5.3 工程总体布置
5.3.1 布置原则
(1)泵闸的进出口段水流均匀流态平顺。
(2)泵闸的轴线尽量与河道中心线正交。
(3)根据建筑物的功能、管理及运用等要求,做到紧凑合理、协调美观。
(4)工程管理区与周边环境相协调,为景观设计搭造平台。
5.3.2 枢纽布置
新涌水闸(含泵站)工程的总体布置根据站址的地形地质、水流条件、对外交通及环境等条件,结合整个水利枢纽布局,综合利用要求等,做到布置合理,有利施工,运行安全,管理方便,少占耕地,美观协调。
工程包括一座净宽5m的水闸和一座设计流量10m3/s的泵站,水闸布置在幸福涌东北端。
站址处具有部分自排条件,泵站宜与排水闸结合布置。其布置型式,按照泵站与水闸的位置关系不同,比选了闸站合建和闸站分建两种方案。方案一:闸站合建。水闸和泵站合并在一起,泵房与闸室处于同一纵轴线上,设上下两层压力通道,出口设平板闸门。自流排水时,开启闸门,提排时关闭闸门。方案二:闸站分建。水闸和泵站平行布置在一起,其两翼与堤防相连接,新建交通桥与堤路连通,水闸与泵站一字形布置,水闸与泵站之间以缝墩隔开,水闸为开敞式。幸福涌河底宽度约15m,存在通航要求,应满足清淤船通过要求,显然,水闸需为开敞式,因此选择方案二为推荐方案。
新涌水闸工程跨河而建,根据水闸与主泵房相对位置的不同,比较了水闸布置于主泵房一侧和水闸布置于主泵房中间两种形式。形式一:水闸居中,泵站拆分为两个泵段分布于水闸两侧,优点是水闸运用水流条件较好,缺点是机组布置不集中,需建两座主厂房,工程投资较大,给站内交通、运行管理和机组检修等带来不便;形式二:水闸布于泵房一侧,优点是站内交通顺畅、便于运行管理和机组检修、投资较省,缺点是因进水建筑物左右不对称,进水流态易产生偏移和回流。综合考虑,采用形式二,将水闸布于泵房一侧。
新涌水闸(含泵站)工程建在幸福涌上,泵闸中心线与幸福涌中心线相对应。水闸与泵站并排布置,工程场址位于市政规划道路交汇处的西北角,幸福涌东南侧场地狭小,不利于泵站厂房布置,因此布置上泵站及厂房在幸福涌西北侧,水闸在幸福涌东南侧,中间以缝墩隔开。泵站由前池、进水池、主泵房、出水池、交通桥、上下游连接段、副厂房等构成。水闸由闸室、启闭机室、交通桥、内涌海漫、防冲槽,外河消力池、海漫、防冲槽等构成。泵站与水闸共用内、外河海漫和防冲槽。主泵房与水闸启闭机室在同一轴线上,顶高程相同,顺水流向的宽度相同,在外形上成为一体,其立面较美观。泵站管理区位于靠近副厂房一侧,区内绿化并设置必要的管理设施。对外交通与堤防道路连接。
5.3.3 泵房布置
主泵房为堤身式干室型,上部为钢筋混凝土框架结构,下部为钢筋混凝土墩墙结构。站内安装3台立式轴流泵,单泵流量3.5m3/s,总流量为10m3/s,采用单列布置。泵房共分三层:①高程-3.00~-0.59m为进水流道层;②高程-0.59~2.60m为水泵层;③高程2.60m以上为电动机层。在主泵房一端设安装检修间,高程2.90m。主泵房顺水流向长13.4m,垂直水流向长13.2m。机组中心距4.0m。主泵房内上、下游侧墙直接挡水,其顶部高程不应小于设计水位或校核水位加波浪壅高和安全超高,且不小于站址处堤防顶高程,同时考虑软弱地基沉降等因素,最终确定主泵房内上下游侧墙高程2.60m。为调整进泵水流流态,进、出水流道由中墩隔开。进水口处设检修闸门(与拦污栅共槽)和工作闸门。出口拍门后设检修闸门。
幸福涌侧高程2.60m设有工作平台,平台宽度根据泵站工作闸门的布置及交通通道的要求确定为3.10m,平台上布置有工作门螺杆启闭机。
泵站由引渠、前池、进水池、主泵房、出水池、交通桥、上下游连接段和副厂房等构成。
前池采用正向进水方式,池宽11.31m,池长9m,池底高程由-1.50m 渐变为-3.00m,底坡1∶6,底板为C25钢筋混凝土,厚0.8m。
进水池布置在泵室内部,长3.85m,与泵室结合。泵房顺流向长度13.40m,垂直水流向长13.20m。
紧靠泵室屏山河侧为出水池,池长12.10m,出水池上方布置有交通桥,交通桥净宽7m,与闸室外河侧消力池上的交通桥相通。
副厂房和管理房布置在幸福涌左岸管理区内,布置有安装检修间、高压配电室、低压配电室、继保室、中央控制室、通信室、试验室和值班室等。
5.3.4 水闸布置
(1)闸顶高程。根据《水闸设计规范》(SL 265—2001)的相关规定:水闸闸顶高程根据挡水和泄水两种运用情况而定,且不低于堤顶高程。屏山河和幸福涌堤防设计高程2.60m,经综合比较,水闸闸顶高程确定2.60m。闸室在幸福涌侧顶部设宽3.3m的钢筋混凝土面板及横梁搭建平台,梁底高程2.20m,满足小型清淤船只通航要求。
(2)闸槛高程。本闸为排涝闸,在满足排水、泄水的条件下,闸槛高程可略低于河道底高程。根据整治后河涌底高程、地质情况、水流流态、泥沙以及原闸槛高程等条件,经技术经济比较,确定为-1.50m。
(3)闸孔宽度。闸孔总净宽根据排涝计算成果,同时考虑新客站地区多座水闸便于统一管理运行等要求确定。水闸为单孔闸,闸孔宽度5.0m。
(4)闸室长度。闸室底板顺流向长度根据地基条件和结构布置要求,满足闸室整体稳定、防渗长度的需要并与泵房布置相协调等需要,根据以上要求,确定为17.20m。根据管理维修需要,闸室前后各设置一道检修门槽。
(5)底板及闸墩厚度。水闸底板厚度和闸墩厚度经结构计算并结合闸门埋件构造要求确定,水闸底板厚1.0m,边墩厚1.0m。
(6)闸门结构。新涌水闸工程为泵闸结合,考虑工程的整体性,采用直升式平板钢闸门,闸墩上部设启闭机室与泵房形成整体。
5.3.5 防渗排水布置
泵房(水闸)地基位于淤泥质土,泵房(水闸)设计水平防渗长度为25.5m,并在泵房(水闸)及消力池四周设置水泥土搅拌桩截渗墙,墙底深入强风化黏土岩中约0.5m。
5.3.6 消能防冲布置
本次设计水闸具有双向挡水、泄水功能。根据水闸运行特点,水闸采用底流式消能,经计算,闸下尾水深度高于跃后水深,内、外河侧均不需设消力池。考虑水闸排涝时,闸门开启过程中可能存在不利情况,同时结合工程布置,将交通桥段底板兼作排涝时的消力池。交通桥段长度为8.0m,底板在屏山河侧设高0.5m、宽0.50m的尾坎。紧接泵站出水池和闸室消力池设有长10m,厚0.5m的浆砌石海漫,海漫末端设深1.2m、长8.6m的防冲槽泵闸共用。
交通桥桥面采用钢筋混凝土板式结构,荷载设计标准为公路二级。桥面宽7.0m,桥面高程3.10m,梁底高程最小为2.54m,可满足桥下净空不小于0.5m的要求。
幸福涌侧水闸上游设9m长的浆砌石海漫,因海漫与泵站进水前池底高程不同,两者之间用导墙隔开,以使进闸水流平顺。海漫上游设8.6m长的防冲槽泵闸共用。
5.3.7 两岸连接布置
泵房(闸室)两岸连接需保证岸坡稳定,改善水闸进、出水流条件,提高泄流能力和防冲效果,且有利于环境绿化。两岸连接翼墙采用悬臂式钢筋混凝土挡土墙结构,上、下游翼墙与泵房(闸室)平顺连接,平面布置采用圆弧与直线组合式,两侧翼墙墙顶高程均为2.60m。
泵闸室上下游翼墙以外的两侧边坡做干砌石防护,防护长度各10m,防护顶部高程1.00m。
5.3.8 堤防连接段布置
新涌水闸位于幸福涌上,堤防连接段包括幸福涌侧堤防和屏山河侧堤防,新涌水闸与幸福涌堤防整治工程分界桩号X0+000和X0+150.00;与屏山河整治工程的分界桩号为P0+468.00。堤防连接段的设计参照相应的河涌整治工程,平面布置上与整治后的河涌堤防平顺连接。幸福涌下游左岸与屏山河衔接处设一长约56m、宽约20m的景观平台,平台高程2.60m,以使屏山河与幸福涌堤防道路平顺连接。