淤泥湖一站重建工程布置及建筑物设计研究

严后山，潘传柏

（荆州市水利水电勘测设计院，湖北 荆州 434020）

0 引言

孟溪大垸地处公安西南方向，隶属于虎西片区，四周分别为虎渡河、松东河、中河口和以及黄山头，其总承雨面积能够达到356.1km2，在其排区中主要涉及章田寺乡、甘家厂乡以及孟溪镇等。孟溪大垸处在松动河与虎渡河之间，其四周环绕着河水与河堤，有着大片的平原，湖泊广泛分布在项目区中，该地区在地势方面整体呈现出起伏不一的特点，其中有超过半数的农田都属于是低湖田，而其他则均属于是台阶式梯田。泵站建设对于周遭居民的生活和生产有着重要意义，基于此，有必要对其重建工程展开深入探究。

1 工程概况

本文所研究的淤泥湖位于孟溪大垸中下游，其所处的地点有着相对低洼的特征，四周有着隆起的山岗，所以淤泥湖本身属于岗边湖。在淤泥湖排区283.03km2的总承雨面积，其所能够惠及的耕地面积高达25.26万亩，能够使超过15万的人口获得效益，该排区范围中总共包括3个乡镇，是我国重要的农业基地，与此同时，其工业发展基本上都是围绕着农产品进行加工，呈现出了突出的湖泊经济的特征。2019年，该排区范围内的粮食、棉花总产量分别达到了175817t和1309t，农业生产总值达到18.52亿元，农村居民的人均收入也得到了持续平稳的提升。

2 工程任务和规模

2.1 工程任务

本工程开展的根本任务便是对固有的淤泥湖泵站展开重新建造工作，进而在原有的基础上促进该排区现有排水能力的进一步提升，使得排区整体的排涝能力能够达到设计标准，即10年一遇3日暴雨5日排至作物耐淹深度的设计。本工程在实施建设之后，淤泥湖泵站的容量将会扩充到16.4m3/s，与此同时，其一站与二站的流量均可以达到33.00m3/s的效果。排区水文站网分布如图1所示。

图1 排区水文站网分布

在具体的施工工程中将原有的淤泥湖一站拆除，并在原址上进行重建，其重建工作所采用的为堤后式泵站平管出流方案。本泵站工程有着较为复杂的构成情况，其中包括变电设施、主泵房、穿堤箱涵、进水池、进水渠等相关建筑物，其中水工建筑物全部属于新建或重建，针对相应的金属结构、电气设备以及水力机械等进行科学合理的配置。

2.2 工程规模

从目前来看，淤泥湖排区的总面积是283.03km2，结合相关要求和标准能够明确，针对面积在50万亩以下的水渠而言，对其暴雨重现期的设计基本上会采用10年，针对排涝规模展开复核工作之后发现，现如今泵站所具有的排涝流量为55.60m3/s，而这无法充分同当下排区排涝的具体要求相适应，有必要针对其现有的规模开展进一步的扩大工作。为了充分保障其排涝情况能够与相关要求标准相适应，应当积极提升排区的流量，使其能够达到71.60m3/s。以往的淤泥湖一站排流量是16.80m3/s，再加上二站的设计流量，并未满足设计标准要求，所以需要针对现有的淤泥湖泵站展开更新和改造工作，进而保障淤泥湖一站的流量能够增加到33.00m3/s

3 淤泥湖一站重建工程布置以及建筑物设计分析

3.1 设计依据

3.1.1 工程地质条件

泵房基础主要处在第四层黏土层上，其具体的地基承载力特征值为260kPa，所以，其在设计中尽可能会使用天然基础，与此同时还要实时动态地对地基沉降变形展开复核工作，进而确定其是否能够满足设计要求。如果天然地基无法适应现有条件则需要使用粉喷桩复合地基[1]。与此同时，其拦污栅桥地基础则处在第三层粉质黏土层上，结合实际情况进行分析能够发现，拦污栅有较小的荷载，所以工作人员需要针对其地基稳定性以及沉降变形情况展开复核工作，在适当的情况下还应当对其基础进行扩大。工程区域地质如图2所示。

图2 工程区域地质

3.1.2 工程等级标准

淤泥湖泵站主要包括一站和二站两部分，在完成更新和改造工作之后，其总排涝流量会增加到66.0m3/s，其装机都属于堤后式泵站，总功率能够达到9600kW。结合相关规范和标准，本文所述泵站为Ⅱ等大（二）型工程，该泵站的一站与二站之间仅有180m的距离，同时拦污栅桥和进水渠为二者共同使用，其主要建筑物的级别是2级，其中包括进水渠、拦污栅桥以及护岸等。而次要建筑物和临时建筑物的等级分别是3级和4级。

3.2 泵站选址和工程布置

3.2.1 泵站选址

相关工作人员在实际进行泵站选址的过程中应当按照以下要求：首先，其泵站顺水流方向需要基本上能够同河道的中心线之间相吻合，与此同时，其泵站选址应当重点把控其与周边建筑物之间的相互协调性。其次，在进行泵站选址时，工作人员应当综合考虑当地的实际地形、地质条件，并且充分分析其施工布置方面的相关研究，确保其不会产生拆迁以及过分占地等现象，最大限度降低工程处理的难度，为工程造价的进一步降低创造良好的条件。最后，针对站址所开展的选择工作需要能够充分同周边的景观和建筑物之间相互融合，这样便可以最大限度减少其对于周边环境所造成的负面影响，如图3所示。

图3 淤泥湖排区

当前一站和二站在运行中共同使用2.17km的进水渠，在拦污栅桥之后进水渠会分成两条，向左向右分别流向一站和二站，其边坡都是1:2.5，其中一站的进水渠在底宽方面是15m，而二站进水渠的底宽则基本上在30～35m，其站前渠道都已经完成了护底护坡的工作。工作人员多次深入到施工现场展开实地踏勘，发现新开渠道势必会造成对于耕地的大量占用，与此同时还会涉及拆迁房屋的问题，所以决定依然沿用固有的渠道，以保障改造方案整体的可行性和经济性。一站在安全鉴定中判定属于四类泵站，再加上上文所述的相关内容，最终决定针对一站原址展开相应的拆除重建工作，为了能够尽可能降低泵站重建过程中施工操作对于岸边居民正常生活以及房屋所造成的负面影响，决定基于原轴线，将重建泵站的轴线向右偏移8m，这样便可以从根本上同一站重建的相关要求相适应[2]。

3.2.2 工程布置

重建的一站同二站之间有180m的距离，其堤防同纵轴线能够呈现垂直相交的现象，向右针对其100m专用进水渠进行扩挖工作，长度在10m左右，底宽和渠底高程分别为25m和28m。拦污栅桥处在一站泵房前大概190m的位置上，同河口之间有2.13km的距离，而进水渠道同桥面之间能够形成一个90°夹角，其长度总共是63m，总共有11跨，向左岸进行一孔的拓宽，能够有效保障其过栅流速的合理性，进而满足设计要求。在完成改造工作之后，其拦污栅桥总共12跨，其两端能够与渠道岸坡之间相互连接，拦污栅桥面高程以及去底高程为别为33.9m和28.2m，桥面的宽度则是4.5m。主泵房顺水流向的长度和宽度分别是16.6m和22m，在泵房当中总共实现了对于4台立式轴流泵和相关配套机电设备的布置工作，主泵房总共包括4层，其中泵房的底板高程具体为25.35m，将渗漏集水井设置在流道的后侧，高程是25.35m。

3.3 建筑物设计

3.3.1 进水渠道疏挖护砌工程

针对淤泥湖泵站而言，其进水渠道的总长度在2.42km左右，主要由两部分所构成，分别是单站独立渠道和共用渠道，淤泥湖河口到拦污栅桥之后大概40m位置的渠道由一站和二站共同使用，而在拦污栅桥后进水渠道则划分成两部分，分别经100m和150m向一站和二站流入，这一部分属于两站各自独立使用所以需要分别展开相应的计算和说明工作。

一站前的专用渠道在长度方面在100m左右，固有的设计底宽和渠底高程分别是15m和28.8m，其过流能力较小，只能够达到20.2m3/s，无法充分满足其过流量的相关要求。结合现场调查的实际结果能够发现，其现状渠道左岸包含着一条交通道路，路边则是归属于站区范围的围墙，而在围墙的外侧则是居民楼，受到场地条件的限制，渠道无法实现向左拓展。而其右岸则有着良好的扩宽条件，所以在重建过程中应当选择向右岸进行渠道的扩宽，进而保障其过流能力能够满足设计要求。本次重建工作决定在区内向右岸扩宽10m，渠底的宽度以及高程分别是25m和28m，经过计算能够明确其过流能力能够达到45.2m3/s，最终结果表明完成重建工作其过流能力远远超过设计流量要求。在渠道边坡渗流稳定计算方面，本文主要采用了以下两种工况：①最高运行水位；②最高水位陡降期。针对其渗流展开的计算工作主要是使用有限元计算方法，而在稳定计算方面则是通过对于相关计算机程序的应用完成计算，计算结果表明，在上述两种工况之下，其渠坡最小的安全系数分别为1.32和1.28，具体来看能够满足其具体的规范要求[3]。

3.3.2 主厂房和安装间重建工程

本次重建工作综合考虑泵站本身在功能方面所提出的要求，同时重点参考其现场的布置条件以及现有的排涝流量，决定在重建泵站中装机4×1200kW机组，与此同时对相应的立式同步电动机进行配备，综合考虑其当前现场地形条件的具体情况，将渠道中心线作为轴线展开全方位的布置工作，其新站的轴线同松东河之间呈现出相交的关系，将原有的一站拆除并在此基础上对新站进行重建可以有效适应其在布置方面的相关要求。在泵站的进口处有着一道拦污栅以及检修闸门，检修平台的高程为32.6m，与此同时，其启闭平台则有38.5m的高程，通过对于相关设备的应用能够实现对于拦污栅和检修闸门的起吊。结合工程现场的地形情况以及泵站管理区进行布置工作，其安装间的具体位置处在泵房的左侧，与此同时，其上游侧外墙边同主厂房外墙边之间相平齐[4]。

4 结语

综上所述，淤泥湖一站重建工程直接关系淤泥湖泵站整体运行的效果，对于当地经济发展有着重要意义，因此应当在实践中充分总结经验和不足，进而采取更加科学有效的调整措施。