泵站工程设计方案

1.1泵站工程设计1.1.1设计依据1.1.1.1法律法规《中华人民共和国水法》（2016年修订）；《中华人民共和国防洪法》（2016年修订）；《中华人民共和国城乡规划法》（2015年修订）；《中华人民共和国环境保护法》（2014年修订）；《建设项目用地预审管理办法》（2008年修订）；《建设项目环境保护管理条例》（2017年修订）；1.1.1.2主要规程及规范《水利工程建设标准强制性条文》（2020年版）；《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2017；《水利水电工程初步设计报告编制规程》SL619-2013；《水工混凝土结构设计规范》SL191-2008；《水工建筑物抗冰冻设计规范》GB/T50662-2011；《泵站设计规范》GB50265-2010；《水闸设计规范》SL265-2016；《水电站压力钢管设计规范》SL281-2003；《中国地震动参数区划图》GB18306-2015；《水工建筑物抗震设计规范》SL203-1997；《室外给水设计标准》GB50013-2018；《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002；《给水排水工程管道结构设计规范》GB50332-2002；《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011；《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012；《水利水电工程设计工程量计算规定》SL328-2005《生产建设项目水土保持技术标准》GB50433-2018；《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015；《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008；《给水排水构筑物工程施工及验收规范》GB50141-2008；《水利水电工程边坡设计规范》SL386-2007；山东省水利厅鲁水定字[2015]3号文颁发的《山东省水利水电工程设计概(估)算费用构成及计算标准》和《山东省水利水电工程设计概(估)算编制办法》；国家及行业颁布的其他有关现行法规和标准等。1.1.1.3相关规划及文件《济南市卧虎山水库至锦绣川水库连通调水工程可行性研究报告》审查审批意见；《济南城市发展战略规划(2018〜2050年)》；《济南市水资源调查评价》；《济南市水资源综合利用中长期规划》；《济南市水安全保障规划》；《济南市供排(污)水专项规划及三年建设规划》；《南水北调济南市市区续建配套工程贾庄分水闸至卧虎山水库输水工程初步设计》；《南水北调济南市市区续建配套工程卧虎山水库供水线路改造工程初步设计》；其他有关规划文件等。1.1.2工程等级和标准1.1.2.1工程等别和建筑物级别济南市卧虎山水库至锦绣川水库水源连通工程属于引调水工程，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017)、《调水工程设计导则》(SL430-2008)，泵站工程的工程等别为III等，输水泵站为3级建筑物。泵站设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为100年一遇。1.1.2.2设计标准供水保证率城市供水设计保证率为95%，灌溉、生态补源为75%，景观用水为50%。地震设防烈度依据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)和《山东省建设工程抗震设防条例》，泵站建设场区为II类场地，地震动峰值加速度为0.10g，抗震设计烈度7度。合理使用年限依据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》(SL654-2014)，3级永久性水工建筑物的合理使用年限为50年。1.1.3工程内容本工程的主要建设内容为新建泵站3座，包括1#提水泵站、2#加压泵站和3#加压站，采用单级双吸离心泵，每座泵站均设5台水泵机组，4用1备。总装机容量1.08万千瓦。1.1.4工程总布置1.1.4.1工程选址1.1.4.1.1泵站加压级数综合考虑泵站及管网工程投资、运行费用，管道工作安全性，是否有丰富的相关管理运行经验，以便于后期运行管理，本工程设三级泵站加压，即新建3座提水泵站。三座泵站平均扬程为54m，分别设5台机组，4用1备，水泵选用双吸离心泵，配套电机功率为710kW，总装机容量为3550kW，泵站设计扬程为55m。三座泵站总装机容量为10650kW。1.1.4.1.2工程选址1#泵站1#泵站站址位于北库岸，水库管理处沿仲市路向东1.9km处。2#泵站2#泵站站址位于河道北岸，距离1#泵站约7km。3#泵站3#泵站站址位于河道北岸，该处地面高程约为195.5m。1.1.4.2总体布置1.1.4.2.1布置原则枢纽地质条件较好，应避开土层复杂、软弱、渗漏严重的地带。泵站进、出水条件要好，避免由于布置不当而产生不良流态引起的机组振动和汽蚀现象。尽可能减少迁占。便于安排施工，交通便利并有利于枢纽的安全保卫工作。(5)供电方便、安全、可靠。1.1.4.2.2建筑物形式1#泵站位于卧虎山水库北岸，站址处岸坡较陡。根据站址地形条件，泵站采用岸边式布置。2#、3#加压泵站处地形平整，为节省水头，减少前池占地，增加绿化面积，采用地下式前池，为避免前池受压过大，前池设2根DN1400螺旋钢管作为溢水管。为提高泵站启动效率，使前池水位淹没泵壳，采用地下泵室。1.1.4.2.3工程布置1#泵站位于卧虎山水库北岸，西许庄村西南约600m。泵站占地面积约10.0亩。该泵站由引水渠、进水闸、前池、主副厂房、管理用房等组成。2#泵站位于锦绣川河道北岸，西路家村西约300m。泵站占地面积约8.5亩。该泵站由前池、主副厂房、管理用房等组成。3#泵站位于锦绣川河道北岸，绣川派出所西约150m。泵站占地面积约8.5亩。该泵站由前池、主副厂房、管理用房等组成。1.1.5工程设计1.1.5.1泵站设计1#泵站1#泵站为取水泵站，该泵站设计最低取水位为124.0m，设计最高取水位采用水库兴利水位130.50m，平均水位为127.25m。为提高泵站启动效率，最低取水位时淹没主泵蜗壳，不再设真空系统。1#泵站向2#泵站提水。表5.3.5-1 1#泵站总扬程表泵站编号最高总扬程（m）最低总扬程（m）平均总扬程（m）1#49.0138.1143.562#泵站2#泵站地面高程为158.50m，设计前池最低取水位为153.70m，最高取水位为158.10m，平均水位为155.90m，为提高泵站启动效率，泵站在前池水位淹没水泵叶轮后启动，启动水位为155.20m，不再设真空系统。输水渠最低出水水位为219.23m，最高出水水位为220.93m，平均出水水位为220.08m。2#泵站方向出水水位与3#泵站取水水位一致。表5.3.5-2 2#泵站总扬程泵站编号最高总扬程（m）最低总扬程（m）平均总扬程（m）2#至锦绣川干渠69.2663.1666.21至3#泵站52.7643.9648.363#泵站3#泵站地面高程为195.50m，设计前池最低取水位为190.70m，最高取水位为

195.10m,平均水位为192.90m,为提高泵站启动效率，泵站在前池水位淹没水泵叶轮后启动，启动水位为192.20m，不再设真空系统。泵站出水水位采用入锦绣川水库管道最高点管中心高程，为251.80m。表5.3.5-3 3#泵站总扬程表泵站编号最高总扬程（m）最低总扬程（m）平均总扬程（m）3#68.5864.1866.381.5.2建筑工程设计1.5.2.11#泵站1.1.5.2建筑工程设计1.5.2.11#泵站1.（1） 前池前池采用钢筋混凝土现浇结构，占地面积400.98m2,长12.3m，宽32.6m，侧墙及隔墙厚度为0.6m，设为5个进水池，分为2段。进水闸段长4.2m，底板厚1.8m，底板顶高程121.00m，设5组拦污栅及进口闸，进口闸尺寸为2.0mX2.0m。前池段长8.1m，为保持水流形态底板厚度为0.8〜1.8m，底板顶高程为121.00〜120.00m。（2） 主厂房泵站主、副厂房呈一字型布置，东西向布置，副厂房位于主厂房西侧。主厂房基础总长42.8m，总宽20.0m，包括下部水泵层和上部检修层，水泵层采用钢筋混凝土结构，底板顶高程121.70m，泵房净长40m，净宽12.4m，高18.6m，与前池之间设5根DN800的进水管。并安装5台水泵机组，呈一字型排列。为适应变形，泵房顺水流向设变形缝将泵房分为两联，变形缝设双层止水。水泵层安装5组单级双吸离心泵和电动机，水泵进口处安装电动偏心半球阀和橡胶软接头，出水管顺水流向依次安装传力伸缩器、液控止回偏心半球阀和电动偏心半球阀，其中液控止回偏心半球阀增加开度传感器，现场显示，PLC采集、控制，上位机实现集中控制；水泵层出水侧设置宽度为1.5m的巡视平台，平台设楼梯下至泵房底板。水泵层设纵横排水沟及集水井。主厂房上部为检修层，内设一台电动单梁桥式起重机，跨度为12.5m，为方便管理，四周设巡视平台，宽1.5m。检修间布置在主厂房西侧，板梁结构。检修间东侧设楼梯间通向下层巡视平台。（3） 副厂房副厂房共两层（局部三层），位于主厂房西侧。一层主要布置有高压变频器室、电容补偿柜室、10kV开关柜室、0.4kV配电室和控制室等，二层和三层主要布置有管理附属用房、控制室和调度室。副厂房建筑面积1068.93m2o主廊道宽度1.8m。首层高度4.5m,二层高度4.2m，采用钢架结构，建筑工程设计等级为二级，耐火等级为二级，屋面防水等级为II级。主厂房止水设计为满足不均匀沉陷及温度应力变形要求，在砼结构分缝处设双止水。止水带采用651橡胶止水带，内填20mm厚闭孔泡沫板，并用双组份聚硫密封胶封口。1.1.5.2.22#泵站前池前池采用钢筋混凝土结构，前池基础顺水流方向总长33.20m，横向总长35.40m。底板厚度1.0m，侧墙厚度均为0.8m，顶板厚度为0.3m。底板顶高程151.70m，池内净高7.20m。泵站院内顶板覆土厚度0.80m。池内设钢筋砼防涡板、柱、拦砂坎和横梁。为了方便检修，设检修孔，平面尺寸4.3mX5.9m。底板设1.5mX1.5mX1m集水井一处，配备潜水泵一台，方便排水。检修孔设预制盖板，预留进人孔和刚爬梯。主厂房泵站主、副厂房呈一字型布置，南北向布置，副厂房位于主厂房北侧。主厂房基础总长41.60m，总宽15.20m，包括下部水泵层和上部检修层，水泵层采用钢筋混凝土结构，底板顶高程153.40m，泵房净长39.40m，净宽12.40m，高6.9m，与前池之间设5根DN800的进水管。安装5台水泵机组，呈一字型排列。为适应变形，泵房顺水流向设变形缝将泵房分为两联，变形缝设双层止水。水泵层安装5组单级双吸离心泵和电动机，水泵进口处安装电动偏心半球阀和橡胶软接头，出水管顺水流向依次安装传力伸缩器、液控止回偏心半球阀、电动偏心半球阀和手动检修蝶阀其中液控止回偏心半球阀增加开度传感器，现场显示，PLC采集、控制，上位机实现集中控制；水泵层出水侧设置宽度为1.5m的巡视平台，平台设楼梯下至泵房底板。水泵层设纵横排水沟及集水井。主厂房上部为检修层，内设一台电动单梁桥式起重机，跨度为12.5m，为方便管理，四周设巡视平台，宽1.5m。检修间布置在主厂房北侧，板梁结构。检修间南侧设楼梯间通向下层巡视平台。副厂房副厂房共两层(局部三层)，位于主厂房西侧。一层主要布置有高压变频器室、电容补偿柜室、10kV开关柜室、0.4kV配电室和控制室等，二层和三层主要布置有管理附属用房、控制室和调度室。副厂房建筑面积985.38m2o主廊道宽度1.8m。首层高度4.5m,二层高度4.2m，采用钢架结构，建筑工程设计等级为二级，耐火等级为二级，屋面防水等级为II级。主厂房止水设计为满足渗径长度要求、不均匀沉陷及温度应力变形要求，在砼结构分缝处设双止水。止水带采用651橡胶止水带，内填20mm厚沥青杉板，并用双组份聚硫密封胶封口。3#泵站3#泵站设计与2#泵站建筑物设计基本相同。1.1.5.3结构设计1.1.5.3.1主厂房稳定计算工况组合完建工况：主要的荷载包括上部厂房自重、下部水泵层自重、各种设备自重、土压力。该工况下不考虑地下水的影响。设计运用工况：主要的荷载包括上部厂房自重、下部水泵层自重、各种设备自重、水重、静水压力、扬压力、土压力和风压力。该工况下1#泵站考虑地下水位为水库兴利水位，为130.50m；2#、3#泵站考虑地下水位与现状地面高程一致。校核运用工况：主要的荷载包括上部厂房自重、下部水泵层自重、各种设备自重、水重、静水压力、扬压力、土压力和风压力。该工况下1#泵站考虑地下水位为水库校核洪水位，为137.51m；2#、3#泵站考虑地下水位与锦绣川河道100年一遇洪水位一致。地震工况：主要的荷载包括上部厂房自重、下部水泵层自重、各种设备自重、水重、静水压力、扬压力、土压力和地震荷载。该工况按照设计运用工况时发生地震进行计算。泵站主厂房稳定计算对泵站主厂房进行稳定计算成果如下：表5.3.5-4泵站主厂房稳定计算表泵站工况地基应力抗滑系数Kc抗滑允许值[Kc]抗浮系数Kf抗浮允许值[Kf]PmaxPmin[P]1#泵站完建工况284.70134.925004.801.08/1.10设计运用工况192.4135.805002.571.082.111.10校核运用工况93.3313.035001.491.031.311.05地震工况164.2863.935002.571.032.111.052#泵站完建工况81.1376.46300/1.08/1.10设计运用工况23.1110.113008.711.081.261.10校核运用工况18.215.143006.121.031.171.05地震工况34.23-1.013001.491.031.261.053#泵站完建工况81.1376.46300/1.08/1.10设计校核工况23.1110.113008.711.081.261.10校核运用工况14.291.163004.051.031.111.05地震工况34.23-1.013001.491.031.261.05根据地勘报告，泵站主厂房坐于岩基上。根据《泵站设计规范》(GB50265-2010)中相关规定，上述计算成果满足规范需求，无需地基处理。另外，因泵站坐于岩基上，不再进行沉降计算。1.1.5.3.2前池稳定计算(1)工况组合完建工况：主要的荷载包括结构自重、上部覆土自重、各种设备自重和土压力。该工况下不考虑地下水的影响。设计运用工况：主要的荷载包括结构自重、上部覆土自重、各种设备自重、水重、静水压力、扬压力、土压力和风压力。该工况下1#泵站考虑地下水位为水库兴利水位，为130.50m；2#、3#泵站考虑地下水位与现状地面高程一致。检修工况：主要的荷载包括结构自重、上部覆土自重、各种设备自重、静水压力、扬压力和风压力。该工况考虑在设计运用条件下排空前池内的水进行检修。校核运用工况：主要的荷载包括结构自重、上部覆土自重、各种设备自重、静水压力、扬压力和风压力。该工况下1#泵站考虑地下水位为水库校核洪水位，为137.51m；2#、3#泵站考虑地下水位与锦绣川水库洪水位一致。5）地震工况：主要的荷载包括结构自重、上部覆土自重、各种设备自重、水重、静水压力、扬压力、土压力、风压力和地震荷载。该工况按照设计运用工况时发生地震进行计算。（2）泵站前池稳定计算对泵站前池进行稳定计算成果如下：表5.3.5-5 泵站前池稳定计算表泵站工况地基应力抗滑系数Kc抗滑允许值[Kc]抗浮系数Kf抗浮允许值[Kf]PmaxPmin[P]1#泵站完建工况212.0343.125002.851.08/1.10设计运用工况39.7425.366.221.081.701.10检修工况72.8318.273.581.081.401.10校核洪水工况95.4452.665.821.031.401.05地震工况53.4811.623.091.031.701.052#泵站完建工况85.6774.38300/1.08/1.10设计运用工况44.7933.50/1.081.581.10检修工况19.708.41/1.081.211.10校核洪水工况39.9428.56/1.031.481.05地震工况47.0431.265.301.031.581.053#泵站完建工况85.6774.38300/1.08/1.10设计运用工况44.7933.50/1.081.581.10检修工况19.708.41/1.081.211.10校核洪水工况36.4225.13/1.031.401.05地震工况47.0431.265.301.031.581.05根据《泵站设计规范》（GB50265-2010）中相关规定，上述计算成果满足规范需求，无需地基处理。另外，因前池坐于岩基上，不再进行沉降计算。1.1.5.3.3厂区挡土墙应力稳定计算1#泵站及调度中心厂区地块高差较大，为方便厂区布置，需对地块地形进行整理。在厂区设直立边坡，采用钢筋混凝土悬臂式挡土墙。表5.3.5-6挡土墙各工况计算结果表工况抗滑稳定安全系数允许值抗倾覆稳定安全系数允许值基底应力（kPa）允许值（kPa）n[n]最大值最小值完建工况1.821.257.561.50161.29119.422001.352.00正常拦水工况2.011.252.331.50134.5583.531.612.00校核洪水工况2.741.151.881.40114.3085.001.352.00水位骤降工况1.591.152.311.40147.4172.612.032.00地震工况1.631.052.331.40134.5583.531.612.00由上述计算结果可以看出，各工况下挡墙抗滑、抗倾覆、基底不均匀系数均满足要求。部分挡墙基础如存在黄土等不良地基，挖除后采用碎石回填压实。1.1.5.4水力机械设计本工程新建1#、2#、3#泵站，总设计流量均3.47m3/s（30万m’/d）。泵站分别设5台水泵机组，4用1备。1.1.5.4.1泵站设计条件新建1#泵站、2#泵站和3#泵站的特征水位和特征扬程见下表：表5.3.5-7泵站特征水位和特征扬程泵站编号最高净扬程（m）最低净扬程（m）平均扬程（m）最低出水位最高出水位高差最高出水位最低出水位高差平均取水位平均出水位高差1#124.00158.1034.10130.50153.7023.20127.25155.9028.652#至锦绣川干渠153.70220.9367.23158.10219.2361.13155.90220.0864.18至3#泵站153.70195.1041.40158.10190.7032.60155.90192.9037.003#190.70251.8061.10195.10251.8056.70192.90251.8058.901.1.5.4.2水泵选型（1） 选型原则1） 以现行国家或行业规程、规范为依据。2） 机组的技术性能适宜于该泵站的现场条件，以期有足够的出水流量及较高的效率。3） 机组技术先进，运行稳定可靠，有较好的抗汽蚀性能。4） 在满足泵站流量要求的同时，尽量节约投资和运行费用。5） 机组过流部件应具