资源描述
中华人民共和国国标
泵 站 设 计 规 范
Design code for pumping station
GB/T 50265-97
主编部门:中华人民共和国水利部
批准部门:中华人民共和国建设部
施行日期:1997年9月1日1997年9月1日
1 总 则
1.0.1 为统一泵站设计原则,保证泵站设计质量,使泵站工程技术先进、安全可靠、经济合量、运营管理以便,制定本规范。
1.0.2 本规范合用于新建、扩建或改建大、中型灌溉、排水及工业、城乡供水泵站设计。
1.0.3 泵站设计应广泛收集和整顿基本资料。基本资料应通过度析鉴事实上,精确可靠,满足设计规定。
1.0.4 泵站设计应吸取实践经验,进行必要科学实验,节约能源,积极采用新技术、新材料、新设备和新工艺。
1.0.5 泵站设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行关于原则、规范规定。
2 泵站级别划分
2.0.1 泵站规模,应依照流域或地区规划所规定任务,以近期目的为主,并考虑远景发展规定,综合分析拟定。
2.0.2 灌溉、排水泵站应依照装机流量与装机功率分等,其等别应按表2.0.2拟定。
表2.0.2 灌溉、排水泵站分等指标
泵站等别
泵站规模
分 等 指 标
装机流量(m3/s)
装机功率(104kW)
Ⅰ
大(1)型
≥200
≥3
Ⅱ
小(2)型
200~50
3~1
Ⅲ
中型
50~10
1~0.1
Ⅳ
小(1)型
10~2
0.1~0.01
Ⅴ
小(2)型
<2
<0.01
注:(1)装机流量、装机功率系指单站指标,且涉及备用机组在内;
(2)由多级或多座泵站联合构成泵站工程等别,可按其整个系统分等指标拟定;
(3)当泵站按分等指标分离两个不同等别时,应以其中高等别为准。
2.0.3 对工业、城乡供水泵站等别划分,应依照供水对象、供水规模和重量性拟定。
2.0.4 直接挡洪堤身式泵站,其等别应不低于防洪堤工程等别。
2.0.5 泵站建筑物应依照泵站所属等别及其在泵站中作用和重要性分级,其级别应按表2.0.5拟定。
表2.0.5 泵站建筑物级别划分
泵站等别
永久性建筑物级别
暂时性建筑物级别
重要建筑物
次要建筑物
Ⅰ
1
3
4
Ⅱ
2
3
4
Ⅲ
3
4
5
Ⅳ
4
5
5
Ⅴ
5
5
-
注:(1)永久性建筑物系指泵站运营期间使用建筑物,依照其重要性分为重要建筑物和次要建筑物。重要建筑物系指失事后导致灾害或严重影响泵站使用建筑物,如泵房,进水闸,引渠,进、出水池,出水管道和变电设施等;次要建筑物系指失事后不致导致灾害或对泵站使用影响不大并易于修复建筑物,如挡土墙、导水墙和护岸等。
(2)暂时性建筑物系指泵站施工期间使用建筑物,如导流建筑物、施工围堰等。
2.0.6 对位置特别重要泵站,其重要建筑物失事后将导致重大损失,或站址地质条件特别复杂,或采用实践经验较少新型构造者,通过论证后可提高其级别。
3 泵站重要设计参数
3.1 防洪原则
3.1.1 泵站建筑物防洪原则应按表3.1.1拟定。
表3.1.1 泵站建筑物防洪原则
泵站建筑物
级别
洪水重现期(年)
设 计
校 核
1
100
300
2
50
200
3
30
100
4
20
50
5
10
20
注:修建在河流、湖泊或平原水库边堤身式泵站,其建筑物防洪原则不应低于堤坝既有防洪原则。
3.1.2 对于受潮汐影响泵站,其挡潮水位重现期应依照工程级别,结合历史最高潮水位,按表3.1.1规定设计原则拟定。
3.2 设计流量
3.2.1 灌溉泵站设计流量应依照设计灌水率、灌溉面积、渠系水运用系数及灌区内调蓄容积等综合分析计算拟定。
3.2.2 排水泵站排涝设计流量及其过程线,可依照排涝原则、排涝方式、排涝面积及调蓄容积等综合分析计算拟定。 排水泵站排渍设计流量可依照地下水排水模数与排水面积计算拟定。
3.2.3 供水泵站设计流量应依照供水对象用水量原则拟定。
3.3 特性水位
3.3.1 灌溉泵站进水池水位应按下列规定采用:
3.3.1.1 防洪水位:按本规范3.1.1规定拟定。
3.3.1.2 设计水位:从河流、湖泊或水库取水时,取历年灌溉期水源保证率为85%~95%日平均或旬平均水位:从渠道取水时,取渠道通过设计流量时水位。
3.3.1.3 最高运营水位:从河流、湖泊取水时,取重现期5~一遇洪水日平均水位;从库取水时,依照水库调蓄性能论证拟定;从渠道取水时,取渠道通过加大流量时水位。
3.3.1.4 最低运营水位:从河流、湖泊或水库取水时,取历年灌溉期水源保证率为95%~97%最低日平均水位;从渠道取水时,取渠道通过单泵流量时水位。
受潮汐影响泵站,其最低运营水位取历年灌溉期水源保证率为95%~97%日最低潮水位。
3.3.1.5 平均水位:从河流、湖泊或水库取水时,取灌溉期近年日平均水位;从渠道取水时,取渠道通过平均流量时水位。
3.3.1.6 上述水位均应扣除从取水口至进水池水力损失。从河床不稳定河道取水时,尚应考虑河床变化影响,方可作为进水池相应特性水位。
3.3.2 灌溉泵站出水池水位应按下列规定采用:
3.3.2.1 最高水位:当出水池接输水河道时,取输水河道校核洪水位;当出水池接输水渠道时,取与泵站最大流量相应水位。
3.3.2.2 设计水位:取按灌溉设计流量和灌区控制高程规定推算到出水池水位。
3.3.2.3 最高运营水位:取与泵站加大流量相应水位。
3.3.2.4 最低运营水位:取与泵站单泵流量相应水位;有通航规定输水河道,取最低通航水位。
3.3.2.5 平均水位:取灌溉期近年日平均水位。
3.3.3 排水泵站进水池水位应按下列规定采用:
3.3.3.1 最高水位:取排水区建站后重现期10~一遇内涝水位。
3.3.3.2 设计水位:取由排水区设计排涝水位推算到站前水位;对有集中调蓄区或与内排站联合运营泵站,取由调蓄区设计水位或内排出站出水池设计水位推算到站前水位。
3.3.3.3 最高运营水位:取按排水区容许最高涝水位规定推算到站前水位;对有集中调蓄区或与内排站联合运营泵站,取由调蓄区最高调蓄水位或内排站出水池最高运营水位推算到站前水位。
3.3.3.4 最低运营水位:取按减少地下水埋深或调蓄区容许最低水位规定推算到站前水位。
3.3.3.5 平均水位:取与设计水位相似水位。
3.3.4 排水泵站出水池水位应按下列规定采用:
3.3.4.1 防洪水位:按本规范表3.1.1规定拟定。
3.3.4.2 设计水痊:取承泄区重现期5~一遇洪水3~5日平均水位。
当承泄区为感潮河段时,取重现期5~一遇3~5日平均潮水位。
对特别重要排水泵站,可恰当提高排涝原则。
3.3.4.3 最高运营水位:当承泄区水位变化幅度较小,水泵在设计洪水位能正常运营时,取设计洪水位。当承泄区水位变化幅度较大时,取重现期10~一遇洪水3~5日平均水位。
当承泄区为感潮河段时,取重现期10~一遇3~5日平均潮水位。
对特别重要排水泵站,可恰当提高排涝原则。
3.3.4.4 最低运营水位:取承泄区历年排水期最低水位或最低潮水位平均值。
3.3.4.5 平均水位:取承泄区排水期近年日平均水位或近年日平均潮水位。
3.3.5 供水泵站进水池水位应按下列规定采用:
3.3.5.1 防洪水位:按本规范表3.1.1规定拟定。
3.3.5.2 设计水位:从河流、湖泊或水库取水时,取水源保证率为95%~97%日平均或旬平均水位;从渠道取水时,取渠道通过设计流量时水位。
3.3.5.3 最高运营水位:从河流、湖泊取水时,取重现期10~一遇洪水日平均水位;从水库取水时,依照水库调蓄性能论证拟定;从渠道取水时,取渠道通过加大流量时水位。
3.3.5.4 最低运营水位:从河流、湖泊或水库取水时,取水源保证率为97%~99%最低日平均水位;从渠道取水时,取渠道通过单泵流量时水位。
3.3.5.5 平均水位:从河流、湖泊或水库取水时,取近年日平均水位;从渠道取水时,取渠道通过平均流量时水位。
3.3.5.6 上述水位均应扣除从取水口至进水池水力损失。从河床不稳定河道取水时,尚应考虑河床变化影响,方可作为进水池相应特性水位。
3.3.6 供水泵站出水池水位应按下列规定采用:
3.3.6.1 最高水位:取输水渠道校核水位。
3.3.6.2 设计水位:取与泵站设计流量相应水位。
3.3.6.3 最高运营水位:取与泵站加大流量相应水位。
3.3.6.4 最低运营水位:取与泵站单泵流量相应水位。
3.3.6.5 平均水位:取输水渠道通过平均流量时水位。
3.3.7 灌排结合泵站特性水位,可依照本规范3.3.1~3.3.4规定进行综合分析拟定。
3.4 特性扬程
3.4.1 设计扬程:应按泵站进、出水池设计水位差,并计入水力损失拟定。
在设计扬程下,应满足泵站设计流量规定。
3.4.2 平均扬程:可按(3.4.2)式计算加权平均净扬程,并计入水力损失拟定;或按泵站进、出水池平均水位差,并计入水力损失拟定。
H=ΣHiQiti/ΣQiti i (3.4.2)
式中 H——加权平均净扬程(m);
Hi——第i时段泵站进、出水池运营水位差(m);
Qi——第i时段泵站提水流量(m3/s);
ti——第i时段历时(d)。
在平均扬程下,水泵应在高效区工作。
3.4.3 最高扬程:应按泵站出水池最高运营水位与进水池最低运营水位之差,并计入水力损失拟定。
3.4.4 最低扬程:应按泵站进水池最高运营水位与出水池最低运营水位之差,并计入水力损失拟定。
4 站址选取
4.1 普通规定
4.1.1 泵站站址应依照流域(地区)治理或城乡建设总体规划、泵站规模、运营特点和综合运用规定,考虑地形、地质、水源或承泄区、电源、枢纽布置、对外交通、占地、拆迁、施工、管理等因素以及扩建也许性,经技术经济比较选定。
4.1.2 山丘区泵站站址宜选取在地形开阔、岸坡适当、有助于工程布置地点。
4.1.3 泵站站址宜选取在岩土坚实、抗渗性能良好天然地基上,不应设在大和活动性断裂构造带以及其他不良地质地段。
选取站址时,如遇淤泥、流沙、湿陷性黄土、膨胀土等地基,应慎重研究拟定基本类型和地基解决办法。
4.2 不同类型泵站站址选取
4.2.1 由河流、湖泊、渠道取水灌溉泵站,其站址应选取在有助于控制提水灌溉范畴,使输水系统布置比较经济地点。
灌溉泵站取水口应选取在主流稳定靠岸,能保证引水,有助于防洪、防沙、防冰及防污河段;否则,应采用相应办法。由潮汐河道取水灌溉泵站取水口,还应符合淡水水源充沛、水质适当灌溉规定。
4.2.2 直接从水库取水灌溉泵站,其站址应依照灌区与水库相对位置和水库水位变化状况,研究论证库区或坝后取水技术可靠性和经济合理性,选取在岸坡稳定、接近灌区、取水以便、少受泥沙淤积影响地点。
4.2.3 排水泵站站址应选取在排水区地势低洼、能汇集排水区涝水,且接近承泄区地点。
排水泵站出水口不适当设在迎溜、岸崩或淤积严重河段。
4.2.4 灌排结合泵站站址,应依照有助于外水内引和内水外排,灌溉水源水质不被污染和不致引起或加重土壤盐渍化,并兼顾灌排渠系合理布置等规定,经济合比较选定。
4.2.5 供水泵站站址应选取在城乡、工矿区上游,河床稳定、水源可靠、水质良好、取水以便河段。
4.2.6 梯级泵站站址应依照总功率最小原则,结合各站站址地形、地质条件,经济合比较选定。
5 总体布置
5.1 普通规定
5.1.1 泵站总体布置应依照站址地形、地质、水流、泥沙、供电、环境等条件,结合整个水利枢纽或供水系统布局,综合运用规定,机组型式等,做到布置合理,有利施工,运营安全,管理以便,少占耕地,美观协调。
5.1.2 泵站总体布置应涉及泵房,进、出水建筑物,专用变电站,其他枢纽建筑物和工程管理用房、职工住房,内外交通、通信、以及其他维护管理设施布置。
5.1.3 站区布置应满足防火安全、卫生防护和环境绿化等规定,泵房附近和职工生活区宜列为绿化重点地段。
5.1.4 泵站室外专用变电站应接近辅机房布置,宜与安装检修间同一高程,并应满足变电设备安装检修、运送通道、进线出线、防火防爆等规定。
5.1.5 站区内交通布置应满足机电设备运送、运营人员上下班以便规定,并应延伸至辅机房和安装检修间门前。道路最大纵坡应符合国家现行原则《公路工程技术原则》规定。
5.1.6 具备泄洪任务水利枢纽,泵房与泄洪建筑物之间应有分隔设施;具备通航任务水利枢纽,泵房与通航建筑物之间应有足够安全距离及安全设施。
5.1.7 对于建造在污物、杂草较多河流上泵站,应设立专用拦污、清污设施,其位置宜设在引渠末端或前池入口处。站内交通桥宜结合拦污栅设立。
5.1.8 当泵站进水引渠或出水干渠与铁路、公路干道交叉时,泵站进、出水池与铁路桥、公路桥之间距离不适当不大于100m。
5.1.9 对于水流条件复杂大型泵站枢纽布置,应通过水工整体模型实验论证。
5.2 泵站布置型式
5.2.1 由河流取水灌溉泵站,当河道岸边坡度较缓时,宜采用引水式布置,并应在引渠渠首设进水闸;当河道岸边坡度较陡时,宜采用岸边式布置,其进水建筑前前缘宜与岸边齐平或稍向水源凸出。
由渠道取水灌溉泵站,宜在渠道取水口下游侧设节制闸。
由湖泊取水灌溉泵站,可依照湖泊岸边地形、水位变化幅度等,采用引水式或岸边式布置。
由水库取水灌溉泵站,可依照水库岸边地形、水位变化幅度及农作物对水温规定等,采用竖井式(干室型)、缆车式、浮船式或潜没式泵房布置。
5.2.2 在具备某些自排条件地点建排水泵站,泵站宜与排水闸合建;当建站地点已建有排水闸时,排水泵站宜与排水闸分建。排水泵站宜采用正向进水和正向出水方式。
5.2.3 灌排结合泵站,当水位变化幅度不大或扬程较低时,可采用双向流道泵房布置型式;当水位变化幅度较大或扬程较高时,可采用单向流道泵房布置型式,另建配套涵闸,但配套涵闸与泵站之间应有恰当距离,其过流能力应与泵站机组抽水能力相恰当。
5.2.4 供水泵站布置型式,应符合现行国标《室外给水设计规范》规定。
5.2.5 建于堤防处且地基条件较好低扬程、大流量泵站,宜采用堤身式布置;而扬程较高或地基条件稍差或建于重要堤防处泵站,宜采用堤后式布置。
5.2.6 从多泥沙河流上取水泵站,当具备自流引水沉沙、冲沙条件时,应在引渠上布置沉沙、冲沙或清淤设施;当不具备自流引水沉沙、冲沙条件时,可在岸边设低扬程泵站,布置沉沙、冲沙及其他排沙设施。
5.2.7 对于运营时水源有冰凌泵站,应有防冰、导冰设施。
5.2.8 在深挖方地带修建泵站,应合理拟定泵房开挖深度,减少地下水对泵站运营不利影响,并应采用必要通风、采暖和采光等办法。
5.2.9 紧靠山坡、溪沟修建泵站,应设立排泄山洪和防止局部滑坡、滚石等工程办法。
6 泵房设计
6.1 泵房布置
6.1.1 泵房布置应依照泵站总体布置规定和站址地质条件,机电设备型号和参数,进、出水流道(或管道),电源进线方向,对外交通以及有助于泵房施工、机组安装与检修和工程管理等,经技术经济比较拟定。
6.1.2 泵房布置应符合下列规定:
6.1.2.1 满足机电设备布置、安装、运营和检修规定。
6.1.2.2 满足泵房构造布置规定。
6.1.2.3 满足泵房内通风、采暖和采光规定,并符合防潮、防火、防噪声等技术规定。
6.1.2.4 满足内外交通运送规定。
6.1.2.5 注意建筑造型,做到布置合理,合用美观。
6.1.3 泵房挡水部位顶部安全超高不应不大于表6.1.3规定。
表6.1.3 泵房挡水部位顶部安全超高下限值
泵站建筑物级别
1
2
3
4.5
安全超高(m)
运用状况
设计
0.7
0.5
0.4
0.3
校核
0.5
0.4
0.3
0.2
注:(1)安全超高系指波浪、壅浪计算机高程以上距离泵房挡水部位顶部高度;
(2)设计运用状况系指泵站在设计水位时运用状况,校核运用状况系指泵站在最高运营水位或洪(涝)水位时运用状况。
6.1.4 主机组间距应依照机电设备和建筑构造布置规定拟定,并应符合本规范9.11.2~9.11.5规定。
6.1.5 主泵房长度应依照主机组台数、布置形式、机组间距,边机组段长度和安装检修间布置等因素拟定,并应满足机组吊运和泵房内部交通规定。
6.1.6 主泵房宽度应依照主机组及辅助设备、电气设备布置规定,进、出水流道(或管道)尺寸,工作通道宽度,进、出水侧必须设备吊运规定等因素,结合起吊设备原则跨度拟定,并应符合本规范9.11.7规定。
立式机组主泵房水泵层宽度拟定,还应考虑集水、排水廊道布置规定等因素。
6.1.7 主泵房各层高度应依照主机组及辅助设备、电气设备布置,机组安装、运营、检修,设备吊运以及泵房内通风、采暖和采光规定等因素拟定,并应符合本规范9.11.8~9.11.10规定。
6.1.8 主泵房水泵层底板高程应依照水泵安装高程和进水流道(含吸水室)布置或管道安装规定等因素拟定。水泵安装高程应依照本规范9.1.10规定规定,结合泵房处地形、地质条件综合拟定。
主泵房电动机层楼板高程应依照水泵安装高程和泵轴、电动机轴长度等因素拟定。
6.1.9 安装在主泵房机组周边辅助设备、电气设备及管道、电缆道,其布置应避免交叉干扰。
6.1.10 辅机房宜设立在紧靠主泵房一端或出水侧,其尺寸应依照辅助设备布置、安装、运营和检修等规定拟定,且应与泵房总体布置相协调。
6.1.11 安装检修间宜设立在主泵房内对外交通运送以便一端或进水侧,其尺寸应依照主机组安装、检修规定拟定,并应符合本规范9.11.6规定。
6.1.12 当主泵房分为多层时,各层楼板均应设立吊物孔,其位置应在同一垂线上,并在起吊设备工作范畴之内。
吊物孔尺寸应按吊运最大部件或设备外形尺寸各边加0.2m安全距离拟定。
6.1.13 主泵房对外至少应有两个出口,其中一种应能满足运送最大部件或设备规定。
6.1.14 立式机组主泵房电动机层进水侧或出水侧应设主通道,其他各层应设立不少于一条主通道。主通道宽度不适当不大于1.5m,普通通道宽度不适当不大于1.0m。吊运设备时,被吊设备与固定物距离不适当不大于0.3m。
卧式机组主泵房内宜在管道顶部设工作通道。
6.1.15 当主泵房分为多层时,各层应设1~2道楼梯。主楼梯宽度不适当不大于1.0m,坡度不适当不不大于40o,楼梯垂直净空不适当不大于2.0m。
6.1.16 立式机组主泵房内水下各层或卧式机组主泵房内,四周均应设将渗水汇入集水廊道或集水井排水沟。
6.1.17 主泵房顺水流向永久变形缝(涉及沉降缝、伸缩缝)设立,应依照泵房构造型式、地基条件等因素拟定。土基上缝距不适当不不大于30m,岩基上缝距不适当不不大于20m。缝宽度不适当不大于2.0cm。
6.1.18 主泵房排架布置,应依照机组设备安装、检修规定,结合泵房构造布置拟定。排架宜等跨布置,立柱宜布置在隔墙或墩墙上。当泵房设立顺水流向永久变形缝时,缝左右侧应设立排架柱。
6.1.19 主泵房电动机层地面宜铺设水磨石。采用酸性蓄电池蓄电池室和贮酸室应采用耐酸地面,其内墙面应涂耐酸漆或铺设耐酸材料。中控室、微机室和通信室宜采用防尘地面,其内墙应刷涂料或贴墙面布。
6.1.20 主泵房门窗应依照泵房内通风、采暖和采光需要合理布置。寒冷地区应采用双层玻璃窗。向阳面窗户宜有遮阳设施。有防酸规定蓄电池室和贮酸室不应采用空腹门窗,受阳光直射窗户宜采用磨沙玻璃。
6.1.21 主泵房屋面可依照本地气候条件和泵房内通风、采暖规定设立隔热层。
6.1.22 主泵房耐火级别不应低于二级。泵房内应设消防设施,并应符合现行国标《建筑设计防火规范》和国家现行原则《水利水电工程设计防火规范》规定。
6.1.23 主泵房电动机层值班地点容许噪声原则不得不不大于85dB(A),中控室、微机室和通信室容许噪声原则不得不不大于65dB(A)。
若超过上述容许噪声原则时,应采用必要噪声、消声或隔声办法,并应符合现行国标《工业公司噪声控制设计规范》规定。
6.1.24 装置斜轴式、贯流式机组主泵房,可按卧式机组泵房进行布置。
6.2 防渗排水布置
6.2.1 防渗排水布置应依照站址地质条件和泵站扬程等因素,结合泵房、两岸联接构造和进、出水建筑物布置,设立完整防渗排水系统。
6.2.2 土基上泵房基底防渗长度局限性时,可结合出水池底板设立钢筋混凝土铺盖。铺盖应设久变形缝,缝距不适当不不大于20m,且应与泵房底板永久变形缝错开布置。
松砂或砂壤土地基上防渗设施宜采用铺盖和齿墙、板桩(或截水墙)相结合布置形式。板桩(或截水墙)宜布置在泵房底板上游端(出水侧)齿墙下。在地震区粉砂地基上,泵房底板下板桩(或截水墙)布置宜构成四周封闭形式。
前池、进水池底板上可依照排水需要设立适量排水孔。在渗流出口处必要设立级配良好排水反滤层。
6.2.3 本地基持力层为较薄砂性土层或砂砾石层,其下有相对不透水层时,可在泵房底板上游端(出水侧)设立截水槽或短板桩。截水槽或短板桩嵌入不透水层深度不适当不大于1.0m。在渗流出口处应设立排水反滤层。
6.2.4 当下卧层为相对透水层时,应验算覆盖层抗渗、抗浮稳定性。必要时,前池、进水池可设立进一步相对透水层排水减压井。
6.2.5 岩基上泵房可依照防渗需要在底板上游端(出水侧)齿墙下设立灌浆帷幕,其后应设立排水设施。
6.2.6 高扬程泵站泵房可依照需要在其上游侧(出水侧)岸坡上设立畅通自流排水沟和可靠护坡办法。
6.2.7 所有顺水流向永久变形缝(涉及沉降缝、伸缩缝)水下缝段,应埋设不少于一道材质耐久、性能可靠止水片(带)。
6.2.8 侧向防渗排水布置应依照泵站扬程,岸、翼墙后土质及地下水位变化等状况综合分析拟定,并应与泵站正向防渗排水布置相恰当。
6.2.9 具备双向扬程灌排结合泵站,其防渗排水布置应以扬程较高从来为主,合理选取双向布置形式。
6.3 稳定分析
6.3.1 泵房稳定分析可采用一种典型机组段或一种联段作为计算单元。
6.3.2 用于泵房稳定分析荷载应涉及:自重、静水压力、扬压力、土压力、泥沙压力、波浪压力、地震作用及其他荷载等。其计算应遵守下列规定:
6.3.2.1 自重涉及泵房构造自重、填料重量和永久设备重量。
6.3.2.2 静水压力应依照各种运营水位计算。对于多泥沙河流,应考虑含沙量对水容重影响。
6.3.2.3 扬压力应涉及浮托力和渗入压力。渗入压力应依照地基类别,各种运营状况下水位组合条件,泵房基本底部防渗、排水设施布置状况等因素计算拟定。对于土基,宜采用改进阻力系数法计算;对岩基,宜采用直线分布法计算。
6.3.2.4 土压力应依照地基条件、回填土性质、泵房构造也许产生变形状况等因素,按积极土压力或静止土压力计算。计算时应计及填土面上超载作用。
6.3.2.5 泥沙压力应依照泵房位置、泥沙也许淤积状况计算拟定。
6.3.2.6 波浪压力可采用官厅一鹤地水库公式或莆田实验站公式计算拟定。
在设计水位时,风速宜采用相应时期近年平均最大风速1.5~2.0倍;在最高运营水位或洪(涝)水位时,风速宜采用相应埋藏近年平均最大风速。
6.3.2.7 地震作用可按国家现行原则《水工建筑物抗震设计规范》规定计算拟定。
6.3.2.8 其他荷载可依照工程实际状况拟定。
6.3.3 设计泵房时应将也许同步作用各种荷载进行组合。地震作用不应与校核运用水位组合。
用于泵房稳定分析荷载组合应按表6.3.3规定彩。必要时还应考虑其他也许不利组合。
表6.3.3 荷载组合表
荷载
组合
计算
状况
荷 载
自重
静水
压力
扬压力
土压力
泥沙
压力
波浪
压力
地震
作用
其他
荷载
基本组合
完建状况
√
-
-
√
-
-
-
√
设计运用状况
√
√
√
√
√
√
-
√
特殊组合
施工状况
√
-
-
√
-
-
-
√
检修状况
√
√
√
√
√
√
-
√
核算运用状况
√
√
√
√
√
√
-
-
地震状况
√
√
√
√
√
√
√
-
6.3.4 泵房沿基本底面抗滑稳定安全系数应按(6.3.4-1)式或(6.3.4-2)式计算:
Kc=fΣG/ΣH (6.3.4-1)
Kc=f'ΣG+C0A/ΣH (6.3.4-2)
式中 Kc——抗滑稳定安全系数;
ΣG——作用于泵房基本底面以上所有竖向荷载(涉及泵房基本底面上扬压力在内,kN);
ΣH——作用于泵房基本底面以上所有水平向荷载(kN);
A——泵房基本底面积(m2);
f——泵房基本底面与地基之间摩擦系数,可按实验资料拟定;当无实验资料时,可按本规范附录A表A.0.1规定值采用;
f'——泵房基本底面与地基之间摩擦角Φ0正切值,即f'=tgΦ0;
C0——泵房基本底面与地基之间粘结为(kPa)。
对于土基,Φ0、C0值可依照室内抗剪实验资料,按本规范附录A表A.0.2规定采用;对于岩基,Φ0、C0值可依照野外和室内抗剪实验资料,采用野外实验峰值小值平均值或野外和室内实验峰值小值平均值。
当泵房受双向水平力作用时,应核算其沿合力方向抗滑稳定性。
当泵房地基特力层为较深厚软弱土层,且其上竖向作用荷载较大时,尚应核算泵房连同地基某些土体沿深层滑动面滑动抗滑稳定性。
对于岩基,若有不利于泵房抗滑稳定缓倾角软弱夹层或断裂面存在时,尚应核算泵房也许组合滑裂面滑动抗滑稳定性。
6.3.5 泵房沿基本底面抗滑稳定安全系数容许值应按表6.3.5采用。
表6.3.5 抗滑稳定安全系数容许值
地基
类别
荷载
组合
泵站建筑物级别
合用公式
1
2
3
4、5
土基
基本组合
1.35
1.30
1.25
1.20
合用于
(6.3.4-1)式或
(6.3.4-2)式
特殊组合
Ⅰ
1.20
1.15
1.10
1.05
Ⅱ
1.10
1.05
1.05
1.00
岩基
基本组合
1.10
合用于
(6.3.4-1)式
特殊组合
Ⅰ
1.05
Ⅱ
1.00
基本组合
3.00
合用于
(6.3.4-2)式
特殊组合
Ⅰ
2.50
Ⅱ
2.30
注:(1)特殊组合Ⅰ合用于施工状况、检修状况和非常运用状况,特殊组合Ⅱ合用于地震状况;
(2)在特殊荷载组合条件下,土基上泵房沿深层滑动面滑动抗滑稳定安全系数容许值,可依照软弱土层分布状况等,较表列值恰当增长。
(3)岩基上泵房沿也许组合滑裂面滑动抗滑稳定安全系数容许值,可依照缓倾角软弱夹层或断裂面充填料性质等状况,较表列值恰当增长。
6.3.6 泵房抗浮稳定安全系数应按(6.3.6)式计算:
Kf=Σv/Σu (6.3.6)
式中 Kf——抗浮稳定安全系数;
Σv——作用于泵房基本底面以上所有重力(kN);
Σu——作用于泵房基本底面上扬压力(kN)。
6.3.7 泵房抗浮稳定安全系数容许值,不分泵站级别和地基类别,基本荷载组合下为1.10,特殊荷载组合下为1.05。
6.3.8 泵房基本底面应力应依照泵房构造布置和受力状况等因素计算拟定。
6.3.8.1 对于矩形或圆形基本,当单向受力时,应按(6.3.8-1)式计算:
Pmin(Pmax)=ΣG/A±ΣM/W (6.3.8-1)
式中 Pmin(Pmax)——泵房基本底面应力最大值或最小值(kPa);
ΣM——作用于泵房基本底面以上所有竖向和水平向荷载对于基本底面垂直水流向形心轴力矩(kN·m);
W——泵房基本底面对于该底面垂直水流向形心轴截面矩(m3)。
6.3.8.2 对于矩形或圆形基本,当双向受力时,应按(6.3.8-2)式计算:
Pmin(Pmax)=ΣG/A±ΣMx/Wx±ΣMy/Wy (6.3.8-2)
式中 ΣMx、ΣMy——作用于泵房基本底面以上所有水平向和竖向荷载对于基本底面形心轴x、y力矩(kN·m);
Wx、Wy——泵房基本底面对于该底面形心轴x、y截面矩(m3)。
6.3.9 各种荷载组合状况下泵房基本底面应力应不不不大于泵房地基容许承载力(见本规范6.4.5~6.4.7)。
土基上泵房基本底面应力不均匀系数计算值不应不不大于本规范附录A表A.0.3规定容许值。
岩基上泵房基本底面应力不均匀系数可不控制,但在非地震状况下基本底面边沿最小应力应不不大于零,在地震状况下基本底面边沿最小应力应不不大于-100kPa。
6.4 地基计算及解决
6.4.1 泵房选用地基应满足承载能力、稳定和变形规定。
6.4.2 泵房地基应优先选用天然地基。原则贯入击数不大于4击粘性土地基和原则贯入击数不大于或等于8击砂性土地基,不得作为天然地基。
当泵房地基岩土各项物理力学性能指标较差,且工程构造又难以协调适应时,可采用人工地基。
6.4.3 土基上泵房和取水建筑物基本埋置深度,应在最大冲刷线如下。
6.4.4 位于季节性冻土地区土基上泵房和取水建筑物,其基本埋置深度应不不大于该地区最大冻土深度。
6.4.5 只有竖向对称荷载作用时,泵房基本底面平均应力不应不不大于泵房地基特力层容许承载力;在竖向偏心荷载作用下,除应满足基本底面平均应力不不不大于地基持力层容许承载力外,还应满足基本底面边沿最大应力不不不大于1.2倍地基持力层容许承载力规定;在地震状况下,泵房地基持力层容许承载力可恰当提高。
6.4.6 泵房地基容许承载力应依照站址处地基原位实验数据,按照本规范附录B.1所列公式计算拟定。
6.4.7 当泵房地基持力层内存在软弱夹层时,除应满足持力层容许承载力外,还应对软弱夹层容许承载力进行核算,并应满足(6.4.7)式规定:
Pc+Pz=[Rz] (6.4.7)
式中 Pc——软弱夹层顶面处自重应力(kPa);
Pz——软弱夹层顶面处附加应力(kPa),可将泵房基本底面应力简化为竖向均布、竖向三角形颁和水平向均布等状况,按条形或矩形基本计算拟定;
[Rz]——软弱夹层容许承载力(kPa)。
复杂地基上大型泵房地基容许承载力计算,应作专门论证拟定。
6.4.8 当泵房基本受振动荷载影响时,其地基容许承载力可减少,并可按(6.4.8)式计算:
[R']≤ψ[R] (6.4.8)
式中 [R']——在振动荷载作用下地基容许承载力(kPa);
[R]——在静荷载作用下地基容许承载力(kPa);
ψ——振动折减系数,可按0.8~1.0选用。高扬程机组基本可采用小值,低扬程机组块基型整体式基本可采用大值。
6.4.9 泵房地基最后沉降量可按(6.4.9)式计算:
S∞=Σ(e1i-e2i)/1+e1i)*hi (i=1,n) (6.4.9)
式中 S∞——地基最后沉降量(cm);
i——土层号;
n——地基压缩层范畴内土层数;
e1i、e2i——泵房基本底面如下第i层土在平均自重应力作用下孔隙比和在平均自重应力、平均附加应力共同作用下孔隙比;
hi——第i层土厚度(cm)。
地基压缩层计算深度应按计算层面处附加应力与自重应力之比等于0.2条件拟定。
6.4.10 泵房地基容许沉降量和沉降差,应依照工程详细状况分析拟定,满足泵房构造安全和不影响泵房内机组正常运营。
6.4.11 泵房地基解决方案应综合考虑地基土质、泵房构造特点、施工条件和运营规定等因素,宜按本规范附录B表B.2,经技术经济比较拟定。
换土垫层、桩基本、沉井基本、振冲砂(碎石)桩和强夯等惯用地基解决设计应符合国家现行原则《水闸设计规范》及其他关于专业规范规定。
6.4.12 泵房地基中有也许发生“液化”土层应挖除。当该土层难以挖除时,宜采用桩基本、振冲砂(碎石)桩或强夯等解决办法,也可结合地基防渗规定,采用板桩或截水墙围封。
6.4.13 泵房地基为湿陷性黄土地基,可采用重锤表层夯实、换土垫层、灰土桩挤密、桩基本或预浸水等办法解决,并应符合现行国标《湿陷性黄土地区建筑规范》规定。泵房基本底面下应有必要防渗设施。
6.4.14 泵房地基为膨胀土地基,在满足泵房布置和稳定安全规定前提下,应减小泵房基本底面积,增大基本埋置深度,也可将膨胀土挖除,换填无膨胀性土料垫层,或采用桩基本。
6.4.15 泵房地基为岩石地基,应清除表层松动、破碎岩块,并对夹泥裂隙和断层破碎带进行解决。
对岩溶地基,应进行专门解决。
6.5 重要构造计算
6.5.1 泵房底板,进、出水流道,机墩,排架,吊车梁等重要构造,可依照工程实际状况,简化为平面问题进行计算。必要时,可按空间构造进行计算。
6.5.2 用于泵房重要构造计算荷载及荷载组合除应按本规范6.3.2和6.3.3规定采用外,还应依照构造实际受力条件,分别计入风荷载、雪荷载、楼面活荷载、吊车荷载、屋面活荷载等。风荷载、雪荷载、楼面和屋面活荷载可按现行国标《建筑构造荷载规范》规定采用。吊车和其他设备活荷载可依照工程实际状况拟定。
6.5.3 泵房底板应力可依照受力条件和构造支承形式等状况,按弹性地基上板、梁或框架构造进行计算。
对于土基上泵房底板,当采用弹性地基梁法计算时,应依照可压缩土层厚度与弹性地基梁长度之半比值,选用相应计算办法。当比值不大于0.25时,可按基床系数法(文克尔假定)计算;当比值不不大于2.0时,可按半无限深弹性基梁法计算;当比值为0.25~2.0时,可按有限深弹性地基梁法计算。当底板长度和宽度均较大,且两者较接近时,可按交叉梁系弹性地基梁法计算。
对于岩基上泵房底板,可按基床系数法计算。
6.5.4 当土基上泵房底板采用有限深或半无限深弹性地基梁法计算时,可按下列状况考虑边荷载作用:当边荷载使泵房底板弯矩增长时,宜计及边荷载所有作用;当边荷载使泵房底板弯矩减少时,在粘性土地基上可不计边荷载作用,在砂性土地基上可只计边荷载50%。
6.5.5 肘型、钟型进水流道和直管式、屈膝式、猫背式、虹吸式出水流道应力,可依照各自构造布置、断面形状和作用荷载等状况,按单孔或多孔框架构造进行计算。若流道壁与泵房墩墙联为一整体构造,且截面尺寸又较大时,计算中应考虑其厚度影响。
当肘型进水流道和直管式出水流道由导流隔水墙分割成双孔矩形断面时,亦可按对称框架构造进行应力
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