水利工程泵站主要建筑物的结构与基础问题分析

◎张朦 中水（广州）水利水电勘测设计有限公司

1.工程概况

该工程位于广州北部的水利工程泵站，工程全高30m，施工项目包括进水建筑、出水建筑与泵房等水利工程泵站等。

通过对该地区进行地质分析，发现该地区的主要地质条件为：人工填土层、粉质粘土层、淤泥质粉质粘土层、粉砂层、粉质粘土层、中粗砂层、花岗岩残积土层、花岗岩全风化土层等。由于粉砂层分布极不均匀，开挖后发现坑脚大量出现粉砂。

2.泵站的主要建筑物

2.1 进水建筑

进水建筑包含引水渠道、前池、进水池等。其主要功能为连接水源与泵房，建筑设计结构可有效改进泵站进水流道的流态，降低管道内的水力损耗，营造适合的泵站引水条件，如图1所示。

图1 进水建筑示意图

2.2 出水建筑

出水建筑主要包括出水池与压力水箱两部分。出水池用于连接压力管道与灌排干渠，可实现消耗水流势能、稳定水流流速的作用；压力水箱则用于衔接压力管道与压力涵管，能够实现汇集水流、排除多余水流的功能，如图2 所示。

图2 压力水箱结构示意图

2.3 泵房

泵房作为泵站的主体建筑结构，其上配备有水泵、发动机及其他辅助设施、设备。泵房结构形式多样，可根据机械结构、水源情况、地基特点等因素进行灵活设计，主要包括固定式泵房与移动式泵房。

2.3.1 固定式泵房

固定式泵房根据结构特点可细分为分基型泵房、干室型泵房、湿室型泵房和块基型泵房四种。

2.3.2 移动式泵房

若水源地的水位变化较为频繁，搭建固定式泵房会存在投入成本高、施工时间长、施工难度大等问题，因此在此情况下，应当选择灵活性更高、适应性更好的移动式泵站。移动式泵房可细分为泵船和泵车。

3.泵房的基础

泵房的基础是指泵房埋入地下的施工部分，作用是将地上部分的荷载与重量传递到地基。在该工程中，由于地质情况较为复杂，所以泵房的基础应当具备较高的强度和承载力，以防止泵站因为沉降量太大或者沉降不均匀而导致建筑物裂缝与倾斜的产生，影响整个泵站的正常运行。泵房基础的强度和承载力由地基结构、地基材质所决定。

3.1 泵房基础埋置深度

泵房基础的底部应当安置于强度较大、未经施工干扰的老土层中，填土层厚度较高时，应当灵活运用打桩机夯实或者换土法分层夯实，从而提升泵房基础的整体强度。泵房基础的底部还须安置于冰冻线之下，从而有效防止冰冻或冰冻后融化的情况。如果施工现场水位较高，泵房基础的底部应当安置于最低水位线之下，从而避免水位的升降导致的沉降量的变化，使得泵站出现沉陷现象。

3.2 泵房基础分类

泵房基础的形式多样，可选择性较高，可根据实际施工情况进行灵活选择，并通过荷载与承载力计算加以确定。应用较为广泛的泵房基础包括以下四种：

3.2.1 砖基础

砖基础主要适用于荷载量小、施工空间小、土层状况良好、施工地点水位低的情况，前面提到的分基型固定式泵房与砖基础契合度较高。砖基础主要包括砖墙和大放脚两部分，通常被设计为台阶形结构。因为土壤内部湿度较高，所以施工现场多选用75#以上的粘土砖和5O#以上的砌筑砂浆开展施工。

3.2.2 灰土基础

如果施工地点施工空间较大、埋置深度较高时，选用灰土基础可降低大放脚的用砖量。但灰土基础不适用于湿度较高的土层。灰土基础主要包括砖墙、大放脚与灰土层三个部分。

3.2.3 钢筋混凝土基础

如果施工地点存在泵房荷载量较高且地基承载力较低的情况，可选用钢筋混凝土基础。因为在基础底面混有钢筋，所以能够大大提升整个工程的抗拉强度。

4.水利工程泵站主要建筑物的结构与基础常见问题

4.1 施工设计不合理

目前不少泵站在施工过程中，由于施工设计方案本身存在设计不合理的问题，导致建成的泵站质量低下，存在不少安全隐患。造成施工设计不合理的原因很多，主要包括：施工设计者没有落实施工现场规划，施工现场分析不到位，经验主义作风严重，从而大大降低了水利工程泵站的质量与运行安全。

4.2 施工流程不规范

在实际的泵站施工流程中，不少施工企业没有严格按照项目要求与章程开展施工作业。而现在的作业人员事先没有充分了解项目施工要求与规定，对施工流程没有完全掌握，甚至存在不少人员为了节省时间，完全违反项目施工的相关规定与章程。泵站施工项目较多，类别较为繁杂，需要多个施工部门有效配合才能完成，而施工流程不规范，不仅会导致施工效率降低、工期大大的延长，还会酿成严重的施工事故。

4.3 施工管理被忽视

进行泵站施工时，部分施工团队存在临时搭建的问题，团队内部夹杂着素质参差不齐的施工人员，使得整个工程项目的质量难以得到保证，更有甚者，如果存在部分无证上岗的施工人员从事特种设备的使用，将为整个泵站施工带来严重的安全隐患。

5.水利工程泵站主要建筑物的结构与基础常见问题改善措施

5.1 建立健全施工管理体系

基于上述问题，在开展该工程的泵站施工环节时，首先应当强化施工企业的管理意识。不仅是强化企业自身的施工管理意识，还要强化现场管理人员的安全管理意识。施工企业还应当优化改进现有的现场施工管理体系，在项目施工前进行施工现场的全面调查与情况分析，以便对项目施工具体情况有一个全面的认知，并据此制定有针对性的施工管理制度与要求，将管理制度与要求贯彻落实至施工流程的各个细节中去，从而有效保障泵站施工的安全与质量。

5.2 强化施工队伍建设

施工队伍的技术水平是决定泵站施工质量的决定性因素，但目前不少施工队伍存在人员学历低、安全意识淡薄、专业水平不足、相关工作证件不齐全的问题，因此，强化施工队伍建设刻不容缓。相关施工企业应当狠抓人员素质，通过实地调查、监督的方式，保证现场施工人员、管理人员在完成足够的专业培训、熟知各项施工规范与安全保护措施、具备施工资质与管理资质之后，方能让其正式进入相应岗位。

6.结语

综上所述，水利工程作为实现水资源合理配置的有效工具，一直受到社会各界的关注，而泵站作为水利工程的重要组成部分，其主要建筑物结构与基础如果出现问题，就会影响到整个水利工程的正常运行。因此，各施工单位应当在充分了解泵站施工现场具体情况的基础上，建立健全现有施工管理体系，强化施工队伍建设，完善泵站整体规划，从而保证泵站能够正常高效地运行。