13.2 泵站建筑物

条文说明

13.2.1 泵站主要建筑物是泵站更新改造的重点之一。根据现行行业标准《泵站安全鉴定规程》SL316的规定，建筑物安全类别分为四类，需对经安全鉴定评定为三类、四类的建筑物进行加固改造或拆除重建。
    （1）20世纪80年代及以前建造的泵站，上部结构多为砖混或框架结构，损坏比较严重，而下部多为水工钢筋混凝土结构，损坏相对较轻，在制定更新改造方案时，可考虑将泵房上部结构拆除重建，而对下部钢筋混凝土结构进行加固处理。
    （2）对出现严重不均匀沉陷的泵房基础，进行改造往往比较困难，而且处理起来也较复杂。经论证，如基础处理难度较大或不经济，对设备的安装和运行带来安全隐患的泵房建筑物，在制定更新改造方案时可考虑将其拆除重建。
    （3）评定为四类的建筑物，要求是拆除重建。
13.2.2 20世纪80年代以前建造的泵站，泵房布置不够合理，部分存在渗透破坏、不均匀沉降、建筑结构损坏、噪声超标、耐火等级不够、安全及警示设施不全等问题，故本条规定泵房布置、防渗排水、稳定、变形、地基处理、建筑结构、噪声控制标准、耐火等级、安全及警示设施等要按本标准第7章的有关规定进行设计，以保证泵房改造后能满足安全运行的要求。
    1 泵站基础处理前，首先应探明地基的地质情况，对基础承载力不足，出现不均匀沉陷的泵房，结合沉陷观测资料，判断沉陷是否稳定，对沉陷未稳定的基础处理，根据已探明的地质情况，采取相应的地基处理方法；沉陷已接近稳定的基础处理，一般是处理底板与边墙的裂缝或加厚底板等。混凝土表面碳化应检测混凝土表面碳化深度，清除碳化层，重新浇筑补强混凝土。
    2 渗透破坏对泵站安全影响较大，特别是建于粉砂土地基上的泵站，由于防渗设计不当、施工质量不好或规划数据的改变，导致渗透破坏的现象时有发生。改造时，首先应根据泵站现场调查分析和现场安全检测结果，分析渗透破坏的类型和成因；其次依据渗流控制原则和具体的工程地质条件，选择经济合理的修复加固措施；为保证除险加固效果，需要对所选择的工程措施进行比选，并按选择的工程措施进行除险加固工程设计和施工，以达到消除渗透破坏的目的。
    3 以前建造的泵站，泵房尺寸偏小、空间较为窄小，且开关柜多为分散布置在机组旁，或集中布置在泵房一端，使泵房内设备布置显得零乱、拥挤，设备的安全间距也达不到要求。为满足安全运行以及设备安装和维护的要求，将高压、低压开关柜及辅助设备集中布置于辅机房，便于管理和维护，并结合泵站计算机监控系统的建设，增建或改造辅机房是必要的。对于增建或改造辅机房后引起的荷载变化，将导致泵房的附加沉降和应力变化，因此，要对泵房的结构强度、基地应力、不均匀沉降等进行验算，不满足规范规定的，应采取相应措施。
13.2.3 对于已经建成的多泥沙水源泵站，当取水口出现脱流时，应结合规划成果，分析取水口的位置选择是否适当。弯道取水应选择在凹岸的稳定河段。对宽浅河段，应采取防沙治导措施。
    闸前淤积与取水建筑物的布置形式有关，一些泵站将进水闸前缘布置成向前突出的雁翅形，该形式闸前不产生回流，是防止闸前淤积较成功的形式；在闸前设拦沙的潜水叠梁也是拦底沙的有力措施，但每条叠梁的高度不宜过大，且应设有效的止水，否则进沙量仍然严重。此外，在进水闸前的河床上开挖拦沙坑槽，既可加大闸前水深，有利于潜水叠梁取表层水，又可使进闸水流的泥沙预沉，但拦沙坑槽的泥沙需要用机械定期清除。
    在取水防沙效果不佳、不能满足工程要求的情况下，应设沉沙池，进一步减轻前池、进水池的淤积和水泵的磨损。沉沙池的类型有辐射式、平流式、斜板斜管式、斜板与平流组合式、湖泊式、条渠淤灌式以及螺旋流排沙漏斗等，沉沙池泥沙清除可采用机械清淤、水力清淤、异重流浓缩排沙等方式。
13.2.4 本条对进水建筑物的更新改造做出规定。
    1 引渠是泵站进水的重要组成部分，它在前池进口处的水流状况直接影响水泵进水流态的好坏。本标准第8.1.1条规定，引渠在前池进口之前的直线长度不宜小于渠道水面宽的8倍。一些大中型泵站，为了减少挖压土地和节省投资，将泵站布置成侧向进水，其引水长度达不到设计规范规定的要求，造成前池和进水池中水流紊乱，泵房边侧机组运行不稳定，严重时水泵产生空化、振动，效率降低，同时引渠和前池及进水池内泥沙大量淤积，进一步恶化水泵进水条件。对有此问题的引渠，更新改造时在引渠末端加设导流设施，可保证水流进入前池后，有比较均匀的流速分布。
    2 前池、进水池的形状和尺寸不合理时，不仅增加水头损失，而且容易在池中产生回流、漩涡和环流，使水泵效率下降，严重时使机组产生振动和噪声。另外，不良的水力条件还会引起前池、进水池的冲刷和淤积。应按本标准第8.2节的有关规定，采取导流、整流，或合理改造前池、进水池的形状和各部分尺寸等措施，消除前池、进水池的回流、漩涡和环流，采用组合式控涡设施消减导流墩尾部的次生漩涡，使池中具有良好的流态。在对不合理的前池、进水池进行改造之前，宜进行三维数值模拟计算分析或水工模型试验，以选择科学合理的改造方案。
    4 泵站进水建筑物的淤积现象比较普遍，有的淤积高达1m以上，严重影响机组的安全和正常运行。因此，更新改造时，应清除进水建筑物的所有淤积，并对损坏部分进行加固、维修。
13.2.5 本条对出水建筑物的更新改造做出规定。
    1 造成虹吸式泵站出水流道断裂有多种原因，如地基发生不均匀沉陷、流道结构强度达不到要求、有的流道上部为堤顶公路过重载车辆等。因此，虹吸式泵站出水流道断裂后，应分析原因，有针对性地采取改造措施。
    5 出水池（压力水箱）主要起汇流、稳流和防冲作用。对于原出水池（压力水箱）不合理的形式和尺寸，应进行技术改造。在进行改造设计时，可改变出水池（压力水箱）的形式和尺寸、管口的出流方向或在池中加设导流墩。
    出流形式对能耗的影响不可低估，对不合理的出流形式应进行技术经济比较后，确定合理的改造方案。
    出水池受水流冲刷和磨损，会使混凝土严重剥落、钢筋外露，应将破坏面凿毛、清洗后修补加固；严重损坏或不符合水流条件的，应拆除重建。
    6 泵站出水渠或泄水渠出现严重冲刷是较普遍存在的问题，其主要原因是防冲设施的设计水位、流量组合与实际运行的水位流量不相适应所造成。当出现冲刷破坏时，应对破损部位进行修复、加固或拆除重建。
    7 出水建筑物的淤积现象比较普遍，特别是沿海、沿江河的，淤积更为严重，严重影响泵站正常运行。因此，更新改造时，应清除出水建筑物的所有淤积，并对损坏部分进行加固、维修。
13.2.6 本条对存在渗透破坏或发生异常沉降、倾斜、滑移等问题的进水池底板、翼墙的改造做出规定。
    1 进出水池地基出现渗透破坏时，其处理原则参见本标准条文说明第13.2.2条第2款。
    2 泵站进出水侧翼墙发生异常沉降、倾斜、滑移的，多数是由于原设计时未查明软弱地基或填料土的物理力学性质，导致设计处理方案不符合实际。因此，在进行复核计算时，按安全检测所测定的地基土和填料土的物理力学性质指标，对翼墙的稳定性与地基整体稳定性进行复核计算十分重要。
    翼墙在水压力、扬压力、土压力以及土重、自重等荷载作用下稳定的破坏形式有下沉破坏、滑动破坏、浅层或深层地基的剪切破坏。此外，还可能由于墙前地基受到表面水流的冲刷或墙基遭受渗流的潜蚀而失去稳定，改造时应根据地基土和填料土的基本工程性质、翼墙稳定破坏的形式，采取相应的工程措施进行修复、加固或拆除重建。
13.2.7 裂缝修补应考虑修补工艺、修补时间，并确定合适的修补材料。在确定修补方案前，应查明裂缝形成原因、裂缝性质和危害程度，并考虑对周围环境的影响。泵站混凝土构件裂缝修补一般有以下几种方法：
    （1）表面修补法。一般在构件表面涂抹水泥砂浆、丙乳砂浆、环氧砂浆等，适用于承载力对裂缝无影响或表面稳定裂缝的处理。
    （2）充填法。沿构件裂缝凿一条V形或U形槽，槽内嵌入水泥砂浆或环氧砂浆等刚性材料，或填灌聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等柔性材料，适用于独立的裂缝、宽度较大的裂缝处理。
    （3）灌浆法。用压力设备将浆材压入构件的裂缝及内部缺陷内，起到补强加固、防渗堵漏，并恢复结构构件整体性的作用，适用于对结构整体有影响及有防水、防渗要求的深层裂缝及内部缺陷的修补。
    （4）锚固法。跨裂缝斜埋一定数量锚筋，适用于开裂部位配筋量不足，构件抗弯强度不够时的修补，多用于底板裂缝修补。
    （5）粘钢法。用建筑胶粘剂将钢板或钢带粘贴在构件表面，适用于混凝土承受荷载能力不足的结构修补，多用于梁柱裂缝的修补。
    （6）加大截面法。在构件的外面包裹一定厚度的混凝土或钢筋混凝土，适用于不具备粘钢法和锚固法施工条件时，才考虑用加大截面法。