太浦河泵站工程设计特点(1)

1、太浦河泵站工程设计特点 (1) 摘要：太浦河泵站为大( 1)型泵站，具有扬程低、流量大 的特点，设计对一些重大的技术问题开展了一系列试验和研 究工作，并将这些科研设计成果应用于工程实践，使枢纽布 置、建筑物设计、机电设备选型和布置更加合理。关键词：太浦河泵站枢纽布置优化设计1 前言 太浦河泵站位于江苏省吴江市太浦河已建太浦闸南侧，西距东太湖约2km,北距吴江市约30km,苏州市约51km。太浦河 泵站是太浦河工程的重要组成部分，其工程等别属I等工程， 工程规模为大型，泵站枢纽由泵房、变电站、进、出水渠、 拦污栅闸、泵站交通桥等部分组成。建筑物防洪标准为 100 年一遇洪水设计, 300 年一遇

2、洪水校核。太浦河泵站是上海市的重点工程,水利部上海勘测设计研究 院在工程施工图设计开始之初,就提出了包括 13 个课题的 创优计划,提出了创优设计总目标及要求。随着设计的深入 和课题的研究,特别是对一些重大技术问题开展了一系列试 验和研究工作,通过将试验和研究成果应用于工程实践,使 建筑物设计、设备选择和布置不断趋于合理。太浦河泵站开工 18 个月就实现了泵站的建成以及良好的初 期运行，说明了太浦河泵站的设计基本是成功的，而一个合 理先进的优秀设计能有力促进工程建设。本文就太浦河泵站 的设计特点简要作一介绍。2 枢纽布置 进水渠布置 根据泵站设计规范 ( GB/T50265-97 )的规定，进

3、水渠宜 顺直，衬砌渠道的弯道半径不宜小于渠道水面宽度的 3 倍， 弯道终点与前池进口之间的直线段长度不宜小于渠道水面 宽的 8 倍。由于太浦河泵站地处富饶的太湖之滨，土地资源 十分宝贵，而进水渠为新开河道。为了少占耕地，设计委托 河海大学水利水电科学研究所进行了水工模型试验，试验认 为：原设计为减少征地拆迁， 采取较小弯道半径和引渠长度， 经试验验证，只要采取适当的辅助工程措施，总体布置是可 行的。通过模型试验，在进水渠入口设置导流建筑物，优化 堤头体形，将弯道半径减小为倍的水面宽度，弯道终点至前 池进口之间的直线段长度为渠道水面宽的倍，为此节省工程 永久征地约 231 亩，节约征地投资约 6

4、18 万元。 泵站站桥分离布置 太浦河泵站的进水渠截断了太浦河南北两岸的主要交通通 道，因此须新建交通桥与太浦闸下游侧的公路桥一起组成南 北两岸的交通通道。为便于泵站运行管理、改善泵站环境， 太浦河泵站采用站桥分离布置方式。地下连续墙 由于太浦河泵站基坑采用放坡大开挖方案，又紧邻太浦河和 太浦闸，基坑坡顶边线距太浦闸南侧边墩距离40m左右，距太浦河南岸堤防外河坡顶边线仅15m左右，因此基坑北侧若不加防护而直接对基坑降水，不仅有可能对太浦闸的安全造 成威胁，而且基坑靠太浦河一侧的大堤内极易产生渗透破坏， 进而威胁大堤及基坑的安全。因此，为确保泵站基坑、太浦 闸以及太浦河南堤的安全，在太浦河与基坑

5、之间设置混凝土 防渗地连墙。混凝土地连墙采用悬挂式，成槽采用射水法施 工，墙厚24cm,地连墙总长 240m3 泵房 主泵房地基处理泵房底板基础落在层灰色粉质粘土上，地基承载力标准值 为105kPa，层下部为层棕黄、灰绿色粉质粘土，该土层 厚约，土质均一，呈硬塑状态，属中压缩性土，其承载力标 准值为300kPa，是泵房基础较好的浅层持力层。在初步设计 中，曾采用了预制钢筋混凝土方桩、灌注桩和水泥搅拌桩三 个方案进行技术和经济比较，前两种地基处理方案几乎适用 于所有的软土地基，施工经验丰富，质量易控制，但造价较 高；水泥搅拌桩一般适用于软弱粘性土和粉性土地基，由于 受搅拌机械搅拌能力的限制，一般

6、不适用于地基承载力设计 值大于120kPa的粘性土和粉性土，而层灰色粉质粘土经宽深修正，其承载力设计值达 129kPa，经综合分析，因水泥搅拌桩方案投资省、抗渗效果好以及能较好地适应地基变形 等优点而被选为推荐方案。经对泵房水泥搅拌桩单桩和单桩 复合地基的载荷试验，试验结果达到了预期地基加固的目的。 安装间、变电站基础处理 在初步设计阶段，安装间和变电站地基采用水泥搅拌桩进行 地基处理，且临主泵房侧采用垂直开挖、水泥搅拌桩垂直围 护的方案。由于水泥搅拌桩围护须达到水泥土龄期后方可开 挖，而泵站施工工期又比较紧，因此在施工图阶段，泵房临 安装间和变电站的水泥搅拌桩垂直围护方案改为大开挖方 案，安

7、装间和变电站地基处理改为灌注桩方案。 顶撑结构和泵房止水布置 太浦河泵站主泵房南北两侧回填土高度较高，分别为和，这 给泵房的纵向稳定带来不利影响。经计算，在完建期和设计 低水位工况，泵房纵向抗滑稳定不满足规范要求。经研究， 在相邻的主泵房边跨底板和中跨底板的侧面，设置相向四对 面积为x的顶撑结构，该顶撑结构处实行并缝处理，以抵消 泵房边跨两端的水平力。在初步设计阶段，泵房伸缩缝（顺水流方向）的止水布置是 沿着泵房2 m厚的底板厚度中心线布置的。为确保泵房纵向 稳定，改善泵站运行时流道边墩和底板受力条件，在施工图 阶段对泵房的止水布置进行了优化。将泵房顺水流方向的止 水高程从上游侧-向上抬高至-

8、1 .00m，将高程-1 .00m以下 的下游侧伸缩缝的填缝材料改为透水材料，使缝间充满水并 与泵站下游水位相通，起到平水压作用，并抵消部分泵房边 跨段边墙的水平力，泵房底板的三维有限元分析与仿真计算 太浦河泵站泵房底板采用二机一联布置 , 共分三块底板，底 板平面尺寸为x（长x宽），底板厚为2m,底板平面尺寸大 且结构布置复杂，为使底板设计尽可能与底板实际受力情况 相符合，避免应力集中以及出现底板、流道顶板和墩墙等影 响工程使用的裂缝问题，确保泵房底板安全，对太浦河泵站 的底板与流道进行了三维整体有限元分析与仿真计算。通过 对复杂结构的整体分析以及对复杂施工情况和各种环境因 素进行计算机仿真模拟，确定了合理的结构布置和施工方案， 确保了泵房底板、墩墙和顶板未出现可视裂缝。 泵房布置和建筑立面 在初步设计 , 泵站的副厂房布置在泵房上游侧的进水平台上 因进水平台宽度受水泵进水流道布置限制，因此显得比较拥 挤，且因副厂房布置，显得进水平台狭小，泵房的建筑立面 也受到了很大的影响。在施工图阶