某水電站工業(yè)水系統(tǒng)工程土建施工設計

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[關鍵詞]水電站  工業(yè) 水系統(tǒng) 土建設計 

  1.土建工程概況  1.1 工程規(guī)模    工業(yè)水系統(tǒng)工程包括一座產(chǎn)水量750T/h的XB-Ⅱ型水旋澄清池；一座建筑面積近200m 2 的三層控制樓，兩個泵站總面積約210m 2 ，一個沉淀池(原魚池)。水旋澄清池和控制樓位于壩前800m，河東岸，距岸邊100m處的臺地上，1#泵站位于魚池西側河堤岸上，2#泵站位于魚池東北角上。    1.2 工程地質情況    由勘測報告可知，水旋澄清池和1?#泵站地基為弱風化的紅色砂巖，地表風化的沙礫石層厚約0～1.2m，紅色砂巖抗壓強度為40MPa(干)～20MPa(濕)，地基承載力很高。2?#泵站地基為粉沙土層，地基承載力15T/m 2 。    1.3 設計基本資料    (1)氣溫：年平均氣溫為8～11℃，全年以一月份最低，7月份最高。極端最高氣溫為48.5℃，極端最低氣溫為-30.6℃。    (2)冰凍期為每年10月至次年2月，約5個月時間。    (3)多年平均降雨量為208mm，年蒸發(fā)量為1500mm。    (4)風速：最大風速22.2m/s，基本風壓70Kg/m 2 。    (5)地震烈度：基本地震烈度為7度，設計烈度8度。    (6)設計依據(jù)：《給排水工程結構設計規(guī)范(GBJ69-84)》； 參考 《水工鋼筋混凝土結構設計規(guī)范》；參照該電廠工業(yè)水系統(tǒng)工程建筑結構及工藝。    2.建筑結構設計    2.1結構 計算 說明    2.1.1水荷載：按工藝設計，水旋澄清池處理水的最大含泥量為100Kg/m 3 ，計算內(nèi)水壓力時，相應的水容重取106t/m 3 。    2.1.2溫度荷栽：考慮到氣溫和水溫存在的誤差，同時考慮發(fā)電廠的設計和運行情況，按池壁內(nèi)外5℃的溫度差計算溫度應力，對池壁進行內(nèi)力計算。    2.1.3其它荷載：包括結構和設備自重及活荷載，規(guī)范規(guī)定的其它相關荷載等。    2.1.4結構計算：包括地基承載力計算、池壁內(nèi)力計算及配筋計算，同時還對結構進行了抗裂計算。    2.1.5抗震校核：本地區(qū)基本地震烈度為7度，設計烈度8度，本水池按8度校核。    2.2 結構設計說明    2.2.1 水旋澄清池：水旋澄清池為圓柱型鋼筋混凝土結構，內(nèi)徑14.5m，凈高8m，池壁厚400mm，池地板厚200(400)mm，池壁外側設計加氣塊保溫層，厚度400mm；保溫層外側砌護360mm磚墻。水旋池頂部設計5.9m高磚混結構圓型房屋，屋頂結構為輕型鋼屋架，鍍鋅材板金屬屋頂。    2.2.1.1設計±0.00相當于絕對高程1168.2m。    2.2.1.2設計基礎埋深-5.15m，呈圓臺型，直徑18300mm，采用100?#毛石混凝土灌筑。    2.2.1.3 池底頂面標高-1.25m，直徑小于10700mm處，設計厚度200mm，配筋為上下雙層，輻射筋φ12@200，環(huán)向筋為φ12@150；直徑大于11500mm處，設計厚度400mm，配筋為上下雙層，輻射筋φ16@200，環(huán)向筋為φ16@200。    2.2.1.4池底中心部位設一集水坑，深600mm，上口直徑φ1880mm，下口直徑φ800mm，配筋同池底；集水坑內(nèi)埋設φ300mm排泥鋼管。    2.2.1.5池壁厚度400mm，下部5m高范圍內(nèi)，豎向筋為φ16@200，水平筋為φ18@150；上部3m范圍內(nèi)，豎向筋為φ12@200，水平筋為φ12@150。    2.2.1.6標高6.75m處沿水池內(nèi)側周圈設計1000mm寬環(huán)形走道板，墻內(nèi)圈梁斷面設計為240×180mm，環(huán)形走道板根部厚度120mm，端部厚度70mm，設計受力筋φ10@150，分布筋φ6@250。    2.2.1.7標高8.05m處設計寬3000mm的徑向(南北向)走道，由兩道跨度14900mm，斷面400×1200mm的大梁支撐，大梁底部受力筋為單排6根φ28的螺紋鋼，φ8@200四支箍筋；板厚100mm，配受力筋φ10@140，分布筋φ6@250。    2.2.1.8刮泥機支座位于8.05m標高走道中部，水池中心、大梁跨中挑牛腿位置。    2.2.1.9水池上部5.9m高的磚混結構房屋，作為工藝安裝、檢修空間，以及操作、運行觀察室之用。    以上結構均采用C25水工混凝土，抗?jié)B標號S?6，鋼筋Ⅰ級(φ)為圓鋼，Ⅱ級(φ)為螺紋鋼。    2.2.2控制樓：控制樓為三層磚混結構樓房，高度15m，平面尺寸9.48m×6.48m，層面標高分別為-2.15m，1.0m，8.05m。底層地下室布置進水管路、加藥管路、刮泥機潤滑水管及控制閥、儀表等；二層為加藥操作間，并用于儲存藥物；三層為控制值班室，設操作盤及化驗臺等，并設有兩個溶藥箱。    2.2.2.1 ±0.00相當于絕對高程1168.2m。    2.2.2.2 設計基礎開挖深度-3.25m，為條形基礎，墊層寬度2100mm，基礎寬度1900mm，高度350mm，配筋φ10@200，分布筋φ6@250；上部370mm寬剪力墻配豎向構造筋φ10@200，分布筋φ8@200?；炷翗颂枺簤|層C10，條形基礎C15。    2.2.2.3 每層樓板設大梁兩道，斷面300×600mm，配筋選自相應圖集，混凝土標號C25。    2.2.2.4 圈梁、地圈梁截面尺寸為360×300mm，配筋6φ14，φ6@250，轉角加筋參照NG001-結A-9；樓四角構造柱截面尺寸360×360mm，其余六個構造柱截面尺寸240×240m，配筋4φ20，φ8@200，混凝土標號均為C15。柱與墻體拉結做法參照XBG-911(-)-3。    2.2.2.5 電氣部分：二、三層屋頂各掛40W日光燈管6個，底層頂掛60W防水燈6個，電源總進線從室外3.0m高處架空引入。所有開關插座均暗裝，開關距地1.4m，插座距地0.3m。    2.2.3 1#泵房：建筑面積21.36 m×6.36m，設計安裝2臺12SH-B型水泵，用于從河里抽水向水旋池供水。±0.00為1156.33m，基礎開挖至1155.47m，采用C20鋼筋混凝土條形基礎，構造配筋φ10@200，箍筋為φ8@200；主體為磚混結構平房，凈空高度5.08m，設計3道300×500mm大梁，受力筋為4根φ22螺紋鋼。梁底懸掛一臺2T電動葫蘆，靠近河側設計一個鋼結構吸水管支架。    2.2.4 2?#泵房為半地下式，建筑面積21.0m×5.4m，設計安裝4臺8SH-9A型水泵，用于從沉淀池抽取凈水供機組冷卻用；安裝1臺2寸泵，作為水旋池溶藥箱水源。±0.00為1157.2m，基礎開挖至1153.75m，采用C20構造配筋條形基礎。主體為磚混結構平房，凈空高度4.6m，設計240mm隔墻一道，300×500mm大梁3道，將泵房分為5間。大梁配受力筋為4根φ22螺紋鋼。梁底懸掛一臺2T電動葫蘆，靠近沉淀池側設計一個小型鋼結構吸水管支架。    2.2.5泵坑吸水池：在2?#泵房西側沉淀池內(nèi)設有一個吸水池，作為2級泵的抽水泵坑。泵坑為鋼筋混凝土結構，水池長15m，寬3m，凈深2m。底板厚200mm，配筋φ8@250，φ8@250，并布置8個φ100濾水管；壁厚300mm，配筋φ12@200，φ8@250，池壁頂面高程與沉淀池底面高程齊平，水池混凝土標號為C20。 2.2.6沉沉池：是 工業(yè) 水系統(tǒng)的中間蓄水池，總面積約18000m 2 ，平均深度2.2m，總容積39600m?3，在沉淀池西南角(水旋池出水管口)設防沖刷護坡。    3.工藝設計    3.1 方案選擇    根據(jù)可行性研究報告選定的方案，要求設計一座產(chǎn)水量750T/h的水旋澄清池。對比分析后確認XB-Ⅱ圓柱型水旋澄清池，適用于該地區(qū)河流所具有的夏季高渾濁度、高泥沙含量及冬季低溫度，低渾濁度的地表水水質凈化處理工藝，其出水濁度根據(jù)需要可控制在200mg/L以內(nèi)。    一般采用聚丙烯酰胺作助凝劑，三氯化鐵或硫酸鋁作混凝劑，也可以根據(jù)市場情況作調整。藥劑在水旋澄清池進水管噴嘴前端先后設投藥管加藥。    3.2 工藝設備    水旋澄清池內(nèi)安裝的工藝設備有進、出水管，混合室、反應室，分離室，出水槽，刮泥機等?；旌鲜?、反應室、出水槽均為鋼板制作，分離室內(nèi)的蜂窩斜板為波形塑料板制作，中心傳動刮泥機型號為CG-145DT。    反應室為圓筒形結構，平均直徑約1.5m，高度6m，用6mm厚鋼板焊成型；混凝室為上小下大的錐形，上口直徑4600mm，下口直徑12000mm，由8mm厚鋼板制作。分離室上部清水區(qū)裝置蜂窩斜管以縮小澄清池直徑，下部泥渣沉降區(qū)設置相應的斜板，混凝室底部泥渣濃縮區(qū)考慮了分離室和混凝室的全部產(chǎn)泥渣量。中心傳動刮泥機將泥渣由中心排泥管排出。在出水渠上設置量水薄堰作為計量設備。    澄清池進水管為φ500鋼管，由1?#泵站進入控制樓，加藥后由控制樓進入水旋池。出水管為φ500鋼管，直接將凈水排到沉淀池。排泥管為φ300鋼管，泥渣排向黃河。進、出水及排泥管在室外均采用地下敷設。    3.3水處理工藝流程    在進水管噴嘴前加藥后的原水，由噴嘴沿切線方向射入混合室底部快速混合筒里，藥劑和原水急劇混合后旋流向上，由混合室頂部的旋流配水口導入混凝室上部；混凝室上小下大，水流旋轉速度在其中由快變慢，混凝室上部裝置25×25目的鍍鋅鐵絲反應網(wǎng)，旋轉水流與鐵絲網(wǎng)接觸后，在水體內(nèi)形成大量的微旋渦，從而使藥物在旋轉運動中獲得良好反應，充分凝聚、接觸、吸附；水流由混凝室下部自下而上進入分離室，混合后的泥渣在混凝室及分離室底部濃縮、沉淀，由刮泥機導入排泥坑，打開排泥閥定期排放。分離室下部裝設斜板，上部設蜂窩斜管，以縮小澄清池直徑，降低出水濁度。澄清水經(jīng)過分離室清水區(qū)輻射狀集水槽匯流，經(jīng)出水管路排入沉淀池。    3.4工藝數(shù)據(jù)    3.4.1原水在澄清池總停留時間為0.8～1.2小時；快速混合室停留時間為30～40秒。    3.4.2混凝室的反應及絮凝沉降區(qū)部分按設計流量停留15～20分鐘的體積設計；混合室及反應室泥渣濃縮區(qū)體積設計與所加助凝劑品種有關，一般按原水100%泥渣量濃縮1小時所需體積設計；泥渣回流量按產(chǎn)水量的20～30%設計。    3.4.3進水管噴嘴水流噴出速度采用2.5m/s左右，混合室上部旋流配水出口流速采用0.10m/s，混凝室錐壁為(與水平角度)50?0-55?0。    4.施工 總結     4.1施工情況    工程于2006年5月10日放線開工，安裝工程于10月10日完成，土建工程于11月15日竣工。    4.2工程變更    工程施工中細小變更較多，此處僅就對造價、結構及運行影響較大的變更加以敘述。    4.2.1控制樓基礎設計開挖至1164.95m，因遇沙土層，實際開挖至1163.45m，比設計深挖了約1.5m，采用C10毛石混凝土澆筑至設計標高。    4.2.2控制樓二層加藥平臺及攪拌器取消，將溶藥箱布置在一層，1.00m標高樓板相應部位預留1600×800mm加藥孔口，加藥口四周設梁及預埋件。    4.2.3水旋池環(huán)形走道板跟部厚度由120mm變?yōu)?50mm，配筋不變；圈梁斷面由240×180mm變?yōu)?40×300mm。    4.2.4控制樓北側陽臺采用預埋及焊接Ⅰ12型鋼，陽臺板為70mm厚預制板?？紤]到如果進行二期工程，可直接將工字梁加長鋪板以形成走道，結構形式與控制樓南側走道相同。