景電二期大型泵站改造項目地質評價及出水塔設計

摘 要：本文以景電二期總干十、十一泵站為例對景電二期大型泵站更新改建項目工程地質條件進行評價，并對出水塔及出水池進行設計，旨在為后期項目改造工程的順利實施提供理論依據(jù)。

關鍵詞：景電二期;大型泵站;地質評價;出水塔;出水池

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.058

1 改建建筑物工程地質條件及評價

1.1 總干十泵站

十泵站位于紅墩子北東5km的松山溝出山口段左岸，距九泵約2km，距十一泵約3km，附近有公路相通，交通便利?？偢墒谜静捎醚娱L壓力管道、取消出水塔、新建出水池。十泵站處于長嶺山東麓山前侵蝕剝蝕丘陵區(qū)，探坑未揭穿覆蓋層。工程區(qū)地層巖性主要為下更新統(tǒng)（plQ1）棕紅色～桔黃色碎石砂、含礫中粗砂、中細砂;次為全新統(tǒng)（plQ4）洪積砂壤土。

（1）砂壤土（plQ4）：土黃色，疏松，植物根孔多發(fā)育。（2）碎石砂（plQ1）：棕紅色～桔黃色，結構密實，深部泥鈣質半膠結。砂為中粗砂。（3）含礫中、粗砂（plQ1）：棕紅色～桔黃色，結構密實，常見交錯層理，深部也有半膠結，較堅硬，在渡槽左側擬建線路附近布設探坑4個，取樣4組進行了室內物理力學性質試驗，其中在TK1～TK3取樣為砂碎石，TK4取樣為中砂。

TK1～TK2探坑取樣為砂碎石，曲率系數(shù)為0.4～1.1;混合堆積密度1.37～1.68g/cm3，混合緊密密度1.74～1.89g/cm3，天然密度1.56～1.78g/cm3，孔隙比0.577～0.927，相對密度0.51～0.57，比重2.64～2.68。

TK3～TK4探坑取樣為含礫中砂，曲率系數(shù)為1.1;混合堆積密度1.42g/cm3，混合緊密密度1.78g/cm3，天然密度1.62g/cm3，孔隙比0.852，相對密度0.61，比重2.63。

建議：變形模量25～30MPa，砼與砂摩擦系數(shù)0.30～0.35。建議清除上層砂壤土及下部結構松散的碎石砂層，建筑物基礎須置于較密實的碎石砂層上。

1.2 總干十一泵站改建建筑物工程地質條件及評價

工程區(qū)處于山前剝蝕殘丘向北的漫水灘附近斜坡地帶，地面高程1705～1738m。在工程區(qū)發(fā)育一沖溝，溝內干枯，僅在暴雨季節(jié)有流水。溝道由西南向東北斜穿引水渡槽，寬2～7m，深0.5～1.5m，溝道彎曲，溝底平坦，堆積松散砂層，含少量礫石。據(jù)探坑揭示，工程區(qū)主要地層巖性為第四系下更新統(tǒng)（Q1）淺紅～棕黃色的砂碎石。

（1）砂碎石（plQ1）：淺紅-桔紅色砂碎石，結構中密～密實。（2）砂壤土（plQ4）：灰黃色，疏松，夾礫石，厚度0.5～1m，具大孔隙，可見植物根系及蟲孔。（3）粉砂土（plQ4）：灰黃色，松散，以粉粒和砂粒為主，粘粒含量極低，為沖溝附近新近堆積物。

2 出水塔及出水池設計

總干八至十三泵站出水管道的配機配管調整，匯總管直徑及根數(shù)均有變化，各級泵站出水塔及出水池均需拆除重建?？紤]出水塔施工難度大、工期長、投資高，如果原址重建，只能在灌溉停水期施工，但施工時間受灌溉期影響較大，只能在灌溉停水期施工。由于出水塔施工難度大，必然不能在如此短的時間內完成拆除重建工作量，將會嚴重影響灌區(qū)的正常灌溉，因此本次改建結合總干八至十一泵站出水管道、出水塔、連接渡槽的布置情況，對于出水管道及連接渡槽比較長的總干八泵站、總干九泵站仍采用異地重建出水塔的方案，對于出水管道及連接渡槽比較短的總干十泵站、總干十一泵站調整為拆除出水塔及連接渡槽、異地重建出水池的方案?？偢墒?、十三泵站為出水池拆除重建方案。

2.1 總干八泵站出水塔改造

原設計出水塔內徑為7.5m，塔內設有4根壓力管道，分別為3根直徑1.7m，1根1.2m。本次設計由于管道流量加大，管道直徑改為3根1.8m和1根1.6m。因此新建出水塔內徑根據(jù)出水管的布置及檢修要求，內徑設計為7.7m。池高由改造后的特征水位及超高確定。經(jīng)計算及考慮長期運行經(jīng)驗出水塔：加大水位為1644.87m，超高取0.85m。新建出水塔位于舊出水塔順水流向左側17m處。

2.2 總干九泵站出水塔改造

原設計出水塔內徑為7.5m，塔內設有4根壓力管道，分別為2根直徑1.7m，2根1.4m。本次設計由于管道流量加大，管道直徑改為2根1.8m和2根1.6m。因此新建出水塔內徑根據(jù)出水管的布置及檢修要求，內徑設計為7.7m。池高由改造后的特征水位及超高確定。經(jīng)計算及考慮長期運行經(jīng)驗出水塔：加大水位為1672.51m，超高取0.85m。新建出水塔位于舊出水塔順水流向左側15.5m處。

2.3 總干十、十一泵站出水塔改出水池

本次改造拆除總干十、十一泵站出水塔、新建出水池位于原渡槽末端與渠道連接，基礎坐落在砂礫巖上。為C25鋼筋混凝土整體結構，由底板、側墻、前墻組成。出水池與漸變段、漸變段與渠道，均設有伸縮縫。側墻兩側回填碎石土，填土高程與出水池頂同高。

（1）出水管中心線高程確定。出水池底部高程低于渠道底部高程，考慮冬灌后池內積水，容易發(fā)生凍脹，對混凝土的耐久性產(chǎn)生不利影響。因此設計池底與渠底同高來確定管中心線高程。為了防止池中泥沙或雜物等淤塞出水口，及便于施工和出口拍門的安裝，壓力管道出口下緣至池底的距離采用P=0.2cm。則管中心高程為：池底高程+P+管道半徑。

（2）出水池長L的確定采用淹沒射流理論進行計算：

（3）出水池的寬度。出水池的寬度，主要是從兩方面考慮：一方面保證兩相鄰水管的出口水流不互相干擾，兩管中心線的距離?。?.5～2.0）D出口，即可滿足。其次是考慮預應力鋼筋混凝土管施工和安裝檢修的需要，綜合考慮選擇兩管中心距為3.2m，邊管出口邊緣至邊墻的凈距，取0.5D出口。

出水池高由改造后的渠道特征水位及超高確定。

作者簡介：談守瑋（1988-），男，甘肅景泰人，本科，助理工程師，主要從事水利工程管理維護工作。