趙健 吳培霖 王彤

良王莊泵站維修加固工程設(shè)計(jì)

趙健 吳培霖 王彤

良王莊泵站位于獨(dú)流減河右堤，靜海縣良王莊鄉(xiāng)以東，是一座排灌兩用的泵站，始建于1958年，1968年進(jìn)行擴(kuò)建，泵站已投入運(yùn)行40余年。2009年2月，天津市水利局對(duì)良王莊泵站安全鑒定，泵站建筑物類別評(píng)定為三類，應(yīng)進(jìn)行維修加固，機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安全類別評(píng)定為四類，設(shè)備應(yīng)進(jìn)行更換。通過(guò)加固對(duì)各部位更新改造，消除泵站安全隱患，滿足泵站安全運(yùn)行要求，充分發(fā)揮了泵站任務(wù)。

良王莊 維修加固 更新改造

1　工程概況

良王莊泵站屬于天津市靜?？h運(yùn)東10座泵站之一，位于獨(dú)流減河右堤，靜?？h良王莊鄉(xiāng)以東4 km，是一座排灌兩用的泵站，始建于1958年，1968年進(jìn)行擴(kuò)建，擴(kuò)建后設(shè)計(jì)流量為24.2 m3/s，裝機(jī)8臺(tái)，總功率2 120 kW。目前該泵站承擔(dān)的設(shè)計(jì)排澇面積79.6 km2，灌溉面積為26.7 km2。

泵站主要建筑物由泵房、副廠房、前池、出水池、前池正面進(jìn)水閘、左右兩側(cè)進(jìn)水閘、穿獨(dú)流減河大堤涵閘、左右兩側(cè)灌溉出水閘、35 kV變電站和管理用房等組成。

泵站自1968年遷建以來(lái)，累計(jì)運(yùn)行臺(tái)時(shí)26 826 h，總排水量2.897億m3，年運(yùn)行臺(tái)時(shí)766 h，年排水0.09億m3，年用電195 097 kW·h，最大運(yùn)行臺(tái)時(shí)4 266 h，有力地保障了運(yùn)東地區(qū)的防洪安全，在促進(jìn)當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)發(fā)展和防洪減災(zāi)等方面起到了舉足輕重的作用，發(fā)揮了巨大的社會(huì)效益。

2　工程存在的問(wèn)題

泵站經(jīng)過(guò)40多年運(yùn)行，年久失修，主要存在問(wèn)題如下：

（1）機(jī)電設(shè)備陳舊老化嚴(yán)重，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行磨損，氣蝕嚴(yán)重，從而導(dǎo)致水泵的葉輪間隙過(guò)大，水泵效率大大降低，水泵軸承磨損大，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，噪音大。

（2）35 kV變電站設(shè)計(jì)存在缺陷，功能不夠完善，不能保證安全運(yùn)行；高壓柜已無(wú)配件可換，屬淘汰產(chǎn)品，設(shè)備購(gòu)置及保護(hù)均不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；主要變壓器為高耗能淘汰產(chǎn)品，電力部門多次檢測(cè)指標(biāo)不合格；廠用變壓器雖經(jīng)多次維修但仍達(dá)不到安全要求；隔離開(kāi)關(guān)等經(jīng)常發(fā)生爬電閃絡(luò)現(xiàn)象。

（3）泵站廠房屋頂破損嚴(yán)重。副廠房防水層老化，雨季漏水嚴(yán)重；主、副廠房門窗因年久失修腐爛嚴(yán)重，不能正常開(kāi)關(guān)；前池、出水池漿砌石襯砌部位破損嚴(yán)重；出水池混凝土部位凍融破壞嚴(yán)重；機(jī)架橋混凝土碳化脫落，嚴(yán)重的部位鋼筋裸露。

（4）啟閉機(jī)銹蝕嚴(yán)重，且配件已缺失無(wú)法啟閉閘門；攔污柵腐蝕嚴(yán)重，部分?jǐn)嗔?，不能有效攔截污物，對(duì)水泵安全造成隱患。

綜上，良王莊泵站存在不同程度的老化、損壞，機(jī)電設(shè)備多屬于能耗高、效率低的淘汰產(chǎn)品，主要水工建筑物破損嚴(yán)重，泵站目前處于帶病運(yùn)行的狀態(tài)，存在安全隱患。為了確保泵站能繼續(xù)發(fā)揮效益，抗御可能出現(xiàn)的旱澇災(zāi)害，全面加速靜?？h經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，實(shí)施良王莊泵站更新改造工程勢(shì)在必行。2009年2月，天津市水利局對(duì)良王莊泵站安全鑒定，泵站建筑物類別評(píng)定為三類，機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安全類別評(píng)定為四類，同意對(duì)良王莊泵站進(jìn)行更新改造，主要建設(shè)內(nèi)容包括：更換部分水泵組和主要機(jī)電設(shè)備，以及對(duì)泵站主副廠房和進(jìn)出水建筑物進(jìn)行加固維修，并對(duì)院內(nèi)進(jìn)行環(huán)境改造與綠化。

3　維修加固設(shè)計(jì)

3.1設(shè)計(jì)原則

本次維修加固遵循的基本原則：保持本工程原設(shè)計(jì)規(guī)模和功能不變，即設(shè)計(jì)指標(biāo)不變。

3.2工程等別和建筑物級(jí)別

良王莊泵站設(shè)計(jì)流量為24.2 m3/s，根據(jù)現(xiàn)行GB/T 50265—1997《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》，確定良王莊泵站建筑物等別為Ⅲ等，建筑物規(guī)模為中型。主要建筑物如主、副廠房，前池正面進(jìn)水閘，東西分水閘等主要建筑物為3級(jí)，進(jìn)排閘穿獨(dú)流減河大堤，根據(jù)堤防規(guī)范，穿堤建筑物級(jí)別不能低于堤防標(biāo)準(zhǔn)，該閘為2級(jí)建筑物，其它次要建筑物為4級(jí)。

3.3水文氣象

工程所在地區(qū)屬季風(fēng)大陸性氣候，并受海洋氣候的影響。年平均氣溫為12℃，多年平均降水量540.4 mm，無(wú)霜期205 d左右，冰凍期110 d左右。最大風(fēng)速25 m/s，多年平均風(fēng)速為3.7 m/s，一般凍土深度為70 cm。

3.4工程地質(zhì)

良王莊泵站位于靜?？h良王莊鄉(xiāng)獨(dú)流減河右堤，工程區(qū)屬海積沖積平原，地形平坦，一般堤頂高程為5.37～7.96 m。

在勘探深度30 m范圍內(nèi)，揭露地層均為第四系（Q）松散沉積物。除表層為人工填土層（Qml）外，據(jù)巖性特征、沉積環(huán)境、時(shí)代自上而下可劃分為第四系全新統(tǒng)第Ⅰ陸相層（）、第四系全新統(tǒng)第Ⅰ海相層（）、第四系全新統(tǒng)第Ⅱ陸相層（）。

根據(jù)GB 18306—2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，本工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度值為0.15g，相當(dāng)于地震基本烈度為Ⅶ度；根據(jù)GB 50011—2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，本工程區(qū)各場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g。

3.5水工建筑物維修加固設(shè)計(jì)方案

（1）主廠房采取以下加固處理措施：①在電機(jī)大梁底部粘貼鋼梁，并在其兩側(cè)及頂部粘貼鋼板。②采用化學(xué)植筋的方法加固水泵基礎(chǔ)混凝土。③進(jìn)水流道和泵室迎水側(cè)墩墻混凝土采用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)法。④將廠房木屋頂拆除，新建鋼架屋頂。⑤采用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)法修補(bǔ)攔污柵隔墩混凝土。

（2）將副廠房拆除重建。

（3）將前池正面進(jìn)水閘的檢修便橋拆除重建。

（4）前池漿砌石護(hù)坡局部破損，修整破損的漿砌石。

（5）對(duì)泵站出水池護(hù)坡進(jìn)行整修，對(duì)池底進(jìn)行清淤，恢復(fù)水池容積。

（6）封堵東引渠分水閘；封堵西引渠分水閘兩邊孔，將中間1孔木閘門更換為鑄鐵閘門。

（7）對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行防碳化處理。

（8）結(jié)合電氣設(shè)備更新改造，現(xiàn)有變電站拆除重建。

3.6機(jī)電設(shè)備更新改造

3.6.1水力機(jī)械

更換泵站安裝的8臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)組，選定1200ZLB-100型立式軸流泵8臺(tái)，配套電動(dòng)機(jī)功率為280 kW。

3.6.2電氣一次

泵站原裝有8臺(tái)水泵電機(jī)及配電裝置等全部更新，供電仍利用原有線路。

35 kV側(cè)接線采用戶外布置的單母線接線形式，1回進(jìn)線，2回主變壓器饋線和1路站用變饋線。6 kV機(jī)壓側(cè)接線采用單母線分段接線形式，共安裝8臺(tái)280 kW水泵電機(jī)。

2臺(tái)1600kV·A主變和1臺(tái)50 kV·A站用變以及35 kV配電裝置布置在戶外開(kāi)關(guān)站，6 kV高壓配電盤及低壓盤柜布置在室內(nèi)。

3.6.3電氣二次

電氣二次設(shè)備包括集中控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng)控制及自動(dòng)化元件等。

泵站在控制室設(shè)1個(gè)集中控制臺(tái)和1臺(tái)工控機(jī)，集中控制臺(tái)內(nèi)設(shè)置PLC，每個(gè)固態(tài)軟啟動(dòng)柜與集中控制臺(tái)保持I/O通信，UPS系統(tǒng)、直流系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)上送信號(hào)至集中控制臺(tái)。

8臺(tái)泵組操作采用常規(guī)控制和計(jì)算機(jī)監(jiān)控相結(jié)合的控制方式，在泵站集中控制臺(tái)和工控機(jī)上進(jìn)行集中控制，同時(shí)在每臺(tái)固態(tài)軟啟動(dòng)控制柜上也能對(duì)每臺(tái)泵組進(jìn)行分散控制。根據(jù)工程實(shí)際需要，泵組啟動(dòng)裝置按固態(tài)軟啟動(dòng)方式設(shè)計(jì)，采用一對(duì)一方式啟動(dòng)。

3.6.4金屬結(jié)構(gòu)

良王莊泵站改造工程中，金屬結(jié)構(gòu)主要由進(jìn)口攔污柵、西分水閘、前池進(jìn)水閘組成，共更換攔污柵8套，閘門及埋件1套，啟閉機(jī)7套，清污機(jī)及軌道1套，總工程量為39.7 t。

3.7施工組織設(shè)計(jì)

良王莊泵站對(duì)外交通便利，津靜公路、京滬高速在工程區(qū)附近，施工期各種外來(lái)物資可經(jīng)以上公路通過(guò)進(jìn)場(chǎng)公路運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。泵站臨時(shí)建筑物為5級(jí)，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇全年洪水。為保證水下部位干地施工，需在泵站進(jìn)水閘和出水閘前河道內(nèi)填筑圍堰一次截?cái)嗪拥?，其它周邊泵站排出靜海城區(qū)平時(shí)排入運(yùn)東排干的污水和雨季本排澇小區(qū)產(chǎn)生的瀝水。圍堰填筑頂高程高于非汛期河道水位0.5 m，2座圍堰總填筑方量為4 900 m3。

泵站場(chǎng)內(nèi)臨時(shí)道路設(shè)計(jì)采用6 m寬泥結(jié)碎石路。施工用水和生活用水可打井抽水，水質(zhì)、水量可滿足要求。施工用電采用網(wǎng)電供應(yīng)，利用泵站原電源供電。施工通訊可利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)引線至工區(qū)，并輔以手機(jī)通訊，構(gòu)成對(duì)外通訊和現(xiàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)。

施工總工期按12個(gè)月編制，第1年9月份施工準(zhǔn)備，10月主體工程開(kāi)工，第2年8月底完工。12月—翌年2月不安排混凝土澆筑和土石方填筑工程。

4　結(jié)語(yǔ)

靜?？h的發(fā)展定位是現(xiàn)代化中等工業(yè)城市，作為天津城市發(fā)展軸帶上的重要節(jié)點(diǎn)，承擔(dān)疏解中心城人口、聚集新的產(chǎn)業(yè)、帶動(dòng)區(qū)域城鎮(zhèn)發(fā)展的任務(wù)。位于運(yùn)東排水小區(qū)的靜海新城為靜?？h的雙城結(jié)構(gòu)帶來(lái)新的契機(jī)，良王莊泵站即屬于靜海縣運(yùn)東10座泵站之一。該工程已于2009年9月正式開(kāi)工，2010年10月竣工驗(yàn)收，至今運(yùn)行良好。

天津市城市發(fā)展規(guī)劃建設(shè)有薊縣、寶坻、武清、寧河、漢沽、西青、津南、靜海、大港、京津和團(tuán)泊新城等11個(gè)新城，周邊灌排泵站普遍存在運(yùn)行時(shí)間久、設(shè)備老化嚴(yán)重等情況，良王莊泵站作為典型代表，其維修加固設(shè)計(jì)方案為其他類似工程的設(shè)計(jì)提供成功的改造思路。

趙健 男 工程師 中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 天津 300222

吳培霖 男 工程師 中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 天津 300222

王彤 男 助理工程師 中國(guó)水利水電第八工程局有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410004

S157

B

1007-6980（2016）04-0017-03

（2016-09-13）