，坡度5～8°。泵站主要由引水渠、进水池、主厂房、副厂房等组成，副厂房布置于靠河侧，主厂房布置于靠山侧。洪水位分别为1331.80m（P=2%），1332.00m（P=0.5%），厂区室外地坪高程1331.00m，厂区挡墙为防洪混凝土挡墙，挡墙顶高程为1332.50m，最大高度6m，厂区边坡位于厂区东南角，边坡坡比1：0.5，最高边坡12m左右。泵站平面布置见图1。

2.2 地质条件

图1 泵站平面布置图

主厂房拟建于罗板河左岸河流阶地，阶地南侧为陡坎北侧为河流，局部有基岩出露，岩层产状240°∠40°，岩层倾向下游偏河谷。岩体主要发育有两组节理裂隙：①93°∠45°、②115°∠46°，裂隙间距0.3m左右，延伸长度一般2～3，裂隙面平直粗糙，泥质充填或无充填。岩层倾向与地形坡向斜交，边坡较稳定。经钻探揭露，厂房区冲洪积砂卵砾石及漂石、孤石层厚约12～15m，该层地基承载力0.2～0.3 Mpa，满足设计要求。地下水埋深6～8m，施工涌水问题不大，下伏基岩为紫红色泥质粉砂岩，强风化。

3.厂房稳定计算

厂房稳定分析选取主机段作为计算单元进行分析，计算出不同工况所受荷载，进行荷载组合，验算泵站抗滑稳定、抗浮稳定及地基应力分布。荷载组合按《泵站设计规范》表6.3.3的规定采用。

1）计算公式

①抗浮稳定计算

根据《泵站设计规范》6.3.6计算

式中：Kf——抗浮稳定安全系数

ΣV——作用于泵房基础底面以上的全部重力（kN）

ΣU——作用于泵房基础底面上的扬压力（kN）

②抗滑稳定计算

泵站厂房为地面厂房，提水泵站厂房置于漂卵石层，汇水泵站置于全风化泥质粉砂岩上，抗滑稳定计算采用《泵站设计规范》中（6.3.4-3）公式：

式中：

When analyzing the results of revascularization,depending on the degree of ischemia according to Fontein-Pokrovsky classification,the complicated course of the postoperative period prevailed in cases of critical ischemia [Table 5].

Kc—抗滑稳定安全系数；

f—泵房基础底面与地基之间的摩擦系数；

ΣH—作用于泵房基础底面以上的全部水平向荷载（kN）；

ΣG—作用于泵房基础底面以上的全部竖向荷载（kN）；

③地基应力计算

厂房在地基中产生应力，其计算公式采用《泵站设计规范》中（6.3.8-1）公式。

式中：ΣG——作用于泵房基础底面以上的全部竖向荷载（包括泵房基础底面上的扬压力在内，kN）；

ΣM——作用于泵房基础底面以上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直于水流方向的形心轴力矩（kN.m）；

计算中荷载组合按（1）基本荷载组合和（2）特殊荷载组合情况考虑。

（1）基本荷载组合计算二种情况：①完建情况：自重+土压力+其他荷载；

②设计应用：自重+水重+静水压力+扬压力+土压力+其他荷载；

（2）特殊荷载组合计算四种情况：①施工：自重+土压力+其他荷载。②检修：自重+静水压力+扬压力+土压力+其他荷载。③校核运用：自重+水重+静水压力+扬压力+土压力。④地震：自重+水重+静水压力+扬压力+土压力+地震荷载，其中抗浮稳定计算，基本组合考虑②，特殊组合②、③、④。

计算结果：

在各种工况下，主机段抗滑、抗浮稳定计算结果及地基应力见表1、表2。

由以上计算结果可知，提水泵站厂房的抗滑稳定安全系数最小值3.67大于2.0，抗浮稳定安全系数最小值3.11大于1.05，最大应力162.94kpa小于200kpa，最小应力98.98 kpa大于零，且在地震情况下最小应力98.98 kpa大于-100 kpa，均满足规范要求。

4.上部框架结构计算

提水泵站主厂房和汇水泵站泵房上部为钢筋混凝土框架结构，工程场地地震动峰值加速度为0.2g，中硬场地地震动反应谱特征周期为0.45s，相应地震基本烈度为Ⅷ度。屋面、吊车梁、柱间联系梁均为钢筋混凝土结构。框架结构抗震等级为二级。

本阶段暂拟泵站框架结构尺寸如下：

本阶段对所拟框架柱、梁的断面尺寸采用PKPM软件进行计算。根据厂房内荷载分布的大小、框架柱的计算高度选取一榀排架进行计算，机组设备荷载根据工程类比进行取值，分别计算了吊车满载、吊车空载+风荷载、吊车满载+风荷载、吊车空载+地震作用工况，控制工况为吊车满载+风荷载，采用荷载组合为结构自重、设备自重、屋面活荷载、楼面活荷载、吊车轮压、吊车水平制动力、风荷载及地震作用。计算内力图见下图：

表1 主机段抗滑及抗浮稳定计算成果表

表2 主机段抗滑及抗浮稳定计算成果表

表3 泵站框架结构尺寸表

经计算分析，梁、柱的断面尺寸均能满足要求，其中柱最大轴压比均为0.10，满足规范小于0.75的要求；且层间刚度均匀，不产生薄弱层，层间位移角的最大值为1/850，小于规范规定的1/550的要求，屋面框架梁的最大挠度为14.7mm，满足规范规定小于要求。梁的最大裂缝宽度为0.25mm，满足规范规定小于0.3mm的要求。说明本阶段拟定断面尺寸满足要求。

图4 提水泵站结构计算简图

5.结语

根据白胡子泉水文气象、地形地质条件，结合工程建筑物布置，在下一步技施设计工作中，进一步优化泵站设计，实现双赢。