荷湖水利工程電排站防滲排水布置與施工技術(shù)

袁德輝

(江西省贛西土木工程勘測設(shè)計院，江西 宜春 336000)

1 工程概況

現(xiàn)狀荷湖電排站位于贛西肖江堤，藥都大橋下游400.0 m處，為閘站結(jié)合布置，將堤內(nèi)澇水排入贛江；荷湖電排站為1臺機組，機組裝機容量為55 kW，設(shè)計排澇流量為0.55 m3/s，泵房底板頂高程為24.45 m，水泵層高程為26.05 m，電機層高程為29.05 m，穿堤箱涵出口底板頂高程為24.45 m?，F(xiàn)狀荷湖電排站于2006年興建，承擔(dān)著荷湖村的排澇任務(wù)。由于樟樹市港城一體化項目建設(shè)，港區(qū)原有的水系基本全部破壞，保護對象發(fā)生重大改變，根據(jù)華藍(lán)設(shè)計集團提供的樟樹市規(guī)劃院確認(rèn)的《關(guān)于荷湖雨水泵站設(shè)計流量的說明》，港城一體化項目建設(shè)后，荷湖電排站設(shè)計流量為12.30 m3/s，現(xiàn)狀電排站排澇能力遠(yuǎn)不滿足排澇要求[1]。

2 荷湖水利工程電排站防滲排水布置

2.1 設(shè)計基本資料

2.1.1 主要特征水位

根據(jù)水文計算成果，荷湖電排站特征水位詳見表1。

2.1.2 工程地質(zhì)

工程區(qū)主要地貌類型為河流沖積地貌單元，其中漫灘及沖積階地分布于贛江兩岸，地勢較平坦，地形開闊，由全新統(tǒng)沖積層組成，地面標(biāo)高23.58～33.64 m，最大高差10.06 m，總體地形為南高北低[2]。贛江在區(qū)內(nèi)總體走向為南西～北東，河道順直。區(qū)內(nèi)出露地層主要由第四系全新統(tǒng)覆蓋層及下第三系古新統(tǒng)新余群臨江組砂巖組成。

2.2 工程等別和標(biāo)準(zhǔn)

2.2.1 工程等別及建筑物級別

根據(jù)泵站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計流量50.00～10.00 m3/s，裝機功率為中型，荷湖電排站設(shè)計流量12.30 m3/s，裝機功率1.68 MW，由此明確泵站等別是Ⅲ等，中等規(guī)模，其主要、次要建筑等級分別是3級、4級，臨時建筑等級是5級。根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)，穿堤、排水口建筑防洪標(biāo)準(zhǔn)，不得低于堤防標(biāo)準(zhǔn)。本工程荷湖電排站位于贛西肖江堤，贛西肖江堤為Ⅳ級堤防，防洪水位為20 a一遇設(shè)計水位。根據(jù)泵站設(shè)計要求，其防洪標(biāo)準(zhǔn)30 a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)100 a一遇。電排站項目等別及建筑級別詳見表2。

表2 電排站工程建筑物級別劃分

2.2.2 建筑物合理使用年限及耐久性

根據(jù)《水利水電工程合理使用年限及耐久性設(shè)計規(guī)范》(SL 654—2014)規(guī)定，樟樹市荷湖電排站重建工程等別為Ⅲ等，工程使用年限為50年，主要建筑物年限為50年，閘門年限為30年。

工程區(qū)位于淡水水位變化區(qū)。根據(jù)環(huán)境水質(zhì)分析成果表明，地下水在一定程度上能夠腐蝕混凝土；對鋼存在輕微的腐蝕，根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境類別為三類。針對配筋混凝土，其強度不能低于C25，最高水膠比0.5，最大Cl-含量0.2%。素混凝土的強度等級按≥C15考慮。保證結(jié)構(gòu)耐久性的必要的設(shè)計、構(gòu)造等要求，應(yīng)在施工圖設(shè)計階段提出相應(yīng)要求。

2.3 工程總體布置

2.3.1 電排站軸線選擇

根據(jù)工程現(xiàn)狀，現(xiàn)狀電排站年久失修，無法正常使用，排澇能力不足，不能滿足排澇要求，本次設(shè)計擬對兩處電排站進行重建。重建后，泵站設(shè)計排澇流量12.30 m3/s，設(shè)計揚程8.88 m，其流量較高，揚程較高，參考其他相似類型泵站經(jīng)驗，泵站選用混流泵。

根據(jù)現(xiàn)狀地形條件及港區(qū)建筑物的布置，現(xiàn)狀電排站電排功能基本喪失，但仍能實現(xiàn)自排，本次考慮施工期導(dǎo)流問題，并結(jié)合業(yè)主建議，對現(xiàn)狀電排站進行保留，后期由業(yè)主自行處理，重建電排站位于老站附近。根據(jù)港區(qū)建筑物的布置，緊靠老站下游即為規(guī)劃路，寬約24.00 m，方向為垂直贛西肖江堤，平行電排站，此處無法布置新站，老站上游為空曠地，綜合各方面因素，本次重建后電排站布置于老站上游35.00 m處。重建后荷湖電排站由進水閘、前池、泵房、連接段、壓力箱涵、自排閘、穿堤箱涵、防洪閘，以及出口消能設(shè)施組成，工程呈“一”字排列，軸線垂直于贛西肖江堤。

2.3.2 電排站裝機臺數(shù)選擇

在選定立式混流泵泵型的基礎(chǔ)上，對電排站裝機臺數(shù)進行方案比選。根據(jù)設(shè)計流量并參考其他已建類似工程經(jīng)驗，裝機臺數(shù)選擇4臺、6臺、8臺機組方案進行比較。臺數(shù)越少時，所需泵房空間越小，相應(yīng)的土建工程量小，但單機容量大，需要的水力機械以及配套的電氣設(shè)備造價更高，單機設(shè)計排澇流量大，運行不夠靈活。臺數(shù)越多時，所需泵房空間越大，相應(yīng)的土建工程量加大，雖然單機容量變小了，但由于臺數(shù)增加，總的水力機械及電氣設(shè)備造價仍然會很高。根據(jù)方案比較，本階段選定荷湖電排站安裝6臺機組，基本選定900HLB-9型立式混流泵、配套電機為YL450-10型10 kV高壓異步電機，單機功率為280 kW，總裝機容量1680 kW。

2.3.3 工程總體布置

荷湖電排站站址選定在老站上游35.00 m處，總體布置按堤后式建站。根據(jù)工程實際情況，荷湖電排站為閘站結(jié)合型式，選擇的泵型為立式混流泵。根據(jù)泵型情況、設(shè)計揚程以及設(shè)計排澇流量，荷湖電排站選擇6臺立式混流泵900HLB-9(-3°)型設(shè)計方案，其主要布置的建筑物包括：進水閘、泵房、壓力水箱、防洪閘、消力池，以及出水渠等。泵站采用正向進水正向出水方式。相應(yīng)的閘基防滲長度計算如式(1)：

L=C×ΔH

(1)

式中：L為防滲長度，m；ΔH為上下游水位差，m；C為徑流系數(shù)。

3 電排站防滲排水施工技術(shù)

3.1 施工導(dǎo)流

當(dāng)開展防滲排水作業(yè)時，應(yīng)該采取導(dǎo)流圍堰。泵房位置基坑地層包括粗、細(xì)砂層，基于此進入風(fēng)化殘積土，通過專業(yè)分析，透水層深度能夠?qū)崿F(xiàn)30.00 m[3]。對基坑開展防滲處理期間，一般選擇噴射灌漿和攪拌樁相融合的方法。值得一提的是，防洪閘位置基坑的深度，要適當(dāng)淺一點，滲透壓力也應(yīng)該小一點，施工方法和基坑防滲差不多。最后，通過水泥攪拌樁的方法，施工者應(yīng)該優(yōu)化防滲效果，想要增加對基坑的滲徑，應(yīng)該在內(nèi)河涌施工圍堰修筑，進而銜接渠的首端。

3.2 基坑開挖

在結(jié)束施工導(dǎo)流之后，應(yīng)該開挖基坑，一般可以分成多種基坑開挖，比如泵房及水閘基坑開挖。在基坑開挖期間，應(yīng)該使用反鏟挖掘機。若作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜，應(yīng)該事先勘查施工區(qū)域，設(shè)計合理的開挖方案，保證施工進度與質(zhì)量高效完成。

3.3 高壓擺噴樁施工

在開展基坑開挖施工之后，要求施工者能對泵房基坑開展四周圍封，通常情況下會采取高壓擺噴樁施工技術(shù)。在開展施工前，要求施工者先開展圍井試驗，防止在作業(yè)中發(fā)生意外。其次，在結(jié)束圍井試驗之后，進入正式作業(yè)環(huán)節(jié)時，要求施工者有效清除覆蓋層，保證現(xiàn)場沒有樹根、石頭。若在作業(yè)區(qū)域上方存在高壓線，則應(yīng)該精準(zhǔn)估計其高度，要確保凈空距離超過20.00 m，方可保證后續(xù)作業(yè)正常開展。在正式作業(yè)期間，在借助回轉(zhuǎn)鉆鉆孔結(jié)束之后，還應(yīng)該選用泥漿材料來處理護壁。與此同時，在開展鉆孔作業(yè)時，應(yīng)該提高鉆機平穩(wěn)性，還應(yīng)該考慮增加鉆具長度及強度。在鉆孔期間，針對鉆桿以及粗徑鉆，應(yīng)該加以注意二者的垂直角度，要確保偏差低于5%；還應(yīng)該根據(jù)荷湖水利工程特點與要求，嚴(yán)控鉆內(nèi)偏斜率，確保其低于1%。

3.4 鋼筋混凝土施工

(1)混凝土施工。在防滲排水作業(yè)中，主要使用商品混凝土，同時借助管道泵來輸送。施工中，還應(yīng)該對混凝土開展密實振搗操作，直至表面形成泛漿。當(dāng)開展密實振搗時，應(yīng)科學(xué)控制間距，通常在40 cm左右為宜；建議選擇梅花形振搗法，具體實踐中此種方法的效果更好。此外，還應(yīng)該加以注意變截面位置的改變，施工中禁止發(fā)生施工縫。

(2)模板施工技術(shù)。在曲面模板施工作業(yè)中，常常會使用木模板。如果斷面是規(guī)則平面，那么應(yīng)該選擇鋼模板。并且，在模板施工期間，應(yīng)該加固提高其穩(wěn)定性。在結(jié)束澆筑作業(yè)之后，還應(yīng)該嚴(yán)控各類結(jié)構(gòu)參數(shù)，保證達(dá)到設(shè)計要求及規(guī)定。施工者要能從根本處重視此問題，當(dāng)選取材料時，優(yōu)先考慮高性能材料。在開展模板施工期間，還應(yīng)該注意光潔度，保證縫隙可以充分結(jié)合。在具體施工作業(yè)中，不能發(fā)生漏漿問題[4]。

(3)鋼筋施工技術(shù)。在開展鋼筋施工中，應(yīng)該使用分類法來劃分鋼筋，根據(jù)其型號大小來堆放，不得隨意堆放。在運輸與保存鋼筋材料時，應(yīng)落實好防水，切實防止出現(xiàn)銹蝕情況。若場地不允許，要對其露天堆放時，先于底部設(shè)置墊層，并且要通過防雨篷布遮蓋，后續(xù)利用時，要先利用這些材料。在鋼筋安裝期間，要全面根據(jù)圖紙來安裝，加以注意安裝次序，對于不同層的鋼筋，要充分控制搭接長度，把鋼筋綁扎好。

3.5 土方填筑施工

開展土方填筑作業(yè)，涉及多項施工內(nèi)容，如內(nèi)外圍堰、廠區(qū)回填。

在開展土方填筑施工期間，常常會采取分層回填方法，同時要把其夯實。在此期間，離不開機械的輔助，所使用的土料都要源于土料場，土料主要是亞黏土，其水分含量要接近于最佳含水量。在開展填筑前，應(yīng)該有效清除土方表面的雜物，比如垃圾、草皮，同時要把淤泥質(zhì)軟土挖掉，加固底土。正式填筑時，要確保鋪筑厚度低于0.3 m。

4 結(jié) 論

荷湖電排站的防滲排水布置和施工技術(shù)舉措，確保了項目建設(shè)的正常開展，保證了電排站功能的正常使用。區(qū)域內(nèi)排水系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化，地面蓄水、協(xié)調(diào)能力顯著增強，排洪排澇功效得以保證，工程措施科學(xué)，效果突出。