王 鋒

一、常見中小泵站進(jìn)水（前）池結(jié)構(gòu)形式比較

在中小泵站建設(shè)中，泵站進(jìn)水前池和進(jìn)水池常見結(jié)構(gòu)形式有：兩側(cè)擋土墻加分離式底板結(jié)構(gòu)、U型槽結(jié)構(gòu)、對(duì)撐重力式邊墻加分離式底板結(jié)構(gòu)、復(fù)合式結(jié)構(gòu)和箱式結(jié)構(gòu)等。其中以兩側(cè)擋土墻加分離式底板結(jié)構(gòu)最為常見。其結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，計(jì)算簡(jiǎn)便，應(yīng)用最為廣泛。皖北地區(qū)近年來建設(shè)的泵站進(jìn)水池和進(jìn)水前池多采用這種結(jié)構(gòu)形式。U型槽和對(duì)撐重力式結(jié)構(gòu)在一些流量較小且進(jìn)水池寬度較小的灌溉站和排污站中使用較多，箱式結(jié)構(gòu)成本較高，很少使用，蚌埠市八里溝東排澇站進(jìn)水池采用的就是這種結(jié)構(gòu)形式。

泵站常用的幾種進(jìn)水前池及進(jìn)水池的主要特點(diǎn)見表1。

通過表1和對(duì)比實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，目前常用的兩側(cè)擋土墻加分離式底板結(jié)構(gòu)的進(jìn)水前池和進(jìn)水池整體性相對(duì)較差，對(duì)地基條件要求較高，而且在經(jīng)濟(jì)性方面也有明顯不足，隨著材料價(jià)格的上漲，兩側(cè)擋土墻結(jié)構(gòu)，尤其是漿砌塊石擋土墻結(jié)構(gòu)較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)可言。

相對(duì)來說，對(duì)撐式復(fù)合結(jié)構(gòu)雖有明顯不足，但在整體性和經(jīng)濟(jì)性上較其他形式有明顯優(yōu)勢(shì)。因此考慮在這種結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上加以優(yōu)化，以達(dá)到在完全滿足進(jìn)水前池和進(jìn)水池主要功能的條件下，實(shí)現(xiàn)工程經(jīng)濟(jì)性和安全性的雙贏。

二、薄壁對(duì)撐結(jié)構(gòu)在泵站進(jìn)水（前）池的應(yīng)用

經(jīng)反復(fù)比較和多次模擬試算，結(jié)合在中小型泵站設(shè)計(jì)中積累的經(jīng)驗(yàn)，筆者將對(duì)撐式U型槽結(jié)構(gòu)的進(jìn)水前池及進(jìn)水池加以優(yōu)化，首次將薄壁對(duì)撐式結(jié)構(gòu)應(yīng)用于泵站進(jìn)水池及進(jìn)水前池，并于2010年在蚌埠市懷遠(yuǎn)縣黃疃窯排澇站中成功試用，大大節(jié)約了工程投資，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，其后多次在阜陽(yáng)小長(zhǎng)溝站、伍明北站、懷遠(yuǎn)上橋站、蒙城益溝站等泵站的建設(shè)中使用，均取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 阜陽(yáng)小長(zhǎng)溝排澇站進(jìn)水池結(jié)構(gòu)圖

表1 進(jìn)水前池及進(jìn)水池結(jié)構(gòu)形式比較表

圖2 完建期基本荷載組合sig-eff變形及應(yīng)力等值線圖

圖3 完建期基本荷載組合梁Mxy等值線圖

圖4 完建期基本荷載組合最不利跨梁Mxy等值線圖

表2 小長(zhǎng)溝站進(jìn)水池及進(jìn)水前池方案工程量比照表 單位：（m3）

薄壁對(duì)撐式結(jié)構(gòu)進(jìn)水池結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)沿進(jìn)水池中軸線對(duì)稱，結(jié)構(gòu)輕便，采用框架結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)受力的主體，由板直接承受荷載并傳遞給框架，即用梁板結(jié)構(gòu)代替對(duì)撐式U型槽的大底板和邊墻。

以單跨單層薄壁對(duì)撐式進(jìn)水池及進(jìn)水前池為例，根據(jù)分析計(jì)算及工程經(jīng)驗(yàn)，考慮結(jié)構(gòu)整體性及保護(hù)層等因素，邊墻及底板厚一般取350～500mm。每榀對(duì)撐框架間距根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)取2500～3500mm?？蚣芙Y(jié)構(gòu)上部對(duì)撐梁也就是上梁承受彎矩很小，結(jié)構(gòu)尺寸梁高一般取凈跨的1/14，底板對(duì)撐梁梁高一般取凈跨的1/10，兩側(cè)邊墻勒梁高度一般為上下?lián)瘟洪g凈距的1/5～1/6。

三、分析計(jì)算

以阜陽(yáng)小長(zhǎng)溝排澇站進(jìn)水前池及進(jìn)水池為例試算，基本結(jié)構(gòu)尺寸如圖1。

前池墻頂高程30.2m，順?biāo)飨蜷L(zhǎng)13.5m，池寬由5.9m漸變?yōu)?.5m，擴(kuò)散角20°，底高程由25.2m以1∶4坡漸變到23m，進(jìn)水池長(zhǎng)3.8m，寬9.5m，底高程23m。

以完建期為例進(jìn)行進(jìn)水前池及進(jìn)水池整體進(jìn)行應(yīng)力分析，結(jié)果如圖2。

以完建期為例進(jìn)行進(jìn)水前池及進(jìn)水池對(duì)撐框架內(nèi)力分析，基本荷載組合條件下框架彎矩如圖3、圖4。

由上述分析可見，該結(jié)構(gòu)受力條件較好，各部分結(jié)構(gòu)尺寸均能滿足安全需要。另外經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，由于該結(jié)構(gòu)整體自重較輕，底板反力較小，地基承載力較小的情況可以避免地基處理。

四、對(duì)撐式結(jié)構(gòu)進(jìn)水池優(yōu)勢(shì)

為了進(jìn)一步說明該結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，小長(zhǎng)溝站進(jìn)水池及進(jìn)水前池設(shè)計(jì)中對(duì)采用兩側(cè)擋土墻加分離式底板方案和薄壁對(duì)撐式方案主要工程量進(jìn)行了比較，比較結(jié)果如表2。

由表2可見，相同條件下方案二土方的挖填量和鋼筋混凝土的用量較方案一都有明顯優(yōu)勢(shì)。

可見這種薄壁對(duì)撐式結(jié)構(gòu)繼承了對(duì)撐U型槽結(jié)構(gòu)整體性好、較為經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，采用梁板結(jié)構(gòu)使其鋼筋混凝土用量相對(duì)于對(duì)撐式U型槽結(jié)構(gòu)的大大減小，可顯著節(jié)約工程投資。也正是由于采用了梁板結(jié)構(gòu)取代了U型槽的大厚度底板，使池下反濾層得以在梁間薄板下布置，有效避免了U型槽結(jié)構(gòu)反濾層布置困難的缺點(diǎn)。由于框架結(jié)構(gòu)布置較靈活，結(jié)構(gòu)自重較小，通過單跨、多跨、單跨多層、多跨多層等框架形式的組合可以有效適應(yīng)不同工程環(huán)境，包括大跨度、大挖深結(jié)構(gòu)以及地基承載力較低的情況