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水利工程泵站结构设计及流道优化设计

研究

Summary：由于水利工程功能作用的特点，泵站结构经常受水流冲利，受外部各

种因素的干扰影响较大，一旦设计或施工错误，就很易发生工程质量问题，产

生巨大的经济损失，情况严重的甚至会发生安全事故。本文根据多年从事水利

方面的有关工作经历，并根据水利工程泵站施工特点，对结构做出了合理设

计，确保施工结果可以达到专业要求，文章对此进行了简要分析。

Keys：水利工程；泵站结构；流道优化；研究

前言：在城市信息化建设进程中，泵站设置和建造对人民生产生活和发展的作

用越来越明显。一般来说，工程设计工作者在设计泵站结构时，必须立足于模

型和荷载的分析研究，并严格地按照泵站结构原理，使架构设计更符合抽水站

设计特点，故本次讨论重点主要围绕着水利工程泵站架构设计和节流管结构设

计展开讨论。

1泵站结构设计内容

1.1泵站结构模型计算

在设计泵站构造中，必须联合结构特点和其实现，形成结构模型。包括启闭排

架、启闭室、上部厂房、下部结构。并根据模型进行计算，才能保证构造稳定

性。泵站的下部结构通常是钢筋混凝体系。在模型计算时，需要结合长宽比估

算楼板构造，当计算数值等于0.5，楼板结构计算为单板;而当计算数值超过

0.5，底板构造结算为双面板。在建立泵站的上部结构框架模板时，也需要依据

框架模板，不但要注意模型正确性，而且还必须注意内容全面性。

1.2结构荷载计算与稳定性分析

根据设计模型，对泵站在各种情况的受力状态进行了研究。在设计泵站压强

时，需要考虑泵站墙体自重、静水压力、水重、地气压、风气压和扬气压等，

也可考虑其他的不良压力因素。在设计泵站构造时，考虑工程现场状况，并结

合工程现场设施的特性，以研究不良状态。另外，构造稳定安全系数必须符合

排水泵站设计规范与要求，全面考虑不平衡系数容值、抗浮安全系数容值、抗

滑安全系数容值等方面。

1.3泵房高度的确定

（1）主泵房电动机级的净高必须符合下列规定：首先，立式发电机组必须符合

调节水泵轴或发电机转子联轴节的吊装条件。若叶轮调节机构采用机械控制方

式，则必须符合调节轴吊运的规定。其次，卧式机组必须符合由水泵或发电机

整体吊装，或在运输设备上整体安装的规定。最后，起重机最高处距屋面大梁

下部高度不应低于0.3m。

（2）吊装的机械装置和固定物的相对间距必须满足以下条件：第一，当使用刚

性吊具时，垂直于方位不应低于0.3m;使用柔性吊具时，垂直于方位不应低于

0.5m。第二，水平方向高度不允许低于0.4m。第三，当主变压器大修后，其抽

芯所要求的标高并不能成为判断主泵室设计标高的重要依据。若吊挂标高不够

的，则可设置交流变压器检修坑。

（3）水泵层净高不得低于4m，排水泵房净高不得低于2.4m，空气压缩机房净

高应超过贮气罐的高度，但也不能小于3.5m，并有适当的泄压面积。主泵房水

泵层底板高度宜依据自动化泵的安装高度和进水道布局以及管路安装条件等原

因而决定。水泵布置宜根据泵房处的地形、地质等条件综合决定。主泵房电动

机层楼板高度宜参照自动化泵安装高度，以及水泵轴线、电机轴承的直径等因

素综合决定。

1.4主泵房宽度的确定

（1）立式机组：泵室设计的直径应按照汽轮机及风道的直径和上、下流侧安装

和维修管道所要求的尺寸确定。电机底部和泵层中间的上、下游两侧均为运行

维护管道，其净宽不能小于1.2m-1.5m当附近安装有控制盘箱的，其净宽也不

能小于2m。泵层的运行管道中，还应当满足机器搬运的要求。（2）卧式机

组：泵房长度宜按照水泵、闸门以及所配备的其他管件规格，以及符合电气设

备布置、检测和操作维修管道及交通道布置的条件制定。

1.5泵房长度的确定

主泵房尺寸大小一般按照主机组台号、安装方式、机组间隔、周边机段长度，

以及维修位置问题等因素，并满足提升机组和泵房内部交通的要求。

2泵房稳定分析及地基处理

2.1泵房稳定分析

（1）自重分为泵房结构自重、基础材料质量和永久装置质量。（2）静水压力

必须严格按照各种正常运行水位计量。针对较多泥沙流域，要将含沙量对于水

体容重的影响充分考虑进来。（3）扬压强，应包括浮力和渗透压。应根据基础

型式、不同工况下的水位组合要求、泵房底座防渗排水设备的布置因素来选择

渗透压。对于土基，采用改进的阻力系数法估算岩石基的T，采用线性分布法

估算T。（4）土压力与基地的自然条件相对应。为解决泵室设计引起回填土的

协调和变化，采用主动地压或静力地压设计。计算时应考虑填土面过载的影