海口排涝泵站水工结构质量安全检测与复核

康志伟

(佛山市高明区海口泵站，广东 佛山 528000)

1 工程概况

佛山市高明区海口泵站地处佛山市高明区荷城街道，属西江干堤[1]。工程负责荷城中心城区范围内的排涝任务，排出河流为西江，上游约3.40 km 处为七星岗泵站，和海口泵站一起负责城区排涝。城区从雨水管网收集、组织排水方向看，大部分面积雨水汇流至海口泵站，集雨面积7.617 km2。排水总渠由沧江路即消防大队延伸至西江边，总长度为4.76 km，建设规格宽4.5 m，高2.2 m，为钢筋混凝土双方涵结构[2-4]。高明区海口泵站现状共有6台轴流泵，配套6台机组，装机容量1005 kW，总流量11.3 m3/s[5-6]。根据《泵站设计规范》(GB 50265-2010)等级划分，本工程等别为Ⅲ等，规模属中型，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。

海口泵站运行多年以来，在确保荷城涝区内城乡、交通、防洪排涝安全，促进居民增收，改善居民生活、生产条件以及改善生态环境等方面发挥了重要作用[7]。工程现状的主要问题是：

(1)拦污栅靠人工清理，每年清理人工成本较大。

(2)水泵层梁、柱结构较好，局部表面出现混凝土剥落情况，需要进行修补加固。

(3)水泵层工作桥结构较好，局部混凝土剥落，局部有细微裂缝，需要修补加固。

(4)现状闸墩混凝土表面存在侵蚀需要进行处理。

(5)泵房墙面局部存在批荡脱落。

(6)拦污栅隔墩和栈桥局部混凝土有剥落和轻微裂缝。

(7)电力电缆线老化。

2 泵站安全检测分析

为评估高明区海口排涝泵站水工结构安装质量和运行效果，现结合工程运行情况和影响因素综合对泵站设施有效性进行检测分析。

2.1 混凝土结构检测

分别对水泵主要混凝土结构进行了强度检测、碳化深度检测和钢筋保护层厚度检测：

(1)混凝土强度检测。采用无损回弹法进行检测，回弹仪型号为 HT-225型，依据测区平均回弹值换算混凝土强度，检测成果见表1。

根据混凝土强度检测数据与原设计混凝土强度数据进行对比，现状强度满足原设计要求。

表1 混凝土强度检测成果

(2)混凝土碳化深度及钢筋保护层厚度检测。在回弹测区内布置碳化测点进行碳化深度的检测，并进行钢筋保护层厚度检测。检测成果显示碳化深度小于钢筋保护层厚度，钢筋处于混凝土的保护之中，不易锈蚀。检测成果详见表2。

表2 混凝土碳化深度及钢筋保护层厚度检测成果 mm

综合以上检测结果，各部位检测结果均满足标准要求，局部构件有质量缺陷，工程运行正常，但存在安全隐患。该泵站建筑物安全类别评价为二类。

2.2 金属结构检测

本枢纽工程金属结构包括拦污栅、检修闸门和出水压力钢管、拍门四部分，经检测：

(1)检修闸门门体及吊耳、门槽结构完整，强度尺寸满足设计要求；焊缝检测等级为Ⅰ级，满足要求；门体和门槽局部有轻微锈蚀，表面较平整、无明显变形；表面防腐符合要求，止水装置老化，目前基本满足要求；启闭无卡阻，锁定装置工作较可靠；闸门防腐采用涂料防腐，根据检测报告，涂层厚度未超过设计值的 90%，满足规范要求。

(2)压力钢管管壁厚度设计为12 mm，经检测，1#～6#钢管检测厚度均满足要求；焊缝检测等级为Ⅰ级，满足要求；钢管防腐采用防腐涂层与电化学保护相结合的腐蚀防护措施，根据检测报告可知，满足规范要求。

(3)吊车梁标称厚度为上翼板12 mm，腹板 8 mm，根据检测结果可知，检测厚度均满足设计要求；吊车梁防腐采用涂料防腐，根据检测报告，涂层厚度未超过设计值的 90%，满足规范要求。

综上所述，根据《泵站安全鉴定规程》(SL 316—2015)，部件齐全，主要参数基本满足设计要求，技术状态较好，结构虽存在一定缺陷，但不影响安全运行，泵站金属结构等级为二类。

2.3 机电检测

结合电排站现状，对主电动机、主水泵、主变压器、低压开关柜、电力电缆及其他辅助系统进行了安全质量检测，检测发现1#～6#号水泵机电存在以下问题：

(1)轴承。非驱动端(NDE)轴向和水平方向速度频谱图振动值不大(1.3 mm/s和0.6 mm/s),包络值不大，轴向方向加速度包络频谱图和水平方向速度振动频谱图有轻微轴承早期缺陷频率。驱动端(DE)经频谱检查分析，电机水平方向速度振动频谱图有轴承内圈(BPFI)早期缺陷频率。水平和垂直方向加速度包络频谱图未见异常，包络值正常。泵座轴承加速度包络频谱图底脚能量较高，但不影响使用。

(2)主电动机。根据在线测试结果分析电机各项电气运行参数均在标准值范围以内，符合标准要求，电机正常运行。 但电机绕组引出电缆线老化、开裂，绝缘电阻偏低(2 MΩ)。若不及时处理修复，情况会继续恶化， 遇到潮湿天气可能会造成电源短路、绕组对地击穿烧毁。

根据规范SL 316—2015，零部件齐全，主要参数基本满足设计要求，技术状态较好，设备的主要部件有损坏，主要参数基本能达到设计要求，技术状态较差，但不影响安全运行，泵站机电设备属于二类设备。

2.4 监测设施检测

高明区海口泵站各建筑物进水侧均有水位尺，主要用于汛期观测水位确定是否开闸。经现场检测，水尺可准确地观测水位。泵站管理范围内设置有控制点，可作为观测基准点，沉降观测点完好。由建筑物累计沉降可知，海口泵站建筑物累计沉降值符合规范最大允许沉降值要求。

3 泵站安全复核及评价

3.1 泵站设计规模复核

海口泵站设计流量按照规划标准近期20年一遇24 h暴雨一天排干标准。根据《高明区城市排水防涝设施建设规划》，已对荷城涝区各片区采用平湖法和MIKE11软件水动力学模块进行排涝演算和复核，根据海口泵站排涝演算成果可知，海口泵站规划近期20年一遇洪水设计抽排流量为25.0 m3/s。同现状相比，现状排涝流量仅为11.3 m3/s，故海口泵站不满足新规划排涝标准要求。

3.2 泵站水况点复核

海口泵站出口50年一遇和100年一遇洪水位分别为7.91 m和8.35 m，设计扬程H设为出水池设计水位h出减进水池设计水位h进，并加上水头损失h损。 即公式(1)所示：

H设=h出-h进+h损

(1)

经计算，出水池最高运行水位与内涌最低水位组合的净扬程值最大，最高净扬程确定为3.85 m，设计净扬程为2.30 m，最低净扬程为1.05 m。

按水泵的铭牌扬程和实际计算的铭牌流量下的水头损失，考虑净扬程，对水泵工况点进行复核，结果见表3。

表3 海口泵站水泵工况复核

根据上述计算，现状装配的28ZLB-70、ZLB2-5.4满足设计运行水位工况及最高、最低运行水位工况的扬程要求，36ZLB-100满足设计运行水位工况扬程，但不满足最高运行水位工况扬程。

3.3 抗渗稳定复核

本工程防渗段包括出水箱涵段和泵房段，工程场地的地基土上部主要由松软砂性土构成，为场地内主要含水层，易产生渗透变形、管涌等渗透破坏。采用渗径系数法进行渗透稳定计算，见表4。

表4 侧渗透稳定计算

由该表可以看出，泵站侧边抗渗稳定满足规范要求。

3.4 泵房稳定分析及地基复核

将整个泵房作为计算单元进行稳定分析，沿底板平面抗滑稳定安全系数见式(2)：

(2)

式中：Kc为抗滑稳定安全系数；f为摩擦系数；∑G为泵房基础底面以上总竖向荷载，kPa；∑H为泵房基础底面以上总水平向荷载，kPa。基底应力采用式(3)计算：

(3)

式中：L为底板长度，m；∑M为各分力对前趾A点力矩的代数和，kPa·m；B为底板宽度，m。

表5为泵房稳定及基础应力计算成果，由表可知在各种工况下，基底应力均能在地基承载力范围内，抗滑稳定安全系数大于1.25，满足要求。

3.5 泵站安全类别综合评价

海口泵站建筑物结构较好，目前运行正常，局部老化破损，但基本符合规范提出的安全、可靠、耐久性要求，泵站建筑物为二类建筑物[8]。土建结构满足抗基础变形和抗震动要求。 海口泵站辅助设备基本能正常使用，系统故障率较低，油、气、水系统功能及主要性能指标满足泵站要求，泵站机电设备为二类设备。 海口泵站金属结构局部锈蚀破损，不影响现状正常运行，泵站金属结构为二类设备。

表5 泵房稳定及基础应力计算成果

综上所述，海口泵站评定为二类泵站。

4 结论与展望

本文以高明区海口排涝泵站为研究对象，在对工程现状问题及水文特性分析的基础上，对泵站进行安全检测分析与安全复核评价，结果显示：混凝土现状强度满足原设计要求，碳化深度小于钢筋保护层厚度，泵站金属结构和机电设备技术状态较好，虽有一定缺陷，但不影响安全运行，建筑物累计沉降值符合规范最大允许沉降值要求。

海口泵站现状排涝流量为11.3 m3/s，不满足新规划排涝标准，水泵满足设计运行水位工况及最高、最低运行水位工况的扬程要求，泵站侧边抗渗稳定满足规范要求，在各种工况下，基底应力均能在地基承载力范围内，抗滑稳定安全系数大于1.25，满足要求。综上海口泵站评定为二类泵站。

根据泵站安全评定结果，建议在条件充分的情况下对海口泵站进行扩建增容，以满足规划需要。对其机电设备加强监测，建议定子尽快更换全部引出电缆线，定子绕组浸绝缘漆保养加强绝缘，并设计安装计算机监控系统和工程观测系统。