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2023年第5 期水科学与工程技术65泵站进水闸复核计算过程与评价张威（广州市河涌监测中心，广州5 1 0 6 35）摘要：依据SL265一2 0 1 6 水闸设计规范，对东圃泵站的进水闸进行复核计算分析,从而判定进水闸的安全状态及安全类别，为泵站的安全运行提供保证，为下一步维护加固工作提供依据。关键词：泵站；进水闸；复核中图分类号：TV66D01:10.19733/ki.1672-9900.2023.05.20Review calculation process and evaluation of pump station intake gateAbstract:Guangzhou Dongpu pump station is the first-class pump station of Guangzhou three river joint waterreplenishment project.It has been running for 13 years.This paper mainly reviews,calculates and analyzes the intake gateof Dongpu pump station according to(SL2652016)Design specifcations for sluice,so as to determine the safety statusand safety category of the intake gate.It provides guarantee for the safe operation of the pump station and provides basis forthe next maintenance and reinforcement work.Key words:pump station;intake gate;recheck广州市三涌联合补水工程是大型城市中心城区复杂环境长距离有压调补水工程，运行超过1 0 年，收稿日期 2 0 2 2-0 8-0 3【作者简介 张威（1 9 8 5 一），男（汉族），湖北随州人，工程师，主要从事三涌补水项目维护等工作。E-mail:+.+从表2 可看出，1#槽身清理之前的糙率为0.0130,清理并喷涂“纳米胶 后的糙率为0.0 1 0 5,糙率减小1 9.2%；2#槽身清理之前的糙率为0.0 1 32,清理后的糙率为0.0 1 2 0，糙率降低9.1%。与表面清理后的2#槽身相比,1#槽身清理并喷涂纳米胶后,过流表面的糙率减小1 2.5%，表面流速增加9.7%，表明“纳米胶”具有很好的降糙效果。4结语输水工程中混凝土耐久性是水工建筑安全运行的可靠保障因素之一，而耐久性性能下降主要是混凝土表面或浅表层在自然界和运行环境条件下逐步劣化导致的，故混凝土表面修复和防护材料及应用技术尤为重要。纳米无机水性渗透结晶型修复和防护材料技术，具有与传统“贴皮式”修复和防护材料不同的作用机理，从微观上有效提高混凝土浅表层密实度，实现宏观上显著提高混凝土的综合耐久性文献标识码：B(Guangzhou River Monitoring Center,Guangzhou 510635,China)水力发电,2 0 0 3(2):2 7-31.2彭杰,孔中华,黄松，等.混凝土耐久性修复与防护材料及应用A.全国建筑物鉴定与加固技术委员会.全国建筑物鉴定与加固技术委员会 C.2016.3买淑芳，陈肖蕾,姚斌.环氧砂浆涂层老化状况研究与弹性环氧材料的开发 J.大坝与安全,2 0 0 4(5):2 0-2 3.4买淑芳,陈肖蕾.树脂涂层与混凝土基面黏结的研究 J.工业建筑,2 0 0 3,33(1):39-42.5陈星辰,陈钟,柳斌.纳米胶混凝土防护技术在水利工程中的应用 J.水利建设与管理,2 0 2 0,40(8)：6 1-6 5.（责任编辑：王艳肖）文章编号：1 6 7 2-9 9 0 0(2 0 2 3)0 5-0 0 6 5-0 5ZHANGWei需要对工程所涉泵站进行安全评估，以确保工程安全平稳运行。+.能，同时其应用技术具有简便、高效、科学可靠等优点，且其应用后不会影响后续的修复和防护工作；而“贴皮式”修复和防护材料一旦出现质量问题或本身耐久性问题，需耗费更多财力和人力成本进行修复，即工程中的“五倍律”和“十倍律”问题。因此,纳米无机水性渗透结晶型修复和防护材料技术值得在输水工程混凝土表面降糙工程中大量推广和应用。参考文献：1邢林生,聂广明.我国水电站混凝土建筑物耐久性分析 J。661工程概况广州市东圃泵站是三涌联合补水工程的一级泵站，主要功能是从珠江前航道取水，经压力管道(DN1800)输送至长虹调蓄湖，沿泵站进水方向依次设置引水渠、进水闸、前池、进水池、泵房、压力水箱等。该工程于2 0 0 9 年6 月完工，总装机容量45 0 0 kW，设5台单机9 0 0 kW的单级双吸中开离心泵,设计扬程37.02m，设计流量5.7 7 5 m/s。设计主要建筑物级别为3级泵站，次要建筑物级别为4级。泵站进水闸与珠江堤防连接，按1 级建筑物设计，与珠江堤防标准一致，为2 0 0 年一遇，采用3孔布置,孔口尺寸为宽(6 m)高(3m),孔底高程-2.5 0 m，另设挡水胸墙，胸墙底高程0.5 0 m，闸顶高程3.7 0 m。泵站闸室长9.0 m，底板厚1.0 m，中墩厚2.2 m，边墩厚1.2 m，闸门为平板钢闸门,采用液压启闭机启闭。进水闸基础采用水泥搅拌桩,桩径600mm,等边三角形布置，桩中心距为1 0 0 0 mm，以V层全风化粉砂岩作为持力层。一般情况下处于常开状态，在珠江水位为最低运行水位-1.2 5 m时,最大过闸流速0.2 6 m/s，在进行复核计算时，运行工况下闸前后水位差不计。闸门只有在珠江遭遇设计洪水时或天文大潮时关闸挡水，此外在前池检修或清淤时也可作为检修闸门挡水。根据管理单位制定的防汛应急预案，东圃泵站遭遇洪水时关闸水位为2.5 m,如图1。3.7073.10最高水位1.9 4m二设计杂售-0.0 8多量低水花1 2 52-2.08淤泥质细砂张威：泵站进水闸复核计算过程与评价为引水闸，主要考虑挡水时的情况,水闸挡水时,闸顶高程不应低于水闸正常蓄水位或最高挡水位加波浪计算高度与相应安全加高值之和。本闸在泵站机组运行时,最高水位为1.9 4m，闸顶高程3.7 0 m,主要考虑挡水时的运用情况。东圃进水闸最高挡水位即珠江2 0 0 年一遇洪（潮)水位2.6 8 m，1 级水闸最高挡水位时的安全加高为0.5 m。2.1.2波浪高度计算波浪要素计算按照SL2652016水闸设计规范计算。对于平原、滨海地区水库，按莆田试验站公式计算,如式(1)。gh2=0.13th0.7Vo0.0018thgH0.70.13th0.7gh0.58Tm=13.9m2元Hth2T2hThcth2元HLm?3.10?3.10淤泥质细砂2023年第5 期gH0.720.45gD222h.=h,+h,2.50文设计水位-0.5.65(1)式中hm为平均波高(m);Tm为-3.95平均波周期（s);uo为计算风速，进水闸最高挡水位时为特速值,Uo=16.4m/s;D为风区长全风化粉砂岩强风化粉砂岩1000引水果2进水闸复核计算过程2.1闸顶高程计算2.1.1安全加高值根据SL2652016水闸设计规范 1,水闸闸顶高程应根据挡水和泄水两种运用情况确定。本水闸全风化粉砂岩强风化粉砂岩9000+7000+进水闸图1 东圃泵站平面图全风化粉砂岩强风化粉砂岩15750十前池强风化粉砂岩弱风化粉砂岩15000十12100进水池泵房宽,1 2 0 m;Hm为水域平均水深,根据地形量取H,=7m;g为重力加速度，取9.8 1 m/s。L m为平均波长(m)；H为闸前水深(m）,取5.5 m;h,为累积频率为p的波高（m);1级水闸波列累积频率取p=1%;h，为波浪中心线至设计水位的高差（m）;h 为波浪计算高度(m)。波浪计算成果如表1。殊组合，取多年平均年最大风6000压力水箱度，根据规范取5 倍水闸前沿2023年第5 期表1波浪高度计算成果运用HJhalT./h1%lhiod情况m/smmS最高挡水位16.470.09651.3722.420.2312.940.0570.288正常24.670.1491.7132.420.3614.5860.0890.450挡水位2.1.3闸顶高程计算闸顶高程计算成果如表2,东圃泵站进水闸闸顶高程与珠江沿岸的防浪墙顶高程同高，且在各工况下都高于计算所需闸顶高程，满足规范要求。表2 闸顶高程计算成果闸前安全波浪计算闸实际闸运用情况水位超高高度顶高程顶高程最高挡水位设计洪水位2.680.50.2883.468正常挡水位机组最高1.940.70.4503.09运行水位2.2抗渗稳定及扬压力计算据东圃泵站的建筑布置情况，泵站周围地面高程均高于珠江水位，进水侧建筑物底板分缝处均设有止水，另外在前池斜坡段前端设有5 排排水孔；进水闸基础岩(土)层自上而下为淤泥质细砂、全风化粉砂岩及强风化粉砂岩，前后端齿墙以下各设有2排紧密相连的水泥土搅拌桩，深人全风化粉砂岩约2m。泵站正常运行时,因流量较小,最大过闸流速仅0.26m/s,进水闸前后水位差可忽略不计,不存在渗流安全问题,但在工作闸门或前池检修时,有可能形成闸后无水的情况，根据SL265一2 0 1 6 水闸设计规范，采用改进阻力系数法计算，以弱风化粉砂岩作为不透水层。采用改进的阻力系数法计算闸底轮廓各关键点水头和分段渗流坡降。2.2.1地基有效深度根据闸基轮廓图，地下轮廓的水平投影长度L。为2 6 m,垂直投影长度S为7.5 m，L。2=3.475,地S。5Lo基有效深度 T=17.2m，大于实际地基深1.6+2S。度 1 1.9 m,取 T=11.9 m。2.2.2各分段阻力系数31S50=1.5T+0.441张威：泵站进水闸复核计算过程与评价TncotLh/h/hmmmmm单位：m3.73.7(2)672ST4L,-0.7(S,+S,)T式中。为进、出口段阻力系数;专,为内部垂直段的阻力系数;$,为水平段阻力系数；S为板桩或齿墙的人土深度(m);T为地基透水层深度(m)。Si、S,为进、出口段板桩或齿墙的人土深度(m);L,为水平段长度(m)。2.2.3各分段水头损失值h:=5,AH式中$为各分段阻力系数；h；为各分段水头损失值(m);n为分段总数。2.2.4进、出口段水头损失值修正h=ho*=1.21-12(+21(%+0.59式中h为修正后的进、出口段水头损失值(m);ho为进、出口段水头损失值（m）;为阻力修正系数，当1时，采用=1;S为底板埋深与板桩人土深度之和(m);T为板桩另一侧地基透水层深度(m)。2.2.5渗流计算在检修工况下，珠江水位按多年平均高潮位1.94m，闸后无水。渗透压力分布如图2,流透坡降计算值如表3。10003.10显高水位1.9 4设计水位-0.0 8显低水位-1.2 52.80B图2 工作闸门或前池检修时闸基渗透压力分布表3检修工况下水平段与出口段渗流坡降名称铺盖水平段闸基水平段护祖水平段水头损失值/m0.389长度/m10.000计算渗透坡降0.039允许渗透比降0.070.1(3)T(4)(5)1(6)90007000.10护祖铺盖KDTE0.0009.0000.0000.070.1前池出口段0.2010.427.0001.1000.0290.3820.070.10.390.45568进水闸闸基础为淤泥质细砂，参考SL265一2016水闸设计规范中细砂的允许渗流坡降值。渗流出口为前池底板的排水孔，根据前池底板的结构，从下至上依次为：中粗砂厚5 0 0 mm，土工布1 层，碎石垫层厚2 0 0 mm,C15混凝土垫层厚1 0 0 mm，钢筋混凝土底板厚5 0 0 mm,按照规范要求，允许渗透坡降值可加大30%。经计算，闸基各水平段及出口段的渗透坡降均小于规范允许值。2.3闸室稳定计算2.3.1计算工况根据东圃泵站的布置与运行调度情况，泵站运行时最大过闸流速仅0.2 6 m/s,进水闸前后水位差可忽略不计，当水泵机组停机时，进水闸工作闸门保持常开，闸前后水位一致，在这种情况下，闸室荷载主要为结构自重与水的浮力,水位越高受到的浮力越大,地基应力越小,因此在闸前后都无水时地基应力最大。当水闸前后存在水位差时，则最大地基应力有可能超过完建工况下的地基应力。进水闸在设计洪水时,关闸水位为2.5 m高程,而珠江2 0 0 年一遇设计洪（潮)水位为2.6 8 m，水位差较小。在检修时,进水闸采用临时的检修闸门挡水,此时前后水位差较大。本泵站处于度地震区，需要进行抗震复核，水平向地震动峰值加速度取0.1 g，考虑地震遭遇设计水位的情况，采用拟静力法计算地震作用。综上所述，闸室稳定计算主要考虑检修工况、完建工况、地震工况，各工况水位情况如表4。表4闸室稳定计算工况水位组合荷载组合计算工况基本组合完建工况特殊组合1检修工况2.3.2荷载计算检修工况荷载计算简图如图3，各工况荷载计算成果如表5 表7。2.3.3地基应力根据SL265一2 0 1 6 水闸设计规范，闸室基底应力计算公式如式(7)。PmaxZGZM+minA张威：泵站进水闸复核计算过程与评价W.G,PPP.图3进水闸检修工况荷载计算简图表5完建工况进水闸荷载计算荷载符号G底板自重铅直荷载G2（竖向力向G胸墙自重下为正，力矩顺时针G4为正）Gs小计表6 检修工况进水闸荷载计算荷载符号名称大小/kN力臂/m力矩/kNm水平荷载Pi上游水压力2516.4（水平力向P上游水压力右为正，力矩顺时针P下游水压力-286.7为正）小计Pp浮托力-2678.4Ps渗透压力-4751.7-0.340GI底板自重G2闸墩自重铅直荷载（竖向力向G3下为正，力G4工作桥自重矩顺时针为正）G检修门自重闸前闸后无水无水1.94无水(7)W2023年第5 期90003.70闸前水位1.9 4G名称闸墩自重工作桥自重工作闸门与启闭机自重16644.52.380865.40.1000.0003095.10.0006696.00.0008577.70.050胸墙自重927.6-1.320266.61.925工作闸门与176.6启闭机自重554.4-2.750W上游水重小计11277.2总计式中P为闸室基底应力的最大值或最小值(kPa)；ZG为作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室基础底面上的扬压力在内)(kN);ZM为作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩(kNm);A为闸室基底面的面积(m);W为闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩(m)。G4G22.50大小/kN力臂/m力矩/kNm6696.00.008577.70.05927.6-1.32266.61.93176.60.250.2501508.4-3.440闸后水位2.5P30.0428.91224.4513.344.1-238.15989.086.50.06075.50.01615.60.0428.9-1224.4513.344.1-1524.6-5188.9-5336.1739.42023年第5 期表7地震工况进水闸荷载计算荷载符号名称DI地震惯性力D2地震惯性力水平荷载（水平力向D;地震惯性力右为正,力矩顺时针D4地震惯性力为正）D,地震惯性力D。地震惯性力小计P浮托力Ps渗透压力GI底板自重铅直荷载G2(竖向力向G胸墙自重下为正,力矩顺时针G4工作桥自重为正）Gs工作闸门与启闭机自重W水重小计总计各工况的闸室基底应力值如表8。表8 进水闸基底应力计算成果平均最大最小设计地应力不均匀基底基底基底基承计算工况应力/应力/应力/kPakPa完建工况74.57检修工况50.53地震工况56.30根据SL2652016水闸设计规范，土基上的闸室平均基底应力小于地基允许承载力，最大基底应力小于地基允许承载力的1.2 倍。东圃泵站进水闸基础为淤泥质细砂，承载力特征值为7 0 kPa,基础采用水泥搅拌桩处理,桩径600mm,等边三角形布置，桩中心距1 0 0 0 mm，以V层全风化粉砂岩作为持力层。根据东圃泵站竣工图，水泥土搅拌桩处理后的复合地基承载力不小于1 43kPa，因此进水闸地承载力与应力比均满足规范要求。2.3.4抗滑稳定完建工况和正常运行时进水闸承受水平荷载较小，抗滑稳定计算主要复核检修工况和地震工况。东张威：泵站进水闸复核计算过程与评价圃泵站进水闸基础为淤泥质细砂，采用水泥搅拌桩大小/kN力臂/m力矩/kNm167.40.550321.74.54440.65.70013.36.0006.64.544115.42.350549.67923.90.00.0006696.00.000闸墩自重8577.7927.6266.6176.63845.912566.5载力/kPakPa75.2873.8652.7348.3263.4849.1269处理后填中粗砂垫层，土基上沿闸室基底面的抗滑-92.1稳定安全系数按式(8)计算。-1461.8K.-EC-231.3ZH-80.0式中f为底板与地基之间的摩擦系数(kPa),参考规-30.1范取0.4;ZG为所有垂直力的总和(kN);ZH为所有-271.1水平力的总和(kN）。-2166.4抗滑稳定计算成果如表9，各工况下进水闸抗滑0.0000.00.00.00.050428.9-1.320-1224.41.925513.30.25044.10.0000.0-238.1-2404.5系数计算值允许值1431.021431.091431.29(8)稳定最小安全系数均大于规范允许值，满足设计要求。表9 进水闸抗滑稳定计算成果荷载计算摩擦ZG/kNZH/kN组合工况系数厂特殊检修组合1工况0.4特殊地震组合工况0.42.4过流能力复核东圃泵站设计流量5.7 7 5 m/s，进水闸底板高程为-2.5 m，最低运行水位为-1.2 5 m，闸孔过流净宽18m。在最低运行水位下的最小过流断面面积为22.5m,平均流速仅0.2 6 m/s。按照SL2652016水闸设计规范进行水力计算，闸前后水位差小于0.0 1 m，过闸水头损失较小，满足设计要求。2.53.03.0规范允许安K全系数K。112773095125665503结语经复核,东圃泵站进水闸结构完整,闸顶高程、抗渗稳定性、闸室稳定性、过流能力等均满足规范要求，安全评价类别为一类。参考文献：1 SL2652016,水闸设计规范 S.2SL3162004,泵站安全鉴定规程 S3董新美,王光辉,从容.水闸工程复核计算方法初探 J.水资源与水工程学报,2 0 1 0,2 1(2):1 7 4-1 7 6.4黄卫东.准安抽水一站加固改造工程运行水位组合的分析与论证 J.江苏水利,2 0 0 5(9):1 0-1 1.5王大江,杨明化,严晶.水库蓄水安全鉴定中金属结构安全评价注意事项 J.人民长江,2 0 1 6(3):7 2-7 5.(责任编辑：王艳肖）1.4579.141.201.10