一、泵房的傾斜與糾偏處理
在洪澇災(zāi)害中,由于堤防潰口,水泵超高揚(yáng)程,電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷以及外江水位超駝峰原因使得泵站不能正常排水,泵房較長時(shí)間浸泡在澇水或漬水中,地基產(chǎn)生濕陷;或由于泵房地基流土管涌遭受滲透變形等因素,都可能導(dǎo)致泵房的傾斜。泵房傾斜有三種基本形態(tài),即單向(縱向或橫向)傾斜,雙向傾斜和扭曲三種,泵房傾斜引起的直接后果是主軸不垂直,泵站主機(jī)組無法運(yùn)行,閘門等起吊設(shè)備也無法正常啟閉,因此,需要采用糾偏的方法,或采用糾偏與結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)合的辦法,對(duì)傾斜泵站進(jìn)行處理。
1.房屋建筑中已使用的糾偏處理方法
泵房糾偏是一項(xiàng)技術(shù)難度高,風(fēng)險(xiǎn)大的非常規(guī)工程,糾偏能否成功,首先在于根據(jù)傾斜建筑物的具體情況、土質(zhì)條件和傾斜原因等選擇合適的方法。目前在房屋建筑中已經(jīng)使用過的糾偏處理方法可概括為以下幾類:?
(1)地基土促沉。對(duì)建筑物沉降較小一側(cè)的地基土采用某種方法促使其沉降,使傾斜建筑物兩側(cè)的沉降差降低至允許的范圍內(nèi),地基土促沉的方法有掏土(砂)法、沉井沖水排土法、加載法和地基應(yīng)力解除法等。?
??????? (2)地基土限沉。對(duì)建筑物沉降較大一側(cè)的地基土采用加固的方法,以限制其繼續(xù)下沉。限沉糾偏的方法主要有錨桿靜壓樁法、靜壓樁法、樹根樁法、旋噴樁法、石灰樁法、板樁圍護(hù)法及灌樁法等。在使用此類方法時(shí)應(yīng)注意不能因“加固”而對(duì)原來就較軟弱的地基土產(chǎn)生新的擾動(dòng),否則將形成新的附加沉降,增大糾偏工作量,甚至造成糾偏困難。?
(3)結(jié)構(gòu)物頂升。利用千斤頂將傾斜建筑物沉降較大側(cè)頂升(或側(cè)向頂推)復(fù)位,這種方法較適合于如柱子等局部糾偏,整體糾偏時(shí)所需費(fèi)用較大。?
(4)基礎(chǔ)減壓和加強(qiáng)剛度法。通過改變基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),以減小和調(diào)整建筑物基底壓力,最終達(dá)到控制和調(diào)整地基土不均勻沉降的目的,如將單獨(dú)基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)聯(lián)成整體或?qū)⒎な交A(chǔ)改建成箱形基礎(chǔ)等。?
(5)綜合法。根據(jù)需要同時(shí)或先后采用一種或幾種糾偏方法對(duì)傾斜建筑物進(jìn)行糾偏,如加壓卸載法(沉降較小側(cè)加載,沉降較大側(cè)卸載)、浸水加壓法等。?
2.建筑物糾偏處理中廣泛采用的地基應(yīng)力解除法。?
(1)地基應(yīng)力解除法糾偏的基本原理。采用地基應(yīng)力解除法糾偏,是在傾斜建筑物原沉降較小的一側(cè)布設(shè)密集的大直徑鉆孔排,有計(jì)劃、有次序、分期分批地在適當(dāng)?shù)你@孔內(nèi)適當(dāng)?shù)纳疃忍幪统鲞m量的軟弱淤泥,并配合各種促沉措施,使地基應(yīng)力在局部范圍內(nèi)得到解除,促使軟土向該側(cè)移動(dòng),從而增大該側(cè)地基沉降量。與此同時(shí),在原沉降較大一側(cè)則嚴(yán)格保護(hù)基土不受擾動(dòng),避免糾偏施工中發(fā)生附加沉降,最終達(dá)到糾偏的預(yù)期目標(biāo),并兼收限沉效果。
(2)地基應(yīng)力解除法的施工方法。地基應(yīng)力解除法糾偏的施工大致可以分為定孔位、鉆孔、下套管、掏土、孔內(nèi)作必要的排水和最終拔管回填等幾個(gè)階段??孜?即孔距選定)按泵房的平面形式、傾斜方向和傾斜率大小、泵房結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及土質(zhì)埋藏條件而定。鉆孔用特制機(jī)具鉆進(jìn),孔徑尺寸按有效解除應(yīng)力的需要,一般采用Φ400mm??咨罴疤坠苈袢肷疃?即管長)根據(jù)掏土部位而定。掏土使用大型麻花鉆或大鍋錐。掏土次數(shù)、數(shù)量及各次掏土間隔時(shí)間按實(shí)測(cè)沉降和傾斜資料,結(jié)合具體建筑物的施工方案靈活地掌握??變?nèi)排水采用潛水泵,作為臨時(shí)降低孔壁水壓力以促進(jìn)擠淤之用,但不宜長時(shí)間地抽水,以防止整個(gè)泵房的沉降增大。拔管應(yīng)插花進(jìn)行,并及時(shí)回填合適的土料。在糾偏處理全過程中,應(yīng)盡量使地基土布孔范圍內(nèi)變形均勻,變形大小也應(yīng)受到控制。另外,還需備用一系列促沉或隔離措施,以備需要時(shí)選用。
一般情況下,每次掏土?xí)r泵房的糾偏位移十分靈敏,掏土量與糾偏量基本持平。施工中,應(yīng)自始至終用頻繁的沉降、傾斜觀測(cè)進(jìn)行監(jiān)控,即采用所謂“情報(bào)化施工法”,及時(shí)地將觀測(cè)成果反饋,供決策者調(diào)整施工計(jì)劃時(shí)參考,以確保建筑物的安全。?
二、泵站建筑物地基的滲透破壞與修復(fù)
對(duì)于堤身式泵站,由于泵房直接抵擋外江水位,在內(nèi)外水位差的作用下,將在泵房地基及兩端大堤土體內(nèi)產(chǎn)生滲流。滲流對(duì)泵站建筑物產(chǎn)生兩方面的影響,其一是對(duì)泵房底板產(chǎn)生向上的滲透壓力,減輕了泵房的有效重量,影響其抗滑穩(wěn)定;另一方面,當(dāng)滲透坡降或滲透流速超過某一限度時(shí),會(huì)引起土體的滲透變形。因此,在洪澇災(zāi)害中部分泵站水工建筑物,如進(jìn)水池和前池的坍陷破壞就是由于這種滲透變形不能終止而繼續(xù)發(fā)展的結(jié)果。?
在對(duì)遭受滲透破壞的泵站建筑物進(jìn)行修復(fù)前,首先應(yīng)檢查防洪搶險(xiǎn)過程中造成坍陷的管涌和流土的進(jìn)水口,結(jié)合大堤的地質(zhì)情況進(jìn)行堤防加固,然后根據(jù)特大洪水過程中的水位資料,重新擬定泵房的抗?jié)B長度及地下輪廓線,必要時(shí),采用合適的防滲措施。?
(一)泵房防滲長度校核及地下輪廓線設(shè)計(jì)
所謂泵房的地下輪廓線,是指進(jìn)水池、泵房、出水池等不透水結(jié)構(gòu)的垂直橫斷面與地基的接觸線。在泵房進(jìn)出水池水位差ΔH的作用下,泵房地基內(nèi)產(chǎn)生滲流,并從進(jìn)水池中的排水孔逸出,泵房的地下輪廓線即為滲流的第一根流線,其長度稱為泵房防滲長度。?
泵房的防滲長度L取決于進(jìn)出水池的水位差ΔH,即??
L≥CΔH??
式中C:滲徑系數(shù),參照《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SD133-84選用,如表3-3。?
表3-3 滲徑系數(shù)C值表?
?
排水條件 |
? 地? 基? 類 ? 別 |
|||||||||
粉砂 |
細(xì)砂 |
中砂 |
粗砂 |
中礫 細(xì)礫 |
粗礫 夾卵石 |
輕粉質(zhì) 砂壤土 |
砂壤土 |
壤土 |
粘土 |
|
有反濾層 |
9-13 |
7-9 |
5-7 |
4-5 |
3-4 |
2.5-3 |
7-9 |
5-7 |
3-5 |
2-3 |
無反濾層 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
4-7 |
3-4 |
所謂地下輪廓布置,是根據(jù)設(shè)計(jì)要求和地基特性,并參照已建工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),確定泵站基礎(chǔ)防滲的輪廓形狀和尺寸。對(duì)于水毀工程的修復(fù),由于泵房基礎(chǔ)不能改變,這里的地下輪廓布置只能根據(jù)現(xiàn)有泵站工程的實(shí)際情況,結(jié)合進(jìn)出水池的修復(fù)與重建進(jìn)行,布置的總原則是防滲與導(dǎo)滲相結(jié)合,即在泵站出水側(cè)布置防滲設(shè)備,用來延長滲徑,減小底板滲透壓力,降低泵房基礎(chǔ)內(nèi)平均滲透坡降;在泵站進(jìn)水側(cè)布置排水和反濾層,使進(jìn)入地基的滲流盡快地安全排出,以減小滲透壓力和防止發(fā)生滲透變形。?
不同土壤特性的地基對(duì)地下水輪廓布置的影響:?
(1)粘性土地基:滲透系數(shù)小,粘著力強(qiáng),不易產(chǎn)生管涌;但摩擦系數(shù)小,不利于泵房抗滑穩(wěn)定,因此,防滲布置主要考慮降低滲透壓力,增加泵房的抗滑穩(wěn)定性。為此,可將排水設(shè)備延伸到泵房底板下,同時(shí),為防止打樁造成粘土的天然結(jié)構(gòu)遭受破壞,粘土地基一般只設(shè)水平鋪蓋而不用板樁。?
(2)砂性土地基:其摩擦系數(shù)較大,滲透性較強(qiáng),因此對(duì)泵房抗滑穩(wěn)定有利,但同時(shí)也易產(chǎn)生管涌。防滲布置主要考慮防止產(chǎn)生滲透變形。當(dāng)砂層較厚時(shí),可采用鋪蓋與板樁結(jié)合的布置形式,排水設(shè)備布重在泵站進(jìn)水池內(nèi),必要時(shí),還可在鋪蓋始端增設(shè)短板樁以加長滲徑,如砂層較薄(4~5m以內(nèi)),下面有相對(duì)不透水層時(shí),可用板樁將砂層切斷。?
對(duì)于粉砂地基,為了防止地基液化,通常采用封閉式布置,即用板樁將泵房四周圍護(hù)起來,板樁長度應(yīng)超過粉砂地基的液化深度。?
(3)特殊地基:在弱透水的地基下有透水層,特別是當(dāng)該層含有承壓水時(shí),應(yīng)設(shè)置穿過弱透水層的鉛直排水法,以便將承壓水引出,防止進(jìn)水側(cè)土層被承壓水頂起甚至發(fā)生流土。當(dāng)?shù)鼗鶠椴煌再|(zhì)的沖積層,而水平向的滲透性大于鉛直向的滲透性時(shí),也應(yīng)布置鉛直排水以降低層間滲透壓力。?
(二)泵站防滲排水設(shè)施設(shè)計(jì)
1.鋪蓋?
鋪蓋一般布置在出水池后排水渠首段,主要用來延長滲徑,減小滲透坡降和滲透流速。鋪蓋要求在長期使用下不透水,并能適應(yīng)泵房地形的變形,其長度可取為泵站最大水頭的1~2倍,混凝土鋪蓋長度不宜超過20m。?
(1)粘土及粘壤土鋪蓋。一般用于砂性土地基,下游端最小厚度一般為0.6~0.8m,然后向泵房側(cè)逐漸加厚。在與出水池連接處,一般不宜小于1.5m。?
鋪蓋與出水池連接處應(yīng)加強(qiáng)處理,否則易沿其接觸面產(chǎn)生滲漏,一般在連接處將鋪蓋加厚做成大梯形斷面形式,并將底板前端做成傾斜面,使粘土能借自重及其上荷重與底板緊貼,鋪蓋與底板間需鋪設(shè)油毛氈等柔性止水設(shè)備。另外,為了保護(hù)粘土鋪蓋不受水流沖刷,表面應(yīng)加設(shè)砌石或混凝土保護(hù)層。當(dāng)保護(hù)層為干砌塊石時(shí),還應(yīng)在保護(hù)層與鋪蓋之間鋪設(shè)反濾層,以防止粘土顆粒從干砌塊石縫隙中流失。?
(2)混凝土、鋼筋混凝土及瀝青混凝土鋪蓋。在粘性土地基透水性較小及鋪蓋需兼作阻滑板時(shí),可采用混凝土或鋼筋混凝土鋪蓋,其厚度一般為0.4~0.6m,與出水池連接處加厚至0.8~1.0m,并用沉陷縫與出水池底板分開,縫內(nèi)設(shè)止水。厚房長度較大時(shí),順?biāo)鞣较蛞矐?yīng)設(shè)置沉降縫和止水,分縫應(yīng)與泵房分段相一致,以防止鋪蓋開裂。
瀝青混凝土鋪蓋通常選用6號(hào)石油瀝青作膠結(jié)劑,用瀝青、砂、礫石和礦物粉按一定的配合比加熱拌合,然后分層壓實(shí)而成。其厚度一般為5~10cm,與進(jìn)水池底板連接處適當(dāng)加厚。?
2.板樁?
板樁通常設(shè)在出水側(cè),主要用來延長滲徑,其材料有木材、鋼筋混凝土及鋼材等,現(xiàn)多用貫入式預(yù)制鋼筋混凝土板樁,厚約10~15cm,寬50~60cm,該樁最適于河漫灘沉積地基。? 板樁長度應(yīng)根據(jù)防滲效果好和工程造價(jià)低的原則,并結(jié)合施工方法來確定。當(dāng)不透水層埋深較淺時(shí),可用板樁將透水層截?cái)?,并插入不透水層至?.0m;若不透水層埋深很深,板樁長度可取為泵站最大水頭的0.7~1.2倍。?
3.定噴板墻?
用高壓定向噴射灌漿法構(gòu)筑防滲板墻,是將特制水、氣、漿三管噴射裝置插入預(yù)先鉆好的孔中,固定好噴射方向,然后邊噴灌邊提升,依靠高速水氣射流切割土層形成溝槽,利用壓縮空氣的摻攪升揚(yáng)作用把大部分上層顆粒帶出地面,并通過漿液的充填、滲透、擠壓和固結(jié)作用而形成具有一定寬度和厚度的防滲板。定噴板墻的厚度一般為5~13cm,單向噴射的有效寬度為1.5~2.5m,雙向噴射為單向噴射的兩倍。?
4.齒墻及截水槽?
進(jìn)出水池及泵房的上下游端均設(shè)有齒墻,以延長滲徑,同時(shí)增加泵房的抗滑穩(wěn)定。其深度一般為1.0~2.0m,當(dāng)透水層較薄時(shí),可用粘土或混凝土截水槽將透水層截?cái)?,截水槽嵌入不透水層的深度?yīng)不小于1.0m。?
5.排水及反濾層?
排水設(shè)施一般是用直徑1~2cm的卵石,礫石或碎石等鋪在滲流溢出處,層厚20~30cm。為防止地基發(fā)生滲透變形,在排水與地基接觸處應(yīng)設(shè)反濾層。反濾層和排水結(jié)合在一起,常由三層不同粒徑的砂、礫石及碎石組成,粒徑自下而上逐漸加大,每層厚度約20~30cm,反濾層長度一般為5~10m,反濾層上部設(shè)置鋪蓋,鋪蓋上設(shè)Φ5cm的排水孔,呈梅花形布置。? 近年來,土工織物用作反濾材料十分廣泛,其透水性和反濾性能好,其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為:?
防止管涌要求?Oe≤d85?????
滲流暢通要求?Oe≥d15???及Kf>(1~10)K??
不均勻性要求?Oe<2.3d30?(無紡)或1.4d50??(有紡)?
對(duì)于粘土? Oe<0.08mm?
式中,Oe為等效孔徑對(duì)于無紡的取Oe=O90;有紡的取Oe=O95;d15、d50、d85為被保護(hù)土料的特征粒徑(mm);Kf為土工織物的滲透系數(shù);K為被保護(hù)土層的滲透系數(shù)。?
給水設(shè)備系列產(chǎn)品: 消防給水設(shè)備 變頻給水設(shè)備 消防氣壓給水設(shè)備 變頻恒壓供水設(shè)備
三.、進(jìn)出水建筑物及泵房的裂縫處理
導(dǎo)致泵站建筑物鋼筋混凝土裂縫的主要原因是兩類荷載,一是外荷載產(chǎn)生的應(yīng)力,包括外荷載的直接應(yīng)力及由于外荷載作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力,二是由于變形變化而引起的荷載,如結(jié)構(gòu)由于溫度變化導(dǎo)致的收縮與膨脹、地基不均勻沉陷等因素。在洪澇災(zāi)害中,泵站進(jìn)出水池、進(jìn)出水流道和泵房裂縫主要是由于地基的滲透變形所引起的,這種裂縫通常屬于貫穿性的,其走向與沉陷走向一致。裂縫修理方法的選擇及裂縫的表面處理和內(nèi)部處理的方法等詳見本書第五章第二節(jié)。?
關(guān)于流道的斷裂加固和修復(fù),目前實(shí)用的措施有:
1.地基加固?
(1)當(dāng)流道所穿越的大堤堤身不高,斷裂發(fā)生在管口附近時(shí),可直接開控堤身或岸坡進(jìn)行地基處理。?
(2)當(dāng)斷裂發(fā)生在流道中部,全部開挖處理比較困難,且洞徑較大時(shí),可在洞內(nèi)鉆孔進(jìn)行灌漿處理。灌漿前要將斷裂處用混凝土、鋼筋混凝土或鋼環(huán)封閉好。?
(3)在進(jìn)行基礎(chǔ)加固的同時(shí),管身應(yīng)設(shè)置沉陷縫。沉陷縫的止水結(jié)構(gòu)一般用止水片和多層油氈組成。?
2.流道結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)?
對(duì)于產(chǎn)生大范圍的縱向裂縫、嚴(yán)重的橫向斷裂、以及局部沖蝕破壞的流道,凡是影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的均應(yīng)采取加固補(bǔ)強(qiáng)措施,這些措施包括:?
(1)加套管或內(nèi)襯 適用于人工能在洞內(nèi)操作的情況,套管可采用鑄鐵管或鋼管,內(nèi)襯可采用鋼板。?
(2)外包加固 適用于埋藏不深、且直徑較小的管道??赏獍炷粱驖{砌塊石、鋼筋混凝土襯圈。?
(3)頂管處理 當(dāng)管道嚴(yán)重破壞,且修復(fù)十分困難時(shí),需另建新管,建新管可考慮采用頂管法,這是目前更換損壞管道的一種較好的方法。?
四、大型泵站超駝峰運(yùn)行
20世紀(jì)60年代興建的大型排水泵站,大多數(shù)采用虹吸式出口水流道破壞真空的斷流方式。在泵站設(shè)計(jì)時(shí),按外江設(shè)計(jì)低水位淹沒出口的要求確定駝峰頂部的高程,而當(dāng)外江洪水出現(xiàn)超駝峰水位時(shí),則必須關(guān)閉流道出口的防洪閘,以防止江水倒灌。此時(shí)若排水區(qū)發(fā)生漬澇,即使水泵機(jī)組的揚(yáng)程和功率能夠滿足運(yùn)行要求,也無法開機(jī)排水。1998年長江洪水期,僅湖北省就有36座泵站因此而被迫停泵。
中聯(lián)泵業(yè)分析,解決大型泵站超駝峰運(yùn)行的難題,歸結(jié)起來就是解決以下兩個(gè)問題:①在外江洪水位超駝峰的超常條件下,如何平衡安全地啟動(dòng)軸流泵機(jī)組;②安全可靠地?cái)嗔饕苑乐故鹿释1脮r(shí)大量江水倒流及機(jī)組倒轉(zhuǎn)出現(xiàn)危害性的飛逸轉(zhuǎn)速。在認(rèn)真總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)和多年科學(xué)研究的基礎(chǔ)上,武漢水利電力大學(xué)泵及泵站教研室有針對(duì)性提出了壓縮空氣阻水?dāng)嗔鞯男录夹g(shù)。較好地,切實(shí)有效地解決了大型虹吸式出流的軸流泵站在超駝峰條件下正常運(yùn)行的難題。不僅安全可靠,而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。所謂壓縮空氣阻水?dāng)嗔骷矗和ㄟ^適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┫蚝缥茼敳孔⑷雺嚎s空氣,把虹吸管出水側(cè)管內(nèi)水位壓低到駝峰下緣高程。由于壓縮空氣保持穩(wěn)定的壓力,虹吸管內(nèi)的水位不會(huì)上升,所以,既便開啟防洪閘,江水也不會(huì)倒流導(dǎo)致水泵倒轉(zhuǎn),在閘門開啟的情況下起動(dòng)機(jī)組,隨著水泵轉(zhuǎn)速和流量的增大,管內(nèi)的空氣相應(yīng)由排氣管排出。由于本方案設(shè)計(jì)了穩(wěn)壓排氣管,從而限制了因起動(dòng)過程中管內(nèi)空氣被上升的水體壓縮造成過高的壓力,致使水泵進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)而誘發(fā)的水泵機(jī)組的強(qiáng)烈振動(dòng)。?
這種技術(shù)1998年已分別在湖南和湖北兩省的一些泵站應(yīng)用,獲得了滿意的結(jié)果,例如湖北漢川縣民院閘潰堤堵口后,漢江約有120m3/s流量流進(jìn)內(nèi)湖,起動(dòng)漢川二站和汾水泵站的大型水泵機(jī)組向漢江排水,而漢川一站由于漢江水經(jīng)超駝峰底最大達(dá)2.7m,6臺(tái)水泵不僅不能開機(jī)排水,由于流道出口防洪閘關(guān)不嚴(yán),江水倒灌,倒灌流量約為30m3/s,相當(dāng)一臺(tái)單機(jī)功率為2800kW機(jī)組的排水量,單就耗電費(fèi)一項(xiàng)計(jì)算每天約13000元,采用壓縮空氣斷流,無需增加任何設(shè)備,原有的水環(huán)真空泵改作壓縮機(jī)運(yùn)行,用于改接管道的工時(shí)材料,估計(jì)不足1000元,而向駝峰注入壓縮空氣后,由于平衡了閘門正面的水壓力,減小了閘門槽的摩擦力,在自重作用下,降落到位,只有少量漏水,避免江水大量倒灌。很好地配合抗洪斗爭(zhēng),取得了重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。?
現(xiàn)以湖北省嘉魚余碼頭泵站為例說明大型泵站超駝峰斷流措施:?
1.壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
中聯(lián)泵業(yè)根據(jù)建站以來超駝峰運(yùn)行記錄,出現(xiàn)過最高的超駝峰水頭為3.52米,因此要求注入管內(nèi)的壓縮空氣達(dá)到3.52米的壓力,江水不會(huì)通過虹吸管倒流,由于要求壓縮的壓力很低,不宜直接選用現(xiàn)有的空氣壓縮機(jī),而是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的條件和要求,專門設(shè)計(jì)了一種新型的射流壓縮機(jī)。這種壓縮機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,運(yùn)行可靠,管理方便。壓縮空氣聯(lián)接系統(tǒng),該系統(tǒng)由1臺(tái)IB150-125-250型離心泵(配17.5kw電機(jī)動(dòng))向射流壓縮機(jī)供給壓力水,壓縮機(jī)吸入的空氣與壓力水混合,通過干管和閘閥向準(zhǔn)備起動(dòng)的機(jī)組虹吸管頂部注入水氣混合流,水氣在虹吸管內(nèi)自動(dòng)分離,氣體聚集在虹吸管頂部,氣壓逐漸升高,直到水面氣壓達(dá)到相當(dāng)于超駝峰水深的壓力即可將防洪閘提起,水面氣壓由模擬外江水位的水池和排氣管來控制,實(shí)際上是由排氣管的淹沒深度來控制水面的氣壓,水泵起動(dòng)后氣壓升高,排氣管即自動(dòng)排氣,排氣流量隨水泵流量的增大相對(duì)應(yīng)。
2.射流壓縮機(jī)?
射流壓縮機(jī)的性能,根據(jù)計(jì)算,當(dāng)壓縮空氣的壓力達(dá)到0.36kPa,壓縮空氣流量Q=420m3/h,壓縮空氣流量也隨壓縮空氣壓力的變化而變化,估計(jì)管內(nèi)空體積為200m3,起動(dòng)一臺(tái)水泵所需的壓縮空氣約60m3,考慮系統(tǒng)漏氣損失,估計(jì)起動(dòng)一臺(tái)機(jī)組所需壓氣時(shí)間不超過10分鐘。?
3.機(jī)組起動(dòng)操作程序?
(1)檢查虹吸管出口段是否充水至駝峰下緣。一般情況下由于閘門止水不嚴(yán)防洪閘處于關(guān)閉狀態(tài)下,出口段也會(huì)充水至駝峰下緣。?
(2)起動(dòng)泵房供水泵向蓄水池充水,充到60m3的水量。?
(3)根據(jù)出水池水位與駝峰下緣離程之差Δh,向水池充水,使排氣管淹沒深度h=Δh+0.05m(0.05為考慮水面波動(dòng)的安全值)。?
(4)打開準(zhǔn)備起動(dòng)機(jī)組的閘閥。
(5)起動(dòng)離心泵,射流壓縮機(jī)開始吸氣,并將水氣混合液通過干管和閘閥注入虹吸管,當(dāng)虹吸管內(nèi)氣壓達(dá)到Δh即可開啟防洪閘。?
(6)起動(dòng)軸流泵,當(dāng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到牽入同步的轉(zhuǎn)速時(shí)立即切斷離心泵的電源,這樣可以保持恒定的氣壓,防止突然降壓,虹吸管出口段的水翻越駝峰向內(nèi)側(cè)倒沖,增大水阻力矩,延遲機(jī)組牽入同步的時(shí)間。待虹吸管內(nèi)空氣完全排除后,機(jī)組即轉(zhuǎn)入穩(wěn)定運(yùn)行,起動(dòng)過程即告結(jié)束。?
4.機(jī)組突然失電防止倒流倒轉(zhuǎn)飛逸狀態(tài)的措施?
在正常情況下停機(jī),一般是先將防洪閘部分關(guān)閉,在機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)或電機(jī)出現(xiàn)超載的臨界狀態(tài)下迅速切斷主電機(jī)的電源,防洪閘在重力作用下關(guān)閉,預(yù)計(jì)可在水泵開始倒流之前關(guān)至終點(diǎn)。但是,如果發(fā)生事故跳閘或電網(wǎng)突然斷電,則閘門只能從斷電開始下落,關(guān)閉活塞行程2.5米,按失電后8秒內(nèi)關(guān)閉的要求,通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定增加的配重,這種方案比增加蓄能罐的方案簡(jiǎn)單可靠。?
五、污物及清污?
污物是指浮在水體表面和水體中的雜物,如水草、白色污染物、水塊及其它雜物。近年來由于水體污染的加劇,水體富營養(yǎng)化程度提高,一些水生植物如水葫蘆和一些藻類植物在引水渠道、前池等內(nèi)部生長、繁殖異常迅速,嚴(yán)重影響過水構(gòu)筑物的過水能力。另外,廢棄塑料袋、瓶、盒等白色污染物也危害猖獗,增加攔污柵水頭損失,降低進(jìn)水池的效率,增加泵站能耗,嚴(yán)重時(shí)泵站不能正常運(yùn)行。 從長期治理的角度來看,應(yīng)堵住源頭,會(huì)同有關(guān)環(huán)保部門,嚴(yán)格控制有關(guān)污染物的排放量改善水質(zhì)。近期應(yīng)著眼于改善泵站攔污柵的布置并對(duì)污物進(jìn)行清理。?
(一)改善攔污柵的布置
攔污柵的型式和尺寸不僅影響工程投資和泵站能耗,而且對(duì)污物的清理有很大影響。如我國大型軸流泵站的攔污柵大部分是垂直設(shè)置在進(jìn)水流道的進(jìn)口處,由于利用了進(jìn)水流道的隔墩作為支承,因而可以節(jié)約工程投資。但此類布置攔污柵處的流速較大,清污工作的危險(xiǎn)性大,工作條件差,污物清理困難,并且污物的堵塞會(huì)直接影響水泵的進(jìn)水流態(tài),使水泵在偏離設(shè)計(jì)工況點(diǎn)工作,引起機(jī)組的振動(dòng)和噪聲。一般來說,攔污柵應(yīng)布置在平均流速為0.5~0.8m/s的斷面上,以設(shè)置在引渠末端為宜,它比設(shè)在進(jìn)水流道或進(jìn)水池前安全。而且,由于引渠末端斷面窄,工程投資省,同時(shí)也便于布置清污機(jī)械。?
對(duì)攔污柵還要正確設(shè)計(jì),其強(qiáng)度和柵距要適中。?
(二)清污方法及設(shè)備
目前,對(duì)污物的處理尚沒有較好的化學(xué)和生物方法,一般是采用人工和機(jī)械的方法進(jìn)行清理。人工清污主要用于水草和雜物不多的小型泵站。對(duì)大型泵站,應(yīng)加大投入,設(shè)置專門的清污機(jī)械和相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備來處理污物。目前自動(dòng)清污機(jī)主要有:自動(dòng)耙式清污機(jī)、大型自動(dòng)清污機(jī)、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)式清污機(jī)、牽引耙式清污機(jī)及牽引車式清污機(jī)等等。它們的特點(diǎn)及適用范圍各不同,應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況來選用。?
六、淤積及清淤
淤積主要指沉積在外江、內(nèi)湖、渠道及進(jìn)、出水構(gòu)筑物等底部的泥沙、卵石和磚塊等沉積物。在洪災(zāi)多發(fā)之地,由于水土流失的加劇和洪水的泛濫,許多江河和湖泊淤積嚴(yán)重,部分河段的平均淤積深度達(dá)每年0.5m。嚴(yán)重的淤積危害了泵站的安全運(yùn)行,有些泵站甚至不能運(yùn)行。
有關(guān)清淤施工問題可參見水利電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《疏浚工程施工技術(shù)規(guī)范》,選擇清淤設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題:?
1.被挖掘土的種類和性質(zhì);?
2.挖槽尺度和排泥方法;?
3.疏浚工程量和工程時(shí)間;?
4.挖泥船或其它挖泥設(shè)備的性能。?
對(duì)挖泥船或其它的挖泥設(shè)備,目前應(yīng)用于內(nèi)河和湖泊的主要有泥斗式(機(jī)械式)和吸揚(yáng)式(水力式)兩大類。泥斗式包括鏟斗式、抓斗式及鏈斗式等。鏟斗式和抓斗式適宜于硬質(zhì)土,但產(chǎn)量太低。鏈斗式對(duì)土質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng),挖后水底平整,但所占水域面積大,須要鋪助設(shè)備多,且振動(dòng)和噪聲很大,國外已很少使用。?
吸揚(yáng)式挖泥船主要分為絞吸式、潛水泵式、氣升式及射流式等等。絞吸式挖深有限,但經(jīng)濟(jì)效益高,在國內(nèi)外應(yīng)用極為廣泛。潛水泵式挖深適中,經(jīng)濟(jì)效益好,以往的電機(jī)密封易損壞,工作可靠性差。但近代的潛水電泵機(jī)械密封技術(shù)有很大提高,再加上增加了很多監(jiān)控設(shè)備,潛水電泵的可靠性和使用壽命有顯著提高。氣升式挖深大,對(duì)水底擾動(dòng)小,但效率很低。射流式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、挖深大、維護(hù)方便、便于自制,但效率稍低于絞吸式,它具有較好的實(shí)用價(jià)值。其它還有一些水陸兩用及陸地上行走的挖泥設(shè)備。?
泵類設(shè)備監(jiān)測(cè)概述???????????? 水泵的分類
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