緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了1篇流道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)分析，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！

為保障經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展,區(qū)域防洪、排澇等安全問題日益突出,泵站作為重要的排澇神器,形成高速水路,對有效提升區(qū)域防洪排澇能力具有無可替代的作用,也是提升改善區(qū)域河網(wǎng)水環(huán)境的重要手段。由于泵站規(guī)模、形式等的不同,泵站進(jìn)出水流道結(jié)構(gòu)形式也各不相同,設(shè)計(jì)、施工的難易程度亦不同。通過工程實(shí)例對大型潛水軸流泵站肘型流道的設(shè)計(jì)與施工工藝、特點(diǎn)難度等問題進(jìn)行了探討,提出切實(shí)可行的方案和措施,可為以后類似工程施工提供參考。

1工程概況

清水浦泵站位于浙江省寧波市鎮(zhèn)海區(qū)清排大河甬江出口處,泵站規(guī)模為75m3/s,布置5臺每臺15m3/s的潛水軸流泵組,潛水軸流泵葉輪直徑2150mm,設(shè)計(jì)揚(yáng)程2.04m,上游最低運(yùn)行水位0.2m,下游最低運(yùn)行水位0.93m,工程等別為Ⅱ等,屬大（2）型泵站,按200年一遇洪水（潮水）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。泵站由上游引河、攔污柵段、進(jìn)水池及交通橋段、主泵房和出水河道等建筑物組成,主泵房段包含進(jìn)水流道和出水流道。

2流道設(shè)計(jì)

泵站進(jìn)出水流道設(shè)計(jì)是泵站工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,進(jìn)出水流道形式應(yīng)結(jié)合進(jìn)出水池水位、泵站揚(yáng)程、流量、泵型、泵房布置等因素,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

2.1進(jìn)水流道設(shè)計(jì)

進(jìn)水流道設(shè)計(jì)的主要問題是要保證其出口流速和壓力分布比較均勻,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮進(jìn)水流道型線平順,沿程各斷面變化均勻合理,不能出現(xiàn)局部突變[1],在各種工況下流道內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生影響運(yùn)行穩(wěn)定的不利水流現(xiàn)象；進(jìn)口處斷面流速控制在0.8m/s~1.0m/s,以減少水力損失,為水泵運(yùn)行提供良好的水流條件；為防止進(jìn)口處水面產(chǎn)生漩渦,進(jìn)水流道進(jìn)口上緣應(yīng)淹沒在進(jìn)水池最低運(yùn)行水位以下至少0.5m；為減少地基土方開挖量和混凝土工程量,降低兩岸翼墻的高度,將進(jìn)水流道進(jìn)口段底板面向進(jìn)口方向上翹,即做成斜坡面形式,上翹角一般不大于12°,進(jìn)口段頂板仰角不大于302°。

2.2出水流道設(shè)計(jì)

出水流道布置對泵站的裝置效率影響較大,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮出水流道的型線變化要均勻,出口流速控制在1.5m/s以下,當(dāng)出口裝有拍門時(shí),出口流速控制在2.0m/s以下；大型泵站機(jī)組功率一般均較大,當(dāng)出水流道的水力損失增大時(shí),將使電能有較多的消耗,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將出水流道的出口上緣淹沒在出水池最低運(yùn)行水位以下0.3m~0.5m；斷流方式采用拍門斷流,為減小出口拍門的跨度,常在出口拍門處設(shè)置隔水墩,設(shè)計(jì)時(shí)要計(jì)算隔水墩起點(diǎn)位置與泵組中心線距離大于水泵出口直徑的2倍,在拍門后出水流道頂板處設(shè)置通氣孔,以減少水流脈動(dòng)壓力,泵組停機(jī)時(shí)可向流道內(nèi)補(bǔ)氣,避免流道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓,減少關(guān)閉拍門時(shí)的撞擊力,改善流道和拍門的工作條件[2]。

2.3工程實(shí)例

根據(jù)工程所在地場地小、低揚(yáng)程、大流量等特點(diǎn),綜合考慮水流條件、運(yùn)行維護(hù)條件、工程占地、施工條件和工程投資等5方面的因素,通過多方案比較確定潛水軸流泵方案,并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,結(jié)合三維水流數(shù)值模擬計(jì)算進(jìn)行流態(tài)分析和裝置模型試驗(yàn),選用南水北調(diào)天津同臺測試的“TJ04-ZL-07”水泵模型和目前國內(nèi)外廣泛采用的肘形進(jìn)水流道豎向井筒式結(jié)構(gòu),出水流道采用蝸殼出水形式。設(shè)計(jì)采用進(jìn)水流道長11.9m,進(jìn)口尺寸5.4m×3.85m（寬×高）,進(jìn)口底高程-6.544m,漸變至-6.970m,底板向進(jìn)口方向上翹角3.2°；進(jìn)口頂高程-2.164m,頂板最低處高程-4.282m,頂板向進(jìn)口方向上翹18°；主機(jī)段為豎向筒形結(jié)構(gòu),下部進(jìn)口處直徑2100mm,機(jī)組安裝處直徑3000mm,出口直徑為3600mm,機(jī)組吊物孔直徑3500mm,機(jī)組安裝中心高程-3.10m,蝸殼出水處底高程-0.745m,頂高程1.755m,進(jìn)水流道H/D=1.8（H為葉輪中心線到流道最低點(diǎn)距離；D為水泵葉輪直徑）；流道進(jìn)口布置檢修閘門孔,前沿底板頂面高程為-6.544m,檢修閘門后漸變至-6.970m,閘門孔口尺寸5.4m×3.85m（寬×高）。出水流道為變截面矩形流道,長16.1m,流道寬5.0m,流道底高程由-0.745m漸變至-1.87m,流道頂高程由1.755m漸變至0.63m。流道出口設(shè)拍門,每條流道設(shè)2扇,拍門尺寸2.0m×2.5m（寬×高）,控制出口流速為1.5m/s；拍門后設(shè)擋沙閘工作閘門,孔口寬5.8m,底坎頂面高程-2.30m,共布置5孔。各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)均滿足《泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定要求,見圖1。

3肘形流道施工

3.1胎膜制作

從圖1可知,本工程進(jìn)水流道為變截面肘形異型曲面,保證流道內(nèi)表面光滑順暢、過水面線形流暢、不出現(xiàn)跑模等缺陷是胎膜制作的關(guān)鍵?？紤]到鋼質(zhì)模板是專為本工程流道量身定制,周轉(zhuǎn)或在其他工程上應(yīng)用的概率比較低,且一次性制作費(fèi)用較高,而木制模板既可在加工廠同時(shí)制作多個(gè)胎模,相比鋼模又可降低一次性投入成本,經(jīng)比較采用木制模板。（1）制作切面骨架。為確保模板制作的精度,沿流道中心軸線劃分成31個(gè)切面,見圖2,計(jì)算確定每個(gè)切面的形狀、尺寸和內(nèi)支撐結(jié)構(gòu),然后按照切面尺寸在工作臺上進(jìn)行放樣,根據(jù)放樣制作外龍骨和傘架式內(nèi)支撐結(jié)構(gòu),每個(gè)切面制作成一榀骨架單元。（2）拼裝骨架。計(jì)算出每榀骨架的三維坐標(biāo),待所有骨架單元制作完成后,按照坐標(biāo)位置在立面上進(jìn)行拼裝,形成流道整體骨架。（3）面層模板制作。流道骨架拼裝完成、尺寸復(fù)核和內(nèi)支撐體系檢查無誤后,在骨架外表面覆蓋一層面層木模板,面層模板拼接要求接縫緊密、平整,對局部接縫不平整的進(jìn)行打磨處理,所有接縫均采用雙面膠和膩?zhàn)犹钇?以防漏漿。

3.2胎膜安裝

流道胎膜的精準(zhǔn)定位與抗浮是安裝的關(guān)鍵,安裝前應(yīng)先在已經(jīng)澆筑完成的底板上用全站儀精確測量出流道的縱軸線和垂直軸線的位置,整體流道胎膜由加工廠轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場后,采用汽車吊吊裝就位,汽車吊起重能力應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)范的要求?？垢×?yīng)通過計(jì)算確定,依據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》（SL677-2014）附錄A的有關(guān)規(guī)定,新澆混凝土的浮托力應(yīng)由試驗(yàn)確定,當(dāng)沒有試驗(yàn)資料時(shí),可采用模板受浮面水平投影面積每平方米承受浮托力15kN估算新澆混凝土對模板的浮托力,根據(jù)浮托力和模板的自重計(jì)算抗浮鋼筋的規(guī)格、數(shù)量,并事先預(yù)埋于鋼筋混凝土底板中,待底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),對模板進(jìn)行全面的抗浮加固,必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐鋲褐亍?

3.3流道混凝土澆筑

泵站5臺泵組成一列式布置,分設(shè)二塊底板,每塊底板分別布置2臺泵組和3臺泵組,每塊底板上的2個(gè)或3個(gè)流道必須同時(shí)澆筑。混凝土應(yīng)分層對稱均勻上升澆筑,分層厚度應(yīng)控制在振搗棒工作長度的1.25倍以內(nèi),上層混凝土應(yīng)在下層混凝土初凝前入倉澆筑,并將振搗棒插入下層混凝土50mm左右；控制上升速率和間歇時(shí)間,一般控制在30cm/h~40cm/h內(nèi)；肘形流道的底部四周存在著三角區(qū)域,該區(qū)域會因振搗不當(dāng)而形成蜂窩麻面,應(yīng)選擇等強(qiáng)度細(xì)骨料流動(dòng)性好的混凝土,采用直徑小的振搗棒充分振搗,以確保三角區(qū)的混凝土質(zhì)量。

3.4質(zhì)量控制

（1）施工前應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際編制專項(xiàng)施工方案,履行審批手續(xù),必要時(shí)應(yīng)組織專家進(jìn)行論證。（2）模板及支撐體系應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗(yàn)算,防止混凝土澆筑過程發(fā)生變形,以保證澆筑后流道結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸、高程等符合設(shè)計(jì)要求。（3）混凝土澆筑時(shí)應(yīng)按一定厚度、次序、方向分層進(jìn)行,且澆筑層面應(yīng)保持平整。在澆筑流道傾斜面頂板混凝土?xí)r,應(yīng)從低處開始澆筑,薄層對稱均勻上升,澆筑面應(yīng)保持水平。（4）混凝土澆筑應(yīng)保持連續(xù)性,允許間歇時(shí)間應(yīng)通過試驗(yàn)確定,并不超過90min；流道一次性澆筑成形,減少了施工縫和分層澆筑施工的錯(cuò)臺現(xiàn)象的發(fā)生概率。（5）混凝土澆筑完成后12h內(nèi)要及時(shí)覆蓋,并灑水養(yǎng)護(hù),混凝土表面應(yīng)保持濕潤保溫,混凝土內(nèi)外溫度差不超過20℃。（6）流道內(nèi)承重模板與支撐體系應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可拆除。（1）變多次多層澆筑為一次澆筑成形,有效防止了混凝土的永久缺陷。常規(guī)流道大體積混凝土澆筑都采用多次多層澆筑工藝,容易形成永久性的施工縫,上下分層立模澆筑也易產(chǎn)生混凝土錯(cuò)臺現(xiàn)象,后期施工縫灌漿和表面修補(bǔ)難度較大,一次性澆筑成形有效避免了施工縫和錯(cuò)臺現(xiàn)象的發(fā)生,整體性和表觀質(zhì)量較好。（2）采用木質(zhì)模板工藝,有效降低了制模成本。每個(gè)泵站的流道結(jié)構(gòu)各不相同,存在較大的差異,采用定制鋼模板重復(fù)利用的幾率較低,且一次性投入成本高,而木模板采用常規(guī)材料,取材方便,用作龍骨的材料可回收利用,制安成本較鋼質(zhì)定型模板低。（3）采用整體胎膜,有效縮短了工期。肘形流道胎膜可提前在加工廠內(nèi)制作完成,運(yùn)至現(xiàn)場吊裝就位即可,無需在現(xiàn)場拼裝,減少了施工工序,節(jié)約了資源,工期比原計(jì)劃提前2個(gè)月。（4）整體胎膜制作,考量木工的工藝技術(shù)水平。由于流道是肘形的異形曲面,從胎膜放樣、龍骨制作與組裝、表面模板包封成形,到現(xiàn)場安裝就位,需要木工必須具備基本的理論知識和空間概念、高超的技藝、精心細(xì)致的工作態(tài)度。

4結(jié)語

（1）對于低揚(yáng)程、大流量,且揚(yáng)程變幅較大的泵站工程,在水流條件滿足泵站運(yùn)行要求的情況下,潛水軸流泵具有工程占地面積小、泵組安裝方便、流道短、運(yùn)行維護(hù)便利、施工進(jìn)度快、投資少的特點(diǎn),優(yōu)于其他形式的泵組。（2）鋼模為本工程特制,在其他工程上利用幾率低,一次性制作成本高,木模相比鋼模成本較低,材料可重復(fù)利用,對異形曲面流道的適應(yīng)性好,制作工藝要求高。（3）流道內(nèi)壁為清水混凝土,模板制安、澆筑工藝和后期養(yǎng)護(hù)是確保流道型線和表觀質(zhì)量的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]楊彬.水利工程泵站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及流道優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].建筑與裝飾,2020（22）:4.

[2]付寧波.水利樞紐工程泵站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與流道設(shè)計(jì)淺析[J].陜西水利,2019（9）:132-134,137

作者：陳惠達(dá) 單位：浙江艮威水利建設(shè)有限公司