某水电站工业水系统工程土建施工设计

1.土建工程概况
1.1 工程规模

工业水系统工程包括一座产水量750T/h的XB-Ⅱ型水旋澄清池；一座建筑面积近200m 2 的三层控制楼，两个泵站总面积约210m 2 ，一个沉淀池(原鱼池)。水旋澄清池和控制楼位于坝前800m，河东岸，距岸边100m处的台地上，1#泵站位于鱼池西侧河堤岸上，2#泵站位于鱼池东北角上。

1.2 工程地质情况

由勘测报告可知，水旋澄清池和1#泵站地基为弱风化的红色砂岩，地表风化的沙砾石层厚约0～1.2m，红色砂岩抗压强度为40MPa(干)～20MPa(湿)，地基承载力很高。2#泵站地基为粉沙土层，地基承载力15T/m 2 。

1.3 设计基本资料

(1)气温：年平均气温为8～11℃，全年以一月份最低，7月份最高。极端最高气温为48.5℃，极端最低气温为-30.6℃。

(2)冰冻期为每年10月至次年2月，约5个月时间。

(3)多年平均降雨量为208mm，年蒸发量为1500mm。

(4)风速：最大风速22.2m/s，基本风压70Kg/m 2 。

(5)地震烈度：基本地震烈度为7度，设计烈度8度。

(6)设计依据：《给排水工程结构设计规范(GBJ69-84)》； 参考 《水工钢筋混凝土结构设计规范》；参照该电厂工业水系统工程建筑结构及工艺。

2.建筑结构设计

2.1结构 计算 说明

2.1.1水荷载：按工艺设计，水旋澄清池处理水的最大含泥量为100Kg/m 3 ，计算内水压力时，相应的水容重取106t/m 3 。

2.1.2温度荷栽：考虑到气温和水温存在的误差，同时考虑发电厂的设计和运行情况，按池壁内外5℃的温度差计算温度应力，对池壁进行内力计算。

2.1.3其它荷载：包括结构和设备自重及活荷载，规范规定的其它相关荷载等。

2.1.4结构计算：包括地基承载力计算、池壁内力计算及配筋计算，同时还对结构进行了抗裂计算。

2.1.5抗震校核：本地区基本地震烈度为7度，设计烈度8度，本水池按8度校核。

2.2 结构设计说明

2.2.1 水旋澄清池：水旋澄清池为圆柱型钢筋混凝土结构，内径14.5m，净高8m，池壁厚400mm，池地板厚200(400)mm，池壁外侧设计加气块保温层，厚度400mm；保温层外侧砌护360mm砖墙。水旋池顶部设计5.9m高砖混结构圆型房屋，屋顶结构为轻型钢屋架，镀锌材板金属屋顶。

2.2.1.1设计±0.00相当于绝对高程1168.2m。

2.2.1.2设计基础埋深-5.15m，呈圆台型，直径18300mm，采用100#毛石混凝土灌筑。

2.2.1.3 池底顶面标高-1.25m，直径小于10700mm处，设计厚度200mm，配筋为上下双层，辐射筋φ12@200，环向筋为φ12@150；直径大于11500mm处，设计厚度400mm，配筋为上下双层，辐射筋φ16@200，环向筋为φ16@200。

2.2.1.4池底中心部位设一集水坑，深600mm，上口直径φ1880mm，下口直径φ800mm，配筋同池底；集水坑内埋设φ300mm排泥钢管。

2.2.1.5池壁厚度400mm，下部5m高范围内，竖向筋为φ16@200，水平筋为φ18@150；上部3m范围内，竖向筋为φ12@200，水平筋为φ12@150。

2.2.1.6标高6.75m处沿水池内侧周圈设计1000mm宽环形走道板，墙内圈梁断面设计为240×180mm，环形走道板根部厚度120mm，端部厚度70mm，设计受力筋φ10@150，分布筋φ6@250。

2.2.1.7标高8.05m处设计宽3000mm的径向(南北向)走道，由两道跨度14900mm，断面400×1200mm的大梁支撑，大梁底部受力筋为单排6根φ28的螺纹钢，φ8@200四支箍筋；板厚100mm，配受力筋φ10@140，分布筋φ6@250。

2.2.1.8刮泥机支座位于8.05m标高走道中部，水池中心、大梁跨中挑牛腿位置。

2.2.1.9水池上部5.9m高的砖混结构房屋，作为工艺安装、检修空间，以及操作、运行观察室之用。

以上结构均采用C25水工混凝土，抗渗标号S6，钢筋Ⅰ级(φ)为圆钢，Ⅱ级(φ)为螺纹钢。

2.2.2控制楼：控制楼为三层砖混结构楼房，高度15m，平面尺寸9.48m×6.48m，层面标高分别为-2.15m，1.0m，8.05m。底层地下室布置进水管路、加药管路、刮泥机润滑水管及控制阀、仪表等；二层为加药操作间，并用于储存药物；三层为控制值班室，设操作盘及化验台等，并设有两个溶药箱。

2.2.2.1 ±0.00相当于绝对高程1168.2m。

2.2.2.2 设计基础开挖深度-3.25m，为条形基础，垫层宽度2100mm，基础宽度1900mm，高度350mm，配筋φ10@200，分布筋φ6@250；上部370mm宽剪力墙配竖向构造筋φ10@200，分布筋φ8@200。混凝土标号：垫层C10，条形基础C15。

2.2.2.3 每层楼板设大梁两道，断面300×600mm，配筋选自相应图集，混凝土标号C25。

2.2.2.4 圈梁、地圈梁截面尺寸为360×300mm，配筋6φ14，φ6@250，转角加筋参照NG001-结A-9；楼四角构造柱截面尺寸360×360mm，其余六个构造柱截面尺寸240×240m，配筋4φ20，φ8@200，混凝土标号均为C15。柱与墙体拉结做法参照XBG-911(-)-3。

2.2.2.5 电气部分：二、三层屋顶各挂40W日光灯管6个，底层顶挂60W防水灯6个，电源总进线从室外3.0m高处架空引入。所有开关插座均暗装，开关距地1.4m，插座距地0.3m。

2.2.3 1#泵房：建筑面积21.36 m×6.36m，设计安装2台12SH-B型水泵，用于从河里抽水向水旋池供水。±0.00为1156.33m，基础开挖至1155.47m，采用C20钢筋混凝土条形基础，构造配筋φ10@200，箍筋为φ8@200；主体为砖混结构平房，净空高度5.08m，设计3道300×500mm大梁，受力筋为4根φ22螺纹钢。梁底悬挂一台2T电动葫芦，靠近河侧设计一个钢结构吸水管支架。

2.2.4 2#泵房为半地下式，建筑面积21.0m×5.4m，设计安装4台8SH-9A型水泵，用于从沉淀池抽取净水供机组冷却用；安装1台2寸泵，作为水旋池溶药箱水源。±0.00为1157.2m，基础开挖至1153.75m，采用C20构造配筋条形基础。主体为砖混结构平房，净空高度4.6m，设计240mm隔墙一道，300×500mm大梁3道，将泵房分为5间。大梁配受力筋为4根φ22螺纹钢。梁底悬挂一台2T电动葫芦，靠近沉淀池侧设计一个小型钢结构吸水管支架。

2.2.5泵坑吸水池：在2#泵房西侧沉淀池内设有一个吸水池，作为2级泵的抽水泵坑。泵坑为钢筋混凝土结构，水池长15m，宽3m，净深2m。底板厚200mm，配筋φ8@250，φ8@250，并布置8个φ100滤水管；壁厚300mm，配筋φ12@200，φ8@250，池壁顶面高程与沉淀池底面高程齐平，水池混凝土标号为C20。 2.2.6沉沉池：是 工业 水系统的中间蓄水池，总面积约18000m 2 ，平均深度2.2m，总容积39600m3，在沉淀池西南角(水旋池出水管口)设防冲刷护坡。

3.工艺设计

3.1 方案选择

根据可行性研究报告选定的方案，要求设计一座产水量750T/h的水旋澄清池。对比分析后确认XB-Ⅱ圆柱型水旋澄清池，适用于该地区河流所具有的夏季高浑浊度、高泥沙含量及冬季低温度，低浑浊度的地表水水质净化处理工艺，其出水浊度根据需要可控制在200mg/L以内。

一般采用聚丙烯酰胺作助凝剂，三氯化铁或硫酸铝作混凝剂，也可以根据市场情况作调整。药剂在水旋澄清池进水管喷嘴前端先后设投药管加药。

3.2 工艺设备

水旋澄清池内安装的工艺设备有进、出水管，混合室、反应室，分离室，出水槽，刮泥机等。混合室、反应室、出水槽均为钢板制作，分离室内的蜂窝斜板为波形塑料板制作，中心传动刮泥机型号为CG-145DT。

反应室为圆筒形结构，平均直径约1.5m，高度6m，用6mm厚钢板焊成型；混凝室为上小下大的锥形，上口直径4600mm，下口直径12000mm，由8mm厚钢板制作。分离室上部清水区装置蜂窝斜管以缩小澄清池直径，下部泥渣沉降区设置相应的斜板，混凝室底部泥渣浓缩区考虑了分离室和混凝室的全部产泥渣量。中心传动刮泥机将泥渣由中心排泥管排出。在出水渠上设置量水薄堰作为计量设备。

澄清池进水管为φ500钢管，由1#泵站进入控制楼，加药后由控制楼进入水旋池。出水管为φ500钢管，直接将净水排到沉淀池。排泥管为φ300钢管，泥渣排向黄河。进、出水及排泥管在室外均采用地下敷设。

3.3水处理工艺流程

在进水管喷嘴前加药后的原水，由喷嘴沿切线方向射入混合室底部快速混合筒里，药剂和原水急剧混合后旋流向上，由混合室顶部的旋流配水口导入混凝室上部；混凝室上小下大，水流旋转速度在其中由快变慢，混凝室上部装置25×25目的镀锌铁丝反应网，旋转水流与铁丝网接触后，在水体内形成大量的微旋涡，从而使药物在旋转运动中获得良好反应，充分凝聚、接触、吸附；水流由混凝室下部自下而上进入分离室，混合后的泥渣在混凝室及分离室底部浓缩、沉淀，由刮泥机导入排泥坑，打开排泥阀定期排放。分离室下部装设斜板，上部设蜂窝斜管，以缩小澄清池直径，降低出水浊度。澄清水经过分离室清水区辐射状集水槽汇流，经出水管路排入沉淀池。

3.4工艺数据

3.4.1原水在澄清池总停留时间为0.8～1.2小时；快速混合室停留时间为30～40秒。

3.4.2混凝室的反应及絮凝沉降区部分按设计流量停留15～20分钟的体积设计；混合室及反应室泥渣浓缩区体积设计与所加助凝剂品种有关，一般按原水100%泥渣量浓缩1小时所需体积设计；泥渣回流量按产水量的20～30%设计。

3.4.3进水管喷嘴水流喷出速度采用2.5m/s左右，混合室上部旋流配水出口流速采用0.10m/s，混凝室锥壁为(与水平角度)500-550。

4.施工 总结

4.1施工情况

工程于2006年5月10日放线开工，安装工程于10月10日完成，土建工程于11月15日竣工。

4.2工程变更

工程施工中细小变更较多，此处仅就对造价、结构及运行影响较大的变更加以叙述。

4.2.1控制楼基础设计开挖至1164.95m，因遇沙土层，实际开挖至1163.45m，比设计深挖了约1.5m，采用C10毛石混凝土浇筑至设计标高。

4.2.2控制楼二层加药平台及搅拌器取消，将溶药箱布置在一层，1.00m标高楼板相应部位预留1600×800mm加药孔口，加药口四周设梁及预埋件。

4.2.3水旋池环形走道板跟部厚度由120mm变为150mm，配筋不变；圈梁断面由240×180mm变为240×300mm。

4.2.4控制楼北侧阳台采用预埋及焊接Ⅰ12型钢，阳台板为70mm厚预制板。考虑到如果进行二期工程，可直接将工字梁加长铺板以形成走道，结构形式与控制楼南侧走道相同。