論文導(dǎo)讀:：取水頭部。設(shè)計(jì)采用新型雙排拉森鋼板樁圍堰。
0 概述
福建省龍海市取水泵站一期擴(kuò)建工程是在原8.0萬m3/d規(guī)模的基礎(chǔ)上擴(kuò)建，擴(kuò)建規(guī)模12.0萬m3/d，建成后泵站總規(guī)模達(dá)20.0萬m3/d，項(xiàng)目總投資1618萬元。該取水泵站是該市唯一的集中供水取水工程，事關(guān)30萬人民生活及生產(chǎn)用水，特別強(qiáng)調(diào)其安全性，對設(shè)計(jì)要求很高。
1 取水頭部
1.1 取水頭部保護(hù)壩
一期工程采用分建式河床式虹吸管取水構(gòu)筑物，取水頭部采用垂直向下喇叭管，擴(kuò)建工程仍采用相同的形式。取水頭部沒有保護(hù)措施，洪水期間存在易受漂浮物撞擊威脅的問題，因此設(shè)計(jì)對取水頭部用素混凝土壩進(jìn)行保護(hù)，通過格柵進(jìn)水，過柵流速0.4m/s。取水頭部保護(hù)壩大部分是水下工程，常水位為4.20m，設(shè)計(jì)壩頂高程4.70m。常水位時(shí)水下深度達(dá)9.2m，基礎(chǔ)采用DN800灌注樁，深度18.0m，持力層為粗砂或卵石層。灌注樁采用沖擊成孔，泥漿護(hù)壁施工工藝?yán)摪鍢�，�?gòu)筑物體量大，施工難道大。
該泵站一直在運(yùn)行，是該市唯一的集中供水取水點(diǎn)，不允許在擴(kuò)建工程施工時(shí)停水，且下游約1km處即為九龍江北溪供水?dāng)r河壩，上游2.4km為廈門市供水取水口，圍堰工程應(yīng)考慮可清除的施工方案。工程通常采用的土石圍堰及簡易施工便道無法滿足要求，設(shè)計(jì)采用新型雙排拉森鋼板樁圍堰。拉森鋼板樁具有得強(qiáng)度高、重量輕、能有效防水、能重復(fù)利用、 施工便捷、無需養(yǎng)護(hù)、能有效縮短工程建設(shè)工期等優(yōu)點(diǎn)特別適用于此類情況。工程采用分兩段施工，鋼管腳手架支撐架設(shè)平臺(tái)的施工方案，很好地解決了施工期間不間斷取水的問題。根據(jù)九龍江該河段有通航要求的特殊情況，施工前后均根據(jù)航運(yùn)部門要求設(shè)計(jì)了警示標(biāo)志。
1.2 虹吸管
取水管可采用自流管或虹吸管，本工程設(shè)計(jì)最低水位為2.50m，已建樁架標(biāo)高為2.70m，考慮進(jìn)水口上緣在最低水位下的淹沒深度，如為自流管樁架標(biāo)高更是不能滿足要求。為了充分利用已建樁架，節(jié)約工程造價(jià)和降低施工難度，最后按DN1200虹吸管設(shè)計(jì)。
已建樁架是按照2×DN1000承載力建造，DN1200虹吸管安裝于現(xiàn)狀預(yù)留DN1000的樁架上，設(shè)計(jì)重點(diǎn)是校核樁架的承載力。
按最不利的滿水情況考慮，管外徑1.22m，壁厚12mm，每米管道及水自重標(biāo)準(zhǔn)值Gk為14.78KN/m。樁架間距5.5m，樁架橫梁集中力標(biāo)準(zhǔn)值Fk為5.5Gk即82 KN，考慮鋼托架自重取85kN。按簡支梁計(jì)算，原梁底配筋A(yù)s為800mm2，滿足要求。
1.3 喇叭管取水頭部
取水頭部采用喇叭管取水頭部，DN1200鋼管能否自承喇叭管取水頭部也需校核。
樁架上管道中心線標(biāo)高至取水口底部高差為4.0m，該段長度鋼管及滿水荷載均由管道截面承擔(dān)，荷載為4.0Gk即60 KN。鋼管截面設(shè)計(jì)抗拉承載力為9786KN＞60 KN。經(jīng)校核滿足抗拉承載力要求，減少了取水頭部水下固定支撐，降低了施工難度和造價(jià)論文開題報(bào)告。
1.4 虹吸管閥門設(shè)置
虹吸管上進(jìn)水閥門的設(shè)置根據(jù)原水雜質(zhì)多的特點(diǎn)以及使用過程中出現(xiàn)的蝶閥關(guān)閉不嚴(yán)、閥體易損壞等不利的情況，采用新型的刀閘閥，刀閘閥具有對雜質(zhì)如塑料袋等提供緊密的關(guān)斷及具有在線維修等優(yōu)點(diǎn)，克服了蝶閥的缺點(diǎn)。
2 穿越防洪堤
虹吸管需穿越防洪堤段約18m，當(dāng)?shù)厮块T不允許對防洪堤進(jìn)行開挖，為保證虹吸管的順利施工又不影響防洪堤，只能采用非開挖施工。通過對福建市場調(diào)查，非開挖拉管施工單位具備DN1200施工設(shè)備及技術(shù)的在省內(nèi)只有一家且距工程所在地350km拉森鋼板樁，考慮到非開挖長度只有18m，大型設(shè)備的長途調(diào)用不經(jīng)濟(jì)不合理，設(shè)計(jì)采用頂管。頂管一般適用于埋深較大的管道，但本工程工作井深度淺僅2.90m，河道邊地質(zhì)條件差，可提供后背土壓力值有限，經(jīng)多次計(jì)算校核，采取后背土加固及管道減阻措施后達(dá)到計(jì)算要求。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-98），為滿足堤防滲流穩(wěn)定的要求，管道與堤防的接觸面應(yīng)進(jìn)行充填灌漿處理。為降低造價(jià)，因頂管接收井只起臨時(shí)接收作用，設(shè)計(jì)不采用頂管工作井的鋼筋混凝土形式，而采用磚砌井。
3 抽真空系統(tǒng)
一般的抽真空系統(tǒng)只對水泵泵殼和吸水管段抽真空，管徑小、長度短、空氣容積小，本設(shè)計(jì)是對長達(dá)210m的DN1200虹吸管進(jìn)行抽真空，抽真空流量大。
抽真空流量為25 m3/min，虹吸管充水時(shí)間采用15min；漏氣系數(shù)采用1.10。
設(shè)計(jì)分析一期工程虹吸管曾出現(xiàn)3～4h長時(shí)間無法形成真空最后導(dǎo)致無法引水的原因，將原鍍鋅真空吸水管改用氣密性最佳的鋼管，一期DN100抽真空管流速需達(dá)到50m/s才能達(dá)到抽真空流量，大大超過規(guī)范要求，此次設(shè)計(jì)按DN200，流速13.5m/s，原抽真空系統(tǒng)真空泵流量6.0m3/min也明顯偏小，此次設(shè)計(jì)真空泵為25.0m3/min，在抽真空系統(tǒng)中如此大流量的真空泵很少在實(shí)際中應(yīng)用。
4 吸水井
一期吸水井存在無法檢修清洗的問題，導(dǎo)致從建成至今未清洗，井底淤積嚴(yán)重，減小了吸水容積，影響泵站的運(yùn)行。此次設(shè)計(jì)將吸水井分為兩格，并留有0.30m沉泥空間，兩格間設(shè)置DN1000連通管連通，既滿足今后檢修的要求，又能滿足水泵吸水要求。吸水井與外江由DN1200虹吸管直接連通，為滿足防洪要求，設(shè)計(jì)采用加高吸水井以達(dá)到100年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)，消除了如采用密閉蓋板密封橡膠老化及今后管理中可能出現(xiàn)的安全隱患。
5 泵房
水泵采用自灌充水啟動(dòng)，運(yùn)行安全可靠。泵站的電耗是常年運(yùn)行成本的決定因素，水泵選用新型、高效、節(jié)能的水泵拉森鋼板樁，出水管選用一個(gè)多功能水泵控制閥代替止回閥和閘閥。多功能水泵控制閥具有速閉、緩閉、以及吸能腔三種良好的消除水錘措施，可免維護(hù)運(yùn)行，水頭損失小，達(dá)到最大的節(jié)能效果。
6 總平面布置
泵站周邊已無可擴(kuò)建用地，只能在原有的預(yù)留用地范圍內(nèi)進(jìn)行總平面布置。擴(kuò)建泵房離現(xiàn)狀機(jī)修房只有0.5m，此機(jī)修間實(shí)為馬崎泵站現(xiàn)有運(yùn)行的主要泵房，為不影響泵站取水，設(shè)計(jì)從總平面和結(jié)構(gòu)兩方面考慮解決方法。在總平面上將配電間調(diào)整靠近機(jī)修間，而不是半地下室的泵房；在結(jié)構(gòu)上對配電間采用外挑梁的方式，避免基坑開挖對機(jī)修間基礎(chǔ)的影響，保證在施工期間不間斷城市的供水。
7 自控系統(tǒng)
水泵自控通常按照水壓進(jìn)行變頻控制，此次設(shè)計(jì)對水泵根據(jù)超聲波流量計(jì)和壓力表反饋的流量和水壓變化復(fù)合環(huán)進(jìn)行控制，使其在滿足流量水壓要求情況下，達(dá)到節(jié)能效果。為了保證設(shè)備安全運(yùn)行，根據(jù)最低水位、虹吸管的吸水水頭、過格網(wǎng)水頭損失等確定吸水井水位設(shè)置起停泵水位進(jìn)行自控。對可能影響運(yùn)行檢修，均采用手電兩用控制方式。
8 結(jié)語
擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是如何處理好與已建工程的銜接問題，即充分利用已建設(shè)施，在保證已建工程正常運(yùn)行的前提下，降低工程造價(jià)，降低施工難度。本次設(shè)計(jì)將為今后相似工程的設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。
