泵站结构设计论文

摘要：近年来，我国的泵站建设越来越多，泵站的结构设计工作也越来越受到重视。采用现代设计方法，构建泵站工程结构整体优化设计数学模型，对泵房整体结构进行结构尺寸优化设计、结构布置优化设计以及材料分区优化设计，提出科学合理的泵站工程结构优化设计方案。以下是小编精心整理的《泵站结构设计论文 (精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

泵站结构设计论文 篇1：

刍议供水泵站结构设计

【摘 要】文章从泵房整体设计、稳定性分析、地基处理、机械设备几个方向，对供水泵站结构设计提出了一些看法。

【关键词】泵房尺寸;地基处理;机械设备

1、泵房尺寸的确定

1.1泵房高度的确定

(1)主泵房电动机层以上净高应满足以下要求：第一，立式机组应满足水泵轴或电动机转子连轴的吊运要求。如果叶轮调节机构为机械操作，还应满足调节杆吊装的要求。第二，卧式机组应满足水泵或电动机整体吊运，或从运输设备上整体装卸的要求。第三，起重机最高点与屋面大梁底部距离不应小于0.3m。

(2)吊运设备与固定物的距离应符合下列要求：第一，采用刚性吊具时，垂直方向不应小于0.3m;采用柔性吊具时，垂直方向不应小于0.5m。第二，水平方向不应小于0.4m。第三，主变压器检修时，其抽芯所需的高度不得作为确定主泵房高度的依据起吊高度不足时，应设变压器检修坑。

(3)水泵层净高不宜小于4.0m，排水泵室净高不宜小于2.4m，排水廊道净高不宜小于2.2m空气压缩机室净高应大于贮气罐总高度，且不应低于3.5m，并有足够的泄压面积。

主泵房水泵层底板高程应根据水泵安装高程和进水流道布置或管道安装要求等因素确定。水泵安装应结合泵房处的地形、地质条件综合确定。主泵房电动机层楼板高程应根据水泵安装高程和泵轴、电动机轴的长度等因素确定。水泵安装高程必须满足下列要求：第一，在进水池最低运行水位时，必须满足不同工况下水泵的允许吸上真空高度或必需汽蚀余量的要求。当电动机与水泵额定转速不同时，或在含泥沙水源中取水时，应对水泵的允许吸上真空高度或必需汽蚀余量进行修正。第二，轴流泵或混流泵立式安装时，其基准面最小淹没深度应大于0.5m。第三，进水池内严禁产生有害的漩涡。

1.2主泵房宽度的确定

(1)立式机组：泵房宽度应由电动机或风道最大尺寸及上下游侧运行维护通道所要求的尺寸确定。电动机层和水泵层的上、下游侧均应有运行维护通道，其净宽不宜小于1.2m～1.5m;当一侧布置有操作盘柜时，其净宽不宜小于2.0m水泵层的运行通道还应满足设备搬运的要求。

(2)卧式机组：泵房宽度应根据水泵、阀门和所配置的其他管件尺寸，并满足设备安装、检修以及运行维护通道或交通道布置的要求确定。

1.3泵房长度的确定

主泵房长度应根据主机组台数布置形式、机组间距、边机组段长度和安装检修间的布置等因素确定，并应满足机组吊运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

泵房稳定分析可采取一个典型机组段或一个联段作为计算单元。用于泵房稳定分析的荷载应包括：自重、静水压力、扬压力、土压力、泥沙压力、波浪压力、地震作用及其他荷载等。其计算应遵守下列规定：(1)自重包括泵房结构自重、填料质量和永久设备质量。(2)静水压力应根据各种运行水位计算。对于多泥沙河流，应考虑含沙量对水容重的影响。(3)扬压力应包括浮托力和渗透压力。渗透压力应根据地基类别，各种运行情况下的水位组合条件，泵房基础底部防渗、排水设施的布置情况等因素计算确定。对于土基，宜采用改进阻力系数法计算;对岩基，宜采用直线分布法计算。(4)土压力应根据地基条件。回填土性质、泵房结构可能产生的变形情况等因素，按主动土压力或静止土压力计算。计算时应计及填土面上的超载作用。(5)泥沙压力应根据泵房位置、泥沙可能淤积的情况计算确定。(6)波浪压力可采用官厅一鹤地水库公式或莆田试验站公式计算确定。在设计水位时，风速宜采用相应时期多年平均最大风速的1.5～2.0倍;在最高运行水位或洪(涝)水位时，风速宜采用相应时期多年平均最大风速。

地震作用可按国家现行标准《水工建筑物抗震设计规范》的规定计算确定。其他荷载可根据工程实际情况确定。设计泵房时应将可能同时作用的各种荷载进行组合。

2.2地基计算及处理

泵房选用的地基应满足承载能力、稳定和变形的要求。泵房地基应优先选用天然地基。标准贯入击数小于4击的黏性土地基和标准贯入击数小于或等于8击的砂性土地基，不得作为天然地基。当泵房地基岩土的各项物理力学性能指标较差，且工程结构又难以协调适应时，可采用人工地基。土基上泵房和取水建筑物的基础埋置深度，应在最大冲刷线以下。位于季节性冻土地区土基上的泵房和取水建筑物，其基础埋置深度应大于该地区最大冻土深度。只有竖向对称荷载作用时，泵房基础底面平均应力不应大于泵房地基特力层允许承载力;在竖向偏心荷载作用下，除应满足基础底面平均应力不大于地基持力层允许承载力外，还应满足基础底面边缘最大应力不大于1.2倍地基持力层允许承载力的要求;在地震情况下，泵房地基持力层允许承载力可适当提高。泵房地基允许沉降量和沉降差，应根据工程具体情况分析确定，满足泵房结构安全和不影响泵房内机组的正常运行。

泵房的地基处理方案应综合考虑地基土质、泵房结构特点施工条件和运行要求等因素，经技术经济比较确定。换土垫层桩基础、沉井基础、振冲砂(碎石)桩和强夯等常用地基处理设计应符合国家现行标准《水闸设计规范》及其他有关专业规范的规定。泵房地基中有可能发生“液化”的土层应挖除。当该土层难以挖除时，宜采用樁基础、振冲砂桩或强夯等处理措施，也可结合地基防渗要求，采用板桩或截水墙围封。泵房地基为湿陷性黄土地基，可采用重锤表层夯实、换土垫层、灰土桩挤密、桩基础或预浸水等方法处理，并应符合现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》的规定。泵房基础底面下应有必要的防渗设施。泵房地基为膨胀土地基，在满足泵房布置和稳定安全要求的前提下，应减小泵房基础底面积，增大基础埋置深度，也可将膨胀土挖除，换填无膨胀性土料垫层，或采用桩基础、泵房地基为岩石地基，应清除表层松动、破碎的岩块，并对夹泥裂隙和断层破碎带进行处理。对岩溶地基，应进行专门处理。

3、水力机械及辅助设备要求

(1)应满足泵站设计流量、设计扬程及不同时期供排水的要求。

(2)在平均扬程时，水泵应在高效区运行;在最高与最低扬程时，水泵应能安全、稳定运行。排水泵站的主泵，在确保安全运行的前提下，其设计流量宜按最大单位流量计算。从多泥沙水源取水时，应计入泥沙含量、粒径对水泵性能的影响;水源介质有腐蚀性时，水泵叶轮及过流部件应有防腐措施。

(3)应优先选用国家推荐的系列产品和经过鉴定的产品。当现有产品不能满足泵站设计要求时，可设计新水泵。新设计的水泵必须进行模型试验或装置模型试验，经鉴定合格后方可采用采用国外先进产品时，应有充分论证。

(4)具有多种泵型可供选择时，应综合分析水力性能、机组造价、工程投资和运行检修等因素择优确定。条件相同时宜选用卧式离心泵。

多泥沙水源主泵选型除符合以上规定外，还应满足下列要求：第一，应优先选用汽蚀性能好的水泵。第二，机组转速宜较低。第三，过流部件应具有抗磨蚀措施。第四，水泵导轴承宜用清水润滑或油润滑。第五，主泵台数宜为3～9台，流量变化幅度大的泵站，台数宜多;流量比较稳定的泵站，台数宜少。第六，备用机组数的确定应根据供水的重要性及年利用小时数确定，并应满足机组正常检修要求。第七，对于叶轮名义直径大于或等于160mm的轴流泵和混流泵，应有装置模型试验资料;当对过流部件型线做较大更改时，应重新进行装置模型试验。第八，离心泵和蜗壳式混流泵可采用车削调节方式改变水泵性能参数，对车削后的叶轮必须做静平衡试验。第九，水泵可降速或增速运行 增速运行的水泵，其转速超过设计转速5%时，应对其强度、磨损、汽蚀、水力振动等进行论证。

作者：游光辉

泵站结构设计论文 篇2：

泵站结构设计中应把握的关键问题探析

摘要：近年来，我国的泵站建设越来越多，泵站的结构设计工作也越来越受到重视。采用现代设计方法，构建泵站工程结构整体优化设计数学模型，对泵房整体结构进行结构尺寸优化设计、结构布置优化设计以及材料分区优化设计，提出科学合理的泵站工程结构优化设计方案。同时，总结水工、土木工程结构及材料领域最新开发的新材料、新工艺的特点，将其引入到泵站结构工程的设计与建造中的可行性与有效性研究中。本文首先分析了泵站结构设计的主要工作，其次探讨了泵站结构设计应该突出和把握的关键问题，最后就泵站结构设计应用进行研究，以供参考。

关键词：泵站结构设计;设计施工配合;原则;防腐

引言

水工建设中设计参数的优化可提升工程寿命及运营效率，为工程建设安全性提供保障，研究水工建筑的设计参数优化问题具有重要意义。工程终点位置处，要与堤坝可靠连接起来，根据对现场情况的调查，初步设计下确定的堤坝加固长度在14m以上。

1泵站结构设计的主要工作

1.1泵站结构的模型计算

在进行泵站整体结构设计工作过程中还需要根据整个泵站的整体结构设计特点与主要功能系统构成进行划分，排列为几个易于测量计算的部分，进而再逐步建立联系起泵站设计与计量运算的整体数字模型。泵站地下框架部分以基层钢筋混凝土为泵站建模设计标准，垂直式墙壁板的建模计算施工过程中，需要对于它的长度进行合适的配比，并且如果发现低于0.5的部分需要以单向的墙壁结构进行计算。

1.2青年泵站监测设计

(1)变形监测。在泵站挡墙、闸墩分缝两侧及厂房四周布置垂直位移测点，采用精密水准法进行监测;建筑物变形影响区以外坚实基础上布置起测水准基点和校准基点进行校核。(2)环境监测。在进水池布置水位标志和水位计，并在泵站枢纽区域布置百叶箱和雨量计。仪器电缆引致泵站管理中心。

2泵站结构设计应该突出和把握的关键问题

2.1管道接口

球磨铸铁管与球磨铸铁管之间采用“T”型承插接口，埋地钢管与球磨铸铁管之间采用承插短管连接，钢管与钢管之间采用焊接方式连接，球墨铸铁管及钢管与阀门连接部位均采用法兰连接。承插接口可以有一定的转角以便于借转，通常情况下，偏转角度不大于1°，借转角度也可根据厂家提供的参数进行偏转连接。

2.2强化泵站结构混凝土高性能设计

高性能混凝土的主要性能特点之一就是高耐久性，需要确保高性能混凝土的材料配置比较为合理，并且可以符合长期建设所需的技术要求。可以考虑采用恒负温高性能的现浇混凝土水泥桩和钻孔灌注桩采用混凝土的配制方式基于设计原理，采用32.5普硅水泥、42.5中热水泥或高耐硫化的低抗氧化水泥，而在进行搅拌时需要进一步减少和降低对于混凝土的使用量，这样才能够有效地保证混凝土的牢固性。拌合物的塌落度应当满足水下泵送和灌注拌合物施工的要求，并且其温度一般不应该大于5度，在拌合的同时需要添加多功能的复合型外加剂，提高混凝土的牢固程度，实现其操作程序的简化，保证施工质量。而在浇筑的过程当中，可以有人专门检查支架、模板、钢筋的稳定情况，如果在施工的过程中发现变形等情况需要立刻处理，在混凝土的浇筑过程中可以采用插入式振捣棒进行振捣，而振捣时水平移动的间距是有一定要求的，移动间距应该在30～50cm，并且与侧模保持一定的距离。遵循快插慢拔原则，插点均匀进行排列，逐点移动，按顺序进行。每一振点的延续时间以表面出现浮浆，砼停止下沉，不再冒气泡，表面呈现平坦浮浆为准，以确保混凝土质量。

2.3输水管线监测设计

输水管为3级建筑物，主要布置水平位移监测、沉降监测、土压力内水压力监测与应力监测设施。(1)水平位移监测。在输水管线选取钢板桩支护断面在断面钢板桩外侧各布置测斜管;在泵站旁边的旧青年水库管理房布置斜侧管，管理楼进行位移监测。(2)沉降监测。在顶管井及顶管井之间的地面布置沉降节点，工布置10个垂直位移监测点，用于监测顶管井及管线经过地面的沉降情况。在顶管井及顶管变形影响区域以外设置水准起测点和基准点进行校核。观测点位移观测中误差不大于±1mm。(3)土压力监测。对顶管井外侧及减压阀井钢板桩支护外侧各布置土压力计，共计土压力计，监测井壁外侧的土压力情况。(4)内水压力监测。在输水管线沿程检修阀及量水间布置压力传感器和压力表，并布置2个监测点，用于监测管道内水压力。(5)应力监测。对顶管井内衬墙处选择应力较大位置各布置钢筋计，共计钢筋计，用于监测内衬墙内的钢筋状态;针对减压井布置钢板计，用于测量钢板桩的状态。

3泵站结构设计应用

3.1农田灌溉、防洪排涝工程

我国的泵结构有着很大的用处，尤其是从历史的角度而言，我国的泵站结构可以有效的保障农业的高产和稳产，对于抗洪救灾等众多事件中有着较为重要的作用。泵站应用于农田灌溉、防洪排涝等工程当中，用于提高和改善人民的生活水平、改善生活条件，促进国民经济的稳定发展。

3.2土方填筑技术

中小型泵站所涉及的开挖作业实施中，土方填筑技术就是关键性的技术，这一技术应用时，现场施工人员需根据挖填方式来实现现场土方的平衡，以实现这一环节的工程造价控制。在上游围堰的填筑作业中，利用基坑开挖土方完成，而对于下游围堰施工，通过大堤坡除土方的方式来完成，将弃土与回填土充分利用起来。填筑作业中重点要进行填筑厚度的控制，并利用推土机来完成压实作业。

3.3跨流域调水工程

泵站对于跨流域调水工程起到了许多关键性的作用，尤对于我国的跨流域调水工程而言，泵站的结构较为关键，南水北调的工程较为有特点，其流量大，运行时间长，要求相关泵站具有排洪排涝的作用，并对于泵站的运行程度与效率有着更高的要求。所以在我国的跨流域调水之中，对于泵站的应用要求将会更加严格，其扬程量较大，南水北调东线一期的工程有13個不同特点的泵站，对于泵站的施工难度也较大。

3.4止水施工技术

因为中小型泵站环境的特殊性，使得在施工作业进行中，止水施工也尤为关键，在模板作业中要进行止水的固定，避免出现较大的位移。连接铜片的止水处理中，应结合现场的施工图纸设计，使得止水连接长度高达20cm以上，止水搭接施工中，利用咬接和搭接处理的方式来完成。如果在现场涉及了氯丁橡胶粘结法，需保障搭接面的平整度，使得胶水的涂刷更为均匀，粘结止水时必须夹紧止水，维持长达24h的加压作业。

结语

综上所述，在实际施工当中，必须良好明确泵站结构设计工程的全面落实，因此，不论是国家还是有关企业，都应当对泵站结构设计质量控制更加重视和关注，对能够解决问题的有效措施进行总结，并且加以完善，在最大程度上避免影响质量的因素存在。在具体的泵站设计工作中要强化结构设计，要以科学、合理的结构来确保泵站的整体稳定与安全运行。

参考文献

[1]唐彦.紫坪铺水利枢纽应急泵站的设计选型及应用[J].四川水力发电.2015(05).

[2]郝春明，万继芳，黄季艳.常熟水利枢纽泵站水泵典型故障分析与改造[J].南水北调与水利科技.2012(03).

[3]杨邗，宋伟新，冯晓.严埭港水利枢纽泵站快速门失电应急保护措施[J].中国水利.2016(02).

[4]赵生华，付强.韩家峡水库溢洪道正交入汇条件下溢洪道最佳挑流消能问题研究[J].水利与建筑工程学报，2021，19(3)：86-90，143.

[5]孙益松，叶柏阳，周松松.某水电站泄洪闸消力池水力特性模型试验与数值仿真分析研究[J].水利技术监督，2020(5)：28-33.

作者：汪贤亮

泵站结构设计论文 篇3：

东汪庄泵站穿堤涵闸结构设计

摘 要：东汪庄穿堤涵闸为涵洞式钢筋混凝土双层结构，将闸室与涵洞连为整体，上游与压力池相接，底板为立交涵洞顶板。结构计算复杂。

关键词：双层涵闸;结构设计

1 基本情况

1.1 工程隐患

东汪庄泵站位于天津市武清区龙凤河左堤大黄堡镇东汪庄村南，始建于1976年，承担着大良、大黄堡镇10.69万亩农田的排水和4.2万亩农田灌溉任务。该泵站始建于1976年，由于受当时特定历史时期经济、社会条件的限制，工程设计标准偏低，而且泵站自建站以来担负着繁重的灌排、调水任务，年运行时间长，特别是经过30～40年的运行，泵站存在不同程度的水工建筑物基础沉陷、结构存在许多裂缝、混凝土碳化剥蚀严重、钢筋锈蚀、砌石破损松动，加之工程年久失修，泵站已不能正常发挥效益，为使泵站恢复设计排灌标准，保证泵站安全可靠地运行，需进行更新改造。

1.2 工程地质

勘察深度(30m)范围内揭露的地层均为第四系地层，按成因主要为河流冲积相及海相地层，局部地表分布有人工填土。勘察揭露的岩性主要有粘土、壤土、砂壤土及粉砂等。

工程區地下水属第四系孔隙潜水，主要赋存于壤土、砂壤土及粉细砂层中。勘察揭露的地下水埋深1.30～3.70m，大沽高程3.53～3.90m。2 结构设计

泵站主要建筑包括：站前闸、前池、进水池、泵房、压力池、立交涵洞、穿堤涵闸等。本文主要介绍穿堤涵闸的结构设计。

穿堤涵闸为涵洞式钢筋混凝土双层结构，将闸室与涵洞连为整体，上游与压力池相接，底板为立交涵洞顶板。因此闸室宽度与下层涵洞宽度设计相同为2.7m。边墙及中墙与下层涵洞相同为0.8m。两孔总宽为7.8m。需通过过流能力确定下层立交涵洞及机排闸的高度。

2.1 穿堤涵闸闸孔过流能力计算

2.1.1 机排闸。压力池设计水位5.65m，最高运行水位6.34m。泵站设计流量19.2m3/s。根据地形条件、建筑物布置情况及行洪排涝要求，机排闸为无压淹没出流，按《涵洞》第二版中无压涵洞过流能力公式计算。

根据《水闸设计规范》SL 265-2001闸室总净宽与河道宽度的关系、建筑物与出水渠衔接条件等要求，经计算确定机排涵闸断面为2孔2.7m×3.5m。

2.1.2 立交涵闸。立交涵洞为自排和灌溉引水通道，根据建筑物布置情况以及排水灌溉的要求，立交涵闸为有压出流，按《涵洞》第二版中有压涵洞过流能力公式计算。

根据《水闸设计规范》SL 265-2001闸室总净宽与河道宽度的关系、建筑物与出水渠衔接条件等要求，经计算确定立交涵闸断面为2孔2.7m×1.9m。

2.2 穿堤闸稳定计算

参考文献

[1] GB/T50265-97.泵站设计规范[S].

[2] SL265-2001.水闸设计规范[S].

[3] SL203-97.水工建筑物抗震设计规范[S].

[4] SL191-2008.水工混凝土结构设计规范[S].

[5] DL 5007-1997.水工建筑物荷载设计规范[S].

作者简介：阎伟(1981- )，女，天津市人，工程师，主要从事水利水电工程设计工作。

作者：阎伟 郭文军 屠波