廣州西海咀泵站擴建工程站址選擇與工程布置設計

西海咀泵站擴建工程位于廣州市番禺區(qū)鐘村鎮(zhèn)，主要任務是與原西海咀站、原西海咀閘一起，通過采用將內(nèi)河涌(屏山河)的水抽排到外江(陳村水道)的方法解決鐘村排澇區(qū)，特別是廣州南站區(qū)域內(nèi)的排澇問題，并兼有改善水環(huán)境的利用效益。

原西海咀泵站設計流量5 m3/s，擴建泵站工程布置4 臺立式軸流泵，裝機4 ×630 kW，設計流量35 m3/s，主泵房尺寸31.50 m×17.00 m×22.55 m(長×寬×高)。泵站等別Ⅲ等，規(guī)模為中型，主要建筑物為3 級建筑物，次要建筑物為4 級建筑物，泵站出水建筑物及防洪閘防洪標準不應低于堤圍防洪標準，采用100 a 一遇標準設計，根據(jù)《水閘設計規(guī)范》(SL265－2001)，其級別采用防洪堤的級別，為1 級建筑物。泵站設計揚程2.63 m，最高揚程4.76 m。擴建泵站站址選擇以及工程布置設計思路和一般原則如下:

(1)滿足工程功能、特點和運用要求;

(2)保證結構可靠、運行安全，并盡可能做到施工方便、占地拆遷少、節(jié)約工程投資、管理靈活;

(3)施工期不能影響原泵站及水閘的防洪排澇功能;

(4)充分利用原有施工條件和施工場地;

(5)建筑物布置應結合城市遠景規(guī)劃布局，兼顧近期各方面需求。

1 站址選擇

西海咀泵站擴建工程的任務是與原西海咀泵站、原西海咀水閘共同作用，將內(nèi)河涌(屏山河)的水抽排到外江(陳村水道)，解決區(qū)域內(nèi)防洪排澇問題。為滿足西海咀泵站擴建工程任務要求，及時排凈澇水，將擴建工程布置在原泵站站址附近，緊靠外江(承泄區(qū))，這樣的布置經(jīng)濟、有利。

原西海咀水閘及西海咀泵站自西向東依次布置在屏山河與陳村水道交匯口，水閘及泵站出水口均垂直陳村水道水流向。水閘西側(cè)為林地、園地等，地勢平坦、開闊;原泵站東側(cè)布置有變電所。

根據(jù)該部位地形、地質(zhì)條件及現(xiàn)有建筑物布置情況，西海咀泵站擴建工程可供選擇位置有:原泵站部位(原站址)和水閘西側(cè)園、林地部位(西站址)。

1.1 原站址方案

若采用原站址方案，只有將擴建的泵站布置在原泵站出水口下游堤外側(cè)。該方案主要優(yōu)點有:對防洪堤影響較小，征地移民費用較低。主要缺點有:①泵站主泵房布置在堤外側(cè)臨近外江，防洪(潮)及地基要求較高，土建及基礎處理工程量較大。②泵站擴建施工期影響原泵站及水閘的正常運行。③對原泵站及水閘出水建筑物影響較大，需增加原有建筑物的安全穩(wěn)定措施。

1.2 西站址方案

西海咀水閘西側(cè)為林地、園地等，地勢平坦、開闊，有利于擴建后的泵站布置。站址選擇在該部位具有以下優(yōu)點:

(1)總體布置協(xié)調(diào)、運行管理方便。

(2)可合理布置施工圍堰和施工場地。

(3)擴建泵站建設期間原水閘及泵站可以保持正常運行，防潮排澇均不受影響。

(4)泵站正向進水，水流條件好，有利于機組平穩(wěn)運行。

不利條件是征地費用相對較高。

綜合考慮兩方案總體布置、地質(zhì)條件、水流條件、工程量、施工及運行條件等方面因素，推薦西站址方案。

2 工程布置設計

由于泵站機組揚程較低，單機流量較大，進水管道、機組的尺寸較大，機組對泵房基礎的整體性和穩(wěn)定性要求較高，故采用抗浮、抗滑和結構整體性、對地基條件適應性均較好的塊基型泵房。

采用的堤后式泵房方案具有如下優(yōu)點:

(1)工程站址地段內(nèi)，堤頂寬度小，且堤頂有交通要求，采用堤后式泵站可不改變原有大堤的交通布置，泵站廠區(qū)交通與堤頂交通分離，有利改善泵站的運行及管理環(huán)境;

(2)主泵房不直接擋水，可在汛前完成主要建筑物的混凝土澆筑及堤身碾壓回填，不需設置外江高水圍堰，施工費用相對較低。

(3)堤后式泵房較堤身式泵房更遠離主河道，淤泥層深度相對較淺，基礎處理工程量相對較小。

(4)建筑物的地下輪廓線設計條件較好，有利于地基的滲流穩(wěn)定，提高泵站及堤身的安全度。

根據(jù)選定的站址、泵站布置型式及機組臺數(shù)等確定具體布置如下:西海咀泵站擴建工程裝機4 臺630 kW 機組，共裝機2 520 kW。工程布置在原西海咀水閘西側(cè)，屏山河左岸，采用堤后式泵房布置型式，主要建筑物由引水渠、清污檢修橋、進水前池、泵房及副廠房、出水箱涵、防洪閘等組成。

2.1 引水渠

引水渠位于橫埂河與泵站前池之間，軸線長99.00 m，渠道進口寬度78.60 m，渠道末端寬度25.00 m。設計渠底高程為－1.50 m。堤頂高程為2.50 m。為使引水渠中水流盡量平順地進入前池，并盡量減少引水渠的工程量，設計渠道軸線采用R150 m 和R50 m 的兩段圓弧與前池平順連接，并在引水渠末端設置5.00 m長的直線連接段。為使水流平順和結構美觀，引水渠橫斷面采用矩形結構，擋水墻采用鋼筋混凝土懸臂式擋墻。墻頂高程2.50 m，底板頂面高程－1.50 m。渠底采用M7.5漿砌石砌護，引水渠末端5 m 護底采用C25 混凝土結構，兼作檢修進水池時的鋪蓋。護底與清污檢修橋底板及兩側(cè)擋墻底板之間設置止水紫銅片防滲。

2.2 清污檢修橋

清污檢修橋為鋼筋混凝土整體式結構，順水流方向總長12.00 m，總寬26.60 m，共分5 孔，單孔凈寬4.16 m，總凈寬20.80 m，中墩厚1.00 m，邊墩厚0.80 m，墩頂高程2.70 m;底板厚0.80 m，底板頂面高程－1.50 m。橋板為簡支實心板，板寬6.00 m。橋板上游側(cè)布置清污機，共5 臺，選用GH－4100 型回轉(zhuǎn)式格柵除污機，并配備PD800 型皮帶輸送機，泵站運行時清污機撈上的垃圾直接落到皮帶機上，然后輸送到一端的垃圾箱后集中運走。在橋板下游側(cè)設檢修門槽，用以檢修進水前池和進水流道。

2.3 進水前池

進水前池連接引水渠與進水流道，以改善水流流態(tài)和調(diào)蓄水體。進水前池順水流方向長15 m，首端寬度25 m，底板頂面高程－1.50 m;末端寬度23 m，底板頂面高程－4.00 m。進水前池底板為鋼筋混凝土結構，厚0.50 m，池底高程－1.50～－4.00 m。進水前池兩側(cè)為鋼筋混凝土扶壁式擋墻，墻底板面高程為－1.50～－4.00 m，頂高程2.50 m。

2.4 主泵房及副廠房

2.4.1 進水流道

西海咀泵站擴建工程共布置4 臺機組，水泵選用1600ZLQ9－3.3 型 立式軸 流泵，配套電 機為TL630－24/1730 型同步電動機。考慮到本泵站為排澇泵站，年利用小時數(shù)低，經(jīng)比較，此次設計采用鐘形進水流道。根據(jù)地形地基條件、選定的水泵機組特性及進水池最低運行水位并考慮一定的汽蝕裕量，確定水泵安裝基準面高程為－2.00 m。

設計進水流道凈寬為5.00 m，進口上緣高程為－1.60 m，底板為平底板，高程為－4.00 m，在進水喇叭口下設導水錐。在每孔進水流道上游側(cè)均布置有攔污柵槽及檢修閘門槽，單孔凈寬5 m，并設4 扇攔污柵和一扇檢修閘門(水泵檢修時用)。

2.4.2 主泵房

主泵房結構型式采用塊基型結構，主泵房由機組段和安裝檢修段組成。泵房至下而上分別由進水流道層、水泵層、聯(lián)軸層和電機層組成。主泵房長31.50 m，2.5 m高程以下泵房寬17.00 m;2.5 m高程以上泵房寬13.00 m。在內(nèi)河側(cè)2.5 m高程處設檢修閘工作平臺，寬4.00 m。電機層以上的廠房平面尺寸為31.50 m×13.00 m，總建筑面積409.5 m2。

進水流道層底板頂面高程為－4.00 m，底板厚1.00 m，流道凈寬5.00 m，共設4 個進水流道，流道之間中墩厚1.00 m，邊墩厚1.00 m。在進水流道的首端設一道攔污柵，攔污柵后設檢修閘門槽。進水流道層的下游側(cè)設有集水廊道，機組檢修時的排水及滲漏水均可匯集到集水廊道，通過集水廊道排至集水井，由排水泵定時排走。

水泵層底板頂面高程－1.00 m，安裝4 臺1600ZLQ9－3.3型水泵，另布置有水系統(tǒng)等主機輔助設備。為便于檢修人員進出集水廊道，在該層兩端地面分別設有0.80 m×0.80 m的進人孔。

聯(lián)軸層地面高程2.00 m，水泵和電機的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器在該層連接。聯(lián)軸層設有工作橋，作為工作人員巡視檢修水泵的通道。

電機層樓面高程6.30 m，屋頂高程17.70 m。該層安裝有4 臺TL630－24/1730 型電機，樓面布置有電氣柜等，電機層上空設有LDA－10t 型電動單梁吊車，軌頂高程15.30 m。為便于設備的垂直運輸，在電機層樓板上設有一個1.50 m ×3.00 m的吊物孔直達水泵層。從電機層可直接通到副廠房二層的中控室和安裝檢修場。水泵層、聯(lián)軸層、電機層通過設置在泵房西端上游側(cè)及安裝場的樓梯相連通。

安裝檢修場位于機組段西側(cè)，分3 層。底層底板高程－4.00 m，與集水廊道聯(lián)成一體;中間層地面高程－1.00 m，主要用于布置檢修排水泵及檢修閘門;上層為安裝檢修場，地面高程6.30 m，在面向外河側(cè)布置進廠大門，與堤頂公路相通，是設備進出泵房的主要通道。安裝檢修場與機組段為整體結構，不分縫。

2.4.3 副廠房

副廠房布置在主泵房的東側(cè)，結構上與泵房分離，共分3 層，單層建筑平面尺寸為16.50 m ×13.00 m。底層為高低壓配電室，主要布置有高壓室、低壓室和變壓器室，地面高程2.80 m;中間層主要布置中控室，地面高程7.50 m，通過中控室可直接監(jiān)控機組運行情況，并通過隔音透明玻璃窗可直視電機層，在面向外河側(cè)布置有進出副廠房的大門，直通堤頂公路;上層為泵站運行管理層，樓面高程12.60 m，設有會議室、值班室和衛(wèi)生間等。由于副廠房外地面標高為2.50～5.20 m，為保證廠內(nèi)防滲防潮，對地面以下的副廠房內(nèi)墻采用水泥防滲結晶材料進行處理，外墻采用改性瀝青防水卷材進行處理。

2.5 出水箱涵

水泵出水方式一般有直管式出水和虹吸式出水。直管式出水流道的設計、施工比較簡單，且運行簡單、可靠，投資較省。虹吸式出水流道的技術要求較高，設計、施工比較復雜，該工程選擇直管式出水流道，管線布置為下降式。

出水流道進口設5.00 m 長漸變段，由直徑1.8 m的圓形斷面變?yōu)殚L方形斷面，漸變段以后流道寬5.00 m，高1.80 m。流道底高程由1.65 m下降為－1.30 m，出口上緣高程為0.50 m。流道底板和頂板厚度均為0.50 m，4 條流道為一整體鋼筋混凝土結構，為4 孔箱涵，中墩厚1.00 m，邊墻厚0.50 m，整個箱涵寬24.00 m。

2.6 防洪閘

在出水流道的外河側(cè)設防洪閘和斷流拍門，防洪閘順水流方向長7.00 m，單孔凈寬5.00 m，共4孔，防洪閘總寬為25.00 m，閘底板高程為－1.30 m，閘頂高程為5.20 m，與大堤防浪墻頂同高。閘頂以上設啟閉機剛架，上設啟閉機房，啟閉機房平面尺寸為25.00 m ×4.60 m，建筑面積115 m2。啟閉機工作平臺高程9.70 m。為減小拍門寬度，在防洪閘外側(cè)每孔中部設隔墩，拍門孔口尺寸2.25 m×1.80 m，共8 扇，泵站出水流道出口處平均流速為1.08 m/s，小于1.50 m/s。

2.7 出水渠

防洪閘通過出水渠與外河主河道連接，出水渠長25.00 m，前段為擴散段，長15.00 m，梯形斷面，渠底寬度由23.00 m擴散到30.00 m，出水渠以外疏浚即可。因泵站出水為淹沒出流，且出口速度不大，其下游水深可滿足淹沒水躍的要求，無需另設消能工。但由于泵站尾水渠位于淤泥質(zhì)粉砂基礎上，抗沖刷能力較差，因此在出水口后仍設置一定長度的護坦、海漫及護岸保護:擴散段采取0.50 m厚混凝土結構護底，其下游長10.00 m范圍內(nèi)采用0.80 m厚鋼絲石籠護底。出水渠兩岸15.00 m長擴散段采用0.50 m厚漿砌石護坡，以外采用拋石護坡。

3 結 語

通過綜合分析地質(zhì)條件、水流條件、工程量、施工及運行條件等各種因素，對西海咀擴建泵站的站址進行選擇，并對工程布置進行了細致研究，滿足了各項功能要求，目前泵站已經(jīng)正式投入運行，為解決廣州市鐘村鎮(zhèn)特別是廣州南站區(qū)域的排澇問題發(fā)揮了關鍵作用，社會效益顯著，對區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展將起到很大的促進作用。