嘉定区南翔镇走马塘调水泵闸在有限地形空间的结构布置

摘要：嘉定区南翔镇创模黑臭河道整治调水泵闸工程位于周边位置非常狭窄的走马塘上，是南翔镇进行水资源调度、促进平原地区水体循环、改善区域水质的重要途径，本文主要介绍了该泵闸在有限地形空间上进行结构布置的的设计，以便给类似工程一定的参考与借鉴。

关键词：调水泵闸双向潜水贯流泵有限地形空间施工作业面基坑围护

0. 前言

嘉定区南翔镇走马塘泵闸工程位于走马塘距中槎浦河口处，该泵闸的建设将提高南翔核心区水系水动力，改善水质，形成完整的生态水系景观。该泵闸在选址初期，考虑到河道南侧为主要交通道路丰翔公路，北侧为上海宝翔机械有限公司厂区，现场结构布置空间非常狭窄，且南侧有10m左右高压电线杆，南岸距现状河口约7m处有三个窨井，分别为中国移动公司和中国联通公司的电缆检修井，下有电缆线路沿河道布置。施工作业面非常有限，为泵闸的结构布置带来一定的难度。同时考虑到该地区位于南翔镇核心地块，也要兼顾一定的景观要求。因此，本工程的结构布置对于该泵闸的功能性、景观性及可实施性极为重要。

1. 工程概况及规模简介

走马塘规划断面为复式断面：河底宽8m，河底高程0.5m，边坡比1：2.5，折点高程2.5m，河口宽18m，陆域控制宽度为2×6m，用地总宽度为30m。

本次工程设计主要内容为：

（1）新建双向排水排水泵站一座，排水流量为5m3/s，采用两台设计流量为2.5m3/s的潜水贯流泵，设计净扬程0.3m；

（2）新建节制闸一座，口门净宽6m，闸底槛高程0.50m。

（3）配套建设泵闸管理区。

2. 合理的泵型及闸门形式的选择

走马塘泵闸使用的泵型必须满足的技术要求为：双向泵；泵站扬程较低；工作净扬程为0.30m；在此范围内泵组应安全稳定运行；配套电机功率不超载；并尽可能优化水力设计，减少水力损失；尽量减少厂房的体量，并能满足一定的景观要求。因此采用水力性能好，整个流道平顺，泵站装置效率最，泵站流道较短，泵组结构布置紧凑，适合用于扬程在2m以下的特低扬程泵站中的双向潜水贯流泵。节制闸工作闸门的门型比选主要考虑以下几方面因素：闸门必须满足使用功能要求，即满足防洪、排涝等要求；闸门必须满足景观要求，尽量减少或者避免启闭机房的建设，并与周围环境相协调；闸门要满足保洁船通航功能。设计采用顶升式平面钢闸门，将液压启闭机布置在闸门两侧闸墩内，顶升闸门，结构布置简单，无高排架，无需在顶部设置启闭机房，上部空间通透，平面空间占地少，能够通行当地小型保洁船只。

3. 紧凑的泵室设计

泵房是装置主机组辅机及其电气设备的建筑物，是整个泵站工程的主体。合理的设计泵房，对空间布置，工程投资，保证安全和经济运行管理的等方面有重要意义。本工程泵房设计包括：泵房结构类型的选定泵房内部布置形式和各部尺寸的拟定以及各部分构件的结构设计。

本工程采用上海地区双向贯流泵常用的干室型泵房，在考虑纵横向水泵间距等自身要求外，考虑检修及运行管理方便的要求：泵室上部不设厂房，泵房高度采用与室外地面齐平4.20m。泵室顶面采用整体板梁结构，预留吊物孔、进人孔、工作闸门孔及检修闸门孔等，为防止暴雨期间自预留孔洞缝隙向泵室内渗水，在泵室顶部形成一定的坡度，在坡底处修建一个集水窨井，快速收集暴雨，并排入河道。上海地区在小型泵室内部垂直交通通常采用简易的钢筋爬梯或者采用钢梯，两者均存在一定的弊端，前者上下极为不方便，并存在一定的安全隐患；后者虽然进出方便，但是造价高，钢梯容易生锈腐蚀，后期防腐处理造价也高，本次设计在有限的泵室空间内部，在泵房两台泵体之间内部设置紧凑钢筋混凝土楼梯，不仅方便管理检修人员的交通，造价低，日常维护简单，受到管理人员的一致好评。

另外，考虑到本工程场地狭小，泵房结构需要考虑预留场地供汽车起重机等设备进出，闸室段整体布置偏向河道北岸，这样南岸可以形成一定的空间，检修及吊装车辆的进出与回转，具体布置见图1。根据选定的泵型特点，水泵最大检修重量，内侧水泵距离边墩外侧的距离，闸门自重，闸门中心距离边墩外侧最大距离，选定QY35k汽车起重机，满足起吊力臂12m，最大起重力矩为900kN•m的要求。设计场地也满足在起吊方法得当的情况下，不碰触两岸电线杆。

闸室设计：节制闸口门净宽6m，启门柱位于闸室中部，高度满足闸门开启后底部高程不低于4.50m的最低通航要求，闸门关闭时，上部结构仅有两个启门柱，上部视野通透，最大程度上减少了对周边环境的影响。

4. 齐全的管理房及电气房布置

本工程周边为厂区及交通干道，厂区围墙距离河口2~3m，交通道路红线距离河口6~9m，且有电线杆，没有空间布置单独的管理房及电气房。为扩大管理区面积，以便车辆、起重机等进出管理维修有足够的回转空间，因此，将管理房与电气房结合布置在外河消力池上，总建筑面积仅128 m2，管理房经过合理布置，内设置柴油发电机室、高压控制室、低压控制室、中控室、值班室、会议室等房间，基本满足业主要求的所有功能。管理房采用框架柱结构直接修建在钢筋混凝土坞式结构边墙及导流墙上，梁底高程满足4.50m最低通航要求。建筑结构充分考虑了管理的方便性，朝西的超大窗口，可方便的看到水闸开启及运行情况，多数房间均有开阔的视野，明亮的采光及良好的景观。管理房外部设置台阶，方便进出入。管理房因为与电气房结合布置，室内设计材料均采用不燃性和难燃性材料，控制室及中控室等采用架空抗静电复合地板，其余房间地面采用防滑地砖地面，墙面采用涂料，并在外河侧设置悬挑板，作为逃生通道等。该建筑虽然总面积狭小，但是通过合理的布局，几乎满足了大型泵站管理、消防、休息能所有的功能要求。管理房平面布置图见图2。

. 适宜的基坑维护

本工程基坑最大开挖深度为5.2米，基坑宽度21米，根据《上海市基坑工程设计规程》（GBJ08-61-97）中有关规定，该基坑为三级基坑。根据本工程实际情况及施工特点，采用适合狭窄作业面的钻孔灌注桩加钢管支撑的围护形式，桩后设置防渗结构。结构形式如下：

北岸临近上海宝翔机械有限公司厂区围墙，场地较南岸开阔，基坑支护选用灌注桩加水泥搅拌桩防渗的结构形式。本工程灌注桩桩径取0.6m，桩净间距取200mm。设计桩有效长度取14m，桩顶伸入冠梁0.5m，砼等级为C30。水泥搅拌桩防渗设计：由于场地受限，选桩径0.7m单排搭接水泥搅拌桩，桩间搭接30cm，设计有效长度10m。灌注桩与防渗体净间距15cm，桩顶浇筑钢筋砼冠梁。

南岸靠近丰翔路，且距离现有岸边3m左右有10kv高压线紧邻围护结构，没有足够的水泥搅拌桩施工空间，因此防渗结构采用旋喷桩：旋喷桩桩径0.8m，桩间搭接30cm，长度10m。

两岸基坑围护结构在冠梁处设置钢管内撑，支撑间距取4m。由于基坑跨度较大，在钢管撑中间打设一排立柱支撑。立柱支撑泥面以下采用直径0.6m灌注桩，泥面以上采用钢格构柱。灌注桩桩底高程-10.00m，桩顶高程为主体底板向下0.5m，上部为格构柱，与底板之间为柔性连接：底板浇筑前，将伸入底板里的格构柱用油毛毡包裹，浇筑底板时预留出格构柱所在孔洞，待拆撑后将预留孔洞中的格构柱割除，再回填二期混凝土。这种结构可以防止底板沉降造成灌注桩对底板的集中荷载，有利于底板的整体结构稳定。

6 结语

嘉定区南翔镇创模黑臭河道整治调水泵闸工程在2009年8月开工，2010年5月投入运行，运行期间，南翔镇地区的河道水质得到了有效的改善，原来黑臭的河水重新成为鱼虾的家园，为南翔镇的环境改善起到了积极的作用，也给南翔镇迎接2010年上海世博会的召开起到了锦上添花的作用。该工程水工建筑物设计具有一定的创新性，合理性工程管理区布置紧凑，值得大家借鉴。

注：文章内的图表及公式请到PDF格式下查看