荷湖水利工程电排站防渗排水布置与施工技术

袁德辉

(江西省赣西土木工程勘测设计院，江西 宜春 336000)

1 工程概况

现状荷湖电排站位于赣西肖江堤，药都大桥下游400.0 m处，为闸站结合布置，将堤内涝水排入赣江；荷湖电排站为1台机组，机组装机容量为55 kW，设计排涝流量为0.55 m3/s，泵房底板顶高程为24.45 m，水泵层高程为26.05 m，电机层高程为29.05 m，穿堤箱涵出口底板顶高程为24.45 m。现状荷湖电排站于2006年兴建，承担着荷湖村的排涝任务。由于樟树市港城一体化项目建设，港区原有的水系基本全部破坏，保护对象发生重大改变，根据华蓝设计集团提供的樟树市规划院确认的《关于荷湖雨水泵站设计流量的说明》，港城一体化项目建设后，荷湖电排站设计流量为12.30 m3/s，现状电排站排涝能力远不满足排涝要求[1]。

2 荷湖水利工程电排站防渗排水布置

2.1 设计基本资料

2.1.1 主要特征水位

根据水文计算成果，荷湖电排站特征水位详见表1。

2.1.2 工程地质

工程区主要地貌类型为河流冲积地貌单元，其中漫滩及冲积阶地分布于赣江两岸，地势较平坦，地形开阔，由全新统冲积层组成，地面标高23.58～33.64 m，最大高差10.06 m，总体地形为南高北低[2]。赣江在区内总体走向为南西～北东，河道顺直。区内出露地层主要由第四系全新统覆盖层及下第三系古新统新余群临江组砂岩组成。

2.2 工程等别和标准

2.2.1 工程等别及建筑物级别

根据泵站设计标准，设计流量50.00～10.00 m3/s，装机功率为中型，荷湖电排站设计流量12.30 m3/s，装机功率1.68 MW，由此明确泵站等别是Ⅲ等，中等规模，其主要、次要建筑等级分别是3级、4级，临时建筑等级是5级。根据防洪标准，穿堤、排水口建筑防洪标准，不得低于堤防标准。本工程荷湖电排站位于赣西肖江堤，赣西肖江堤为Ⅳ级堤防，防洪水位为20 a一遇设计水位。根据泵站设计要求，其防洪标准30 a一遇，校核标准100 a一遇。电排站项目等别及建筑级别详见表2。

表2 电排站工程建筑物级别划分

2.2.2 建筑物合理使用年限及耐久性

根据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》(SL 654—2014)规定，樟树市荷湖电排站重建工程等别为Ⅲ等，工程使用年限为50年，主要建筑物年限为50年，闸门年限为30年。

工程区位于淡水水位变化区。根据环境水质分析成果表明，地下水在一定程度上能够腐蚀混凝土；对钢存在轻微的腐蚀，根据设计标准，环境类别为三类。针对配筋混凝土，其强度不能低于C25，最高水胶比0.5，最大Cl-含量0.2%。素混凝土的强度等级按≥C15考虑。保证结构耐久性的必要的设计、构造等要求，应在施工图设计阶段提出相应要求。

2.3 工程总体布置

2.3.1 电排站轴线选择

根据工程现状，现状电排站年久失修，无法正常使用，排涝能力不足，不能满足排涝要求，本次设计拟对两处电排站进行重建。重建后，泵站设计排涝流量12.30 m3/s，设计扬程8.88 m，其流量较高，扬程较高，参考其他相似类型泵站经验，泵站选用混流泵。

根据现状地形条件及港区建筑物的布置，现状电排站电排功能基本丧失，但仍能实现自排，本次考虑施工期导流问题，并结合业主建议，对现状电排站进行保留，后期由业主自行处理，重建电排站位于老站附近。根据港区建筑物的布置，紧靠老站下游即为规划路，宽约24.00 m，方向为垂直赣西肖江堤，平行电排站，此处无法布置新站，老站上游为空旷地，综合各方面因素，本次重建后电排站布置于老站上游35.00 m处。重建后荷湖电排站由进水闸、前池、泵房、连接段、压力箱涵、自排闸、穿堤箱涵、防洪闸，以及出口消能设施组成，工程呈“一”字排列，轴线垂直于赣西肖江堤。

2.3.2 电排站装机台数选择

在选定立式混流泵泵型的基础上，对电排站装机台数进行方案比选。根据设计流量并参考其他已建类似工程经验，装机台数选择4台、6台、8台机组方案进行比较。台数越少时，所需泵房空间越小，相应的土建工程量小，但单机容量大，需要的水力机械以及配套的电气设备造价更高，单机设计排涝流量大，运行不够灵活。台数越多时，所需泵房空间越大，相应的土建工程量加大，虽然单机容量变小了，但由于台数增加，总的水力机械及电气设备造价仍然会很高。根据方案比较，本阶段选定荷湖电排站安装6台机组，基本选定900HLB-9型立式混流泵、配套电机为YL450-10型10 kV高压异步电机，单机功率为280 kW，总装机容量1680 kW。

2.3.3 工程总体布置

荷湖电排站站址选定在老站上游35.00 m处，总体布置按堤后式建站。根据工程实际情况，荷湖电排站为闸站结合型式，选择的泵型为立式混流泵。根据泵型情况、设计扬程以及设计排涝流量，荷湖电排站选择6台立式混流泵900HLB-9(-3°)型设计方案，其主要布置的建筑物包括：进水闸、泵房、压力水箱、防洪闸、消力池，以及出水渠等。泵站采用正向进水正向出水方式。相应的闸基防渗长度计算如式(1)：

L=C×ΔH

(1)

式中：L为防渗长度，m；ΔH为上下游水位差，m；C为径流系数。

3 电排站防渗排水施工技术

3.1 施工导流

当开展防渗排水作业时，应该采取导流围堰。泵房位置基坑地层包括粗、细砂层，基于此进入风化残积土，通过专业分析，透水层深度能够实现30.00 m[3]。对基坑开展防渗处理期间，一般选择喷射灌浆和搅拌桩相融合的方法。值得一提的是，防洪闸位置基坑的深度，要适当浅一点，渗透压力也应该小一点，施工方法和基坑防渗差不多。最后，通过水泥搅拌桩的方法，施工者应该优化防渗效果，想要增加对基坑的渗径，应该在内河涌施工围堰修筑，进而衔接渠的首端。

3.2 基坑开挖

在结束施工导流之后，应该开挖基坑，一般可以分成多种基坑开挖，比如泵房及水闸基坑开挖。在基坑开挖期间，应该使用反铲挖掘机。若作业环境比较复杂，应该事先勘查施工区域，设计合理的开挖方案，保证施工进度与质量高效完成。

3.3 高压摆喷桩施工

在开展基坑开挖施工之后，要求施工者能对泵房基坑开展四周围封，通常情况下会采取高压摆喷桩施工技术。在开展施工前，要求施工者先开展围井试验，防止在作业中发生意外。其次，在结束围井试验之后，进入正式作业环节时，要求施工者有效清除覆盖层，保证现场没有树根、石头。若在作业区域上方存在高压线，则应该精准估计其高度，要确保净空距离超过20.00 m，方可保证后续作业正常开展。在正式作业期间，在借助回转钻钻孔结束之后，还应该选用泥浆材料来处理护壁。与此同时，在开展钻孔作业时，应该提高钻机平稳性，还应该考虑增加钻具长度及强度。在钻孔期间，针对钻杆以及粗径钻，应该加以注意二者的垂直角度，要确保偏差低于5%；还应该根据荷湖水利工程特点与要求，严控钻内偏斜率，确保其低于1%。

3.4 钢筋混凝土施工

(1)混凝土施工。在防渗排水作业中，主要使用商品混凝土，同时借助管道泵来输送。施工中，还应该对混凝土开展密实振捣操作，直至表面形成泛浆。当开展密实振捣时，应科学控制间距，通常在40 cm左右为宜；建议选择梅花形振捣法，具体实践中此种方法的效果更好。此外，还应该加以注意变截面位置的改变，施工中禁止发生施工缝。

(2)模板施工技术。在曲面模板施工作业中，常常会使用木模板。如果断面是规则平面，那么应该选择钢模板。并且，在模板施工期间，应该加固提高其稳定性。在结束浇筑作业之后，还应该严控各类结构参数，保证达到设计要求及规定。施工者要能从根本处重视此问题，当选取材料时，优先考虑高性能材料。在开展模板施工期间，还应该注意光洁度，保证缝隙可以充分结合。在具体施工作业中，不能发生漏浆问题[4]。

(3)钢筋施工技术。在开展钢筋施工中，应该使用分类法来划分钢筋，根据其型号大小来堆放，不得随意堆放。在运输与保存钢筋材料时，应落实好防水，切实防止出现锈蚀情况。若场地不允许，要对其露天堆放时，先于底部设置垫层，并且要通过防雨篷布遮盖，后续利用时，要先利用这些材料。在钢筋安装期间，要全面根据图纸来安装，加以注意安装次序，对于不同层的钢筋，要充分控制搭接长度，把钢筋绑扎好。

3.5 土方填筑施工

开展土方填筑作业，涉及多项施工内容，如内外围堰、厂区回填。

在开展土方填筑施工期间，常常会采取分层回填方法，同时要把其夯实。在此期间，离不开机械的辅助，所使用的土料都要源于土料场，土料主要是亚黏土，其水分含量要接近于最佳含水量。在开展填筑前，应该有效清除土方表面的杂物，比如垃圾、草皮，同时要把淤泥质软土挖掉，加固底土。正式填筑时，要确保铺筑厚度低于0.3 m。

4 结 论

荷湖电排站的防渗排水布置和施工技术举措，确保了项目建设的正常开展，保证了电排站功能的正常使用。区域内排水系统实现优化，地面蓄水、协调能力显著增强，排洪排涝功效得以保证，工程措施科学，效果突出。