某水電站工業(yè)水系統(tǒng)工程土建施工設(shè)計(jì)

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[關(guān)鍵詞]水電站  工業(yè) 水系統(tǒng) 土建設(shè)計(jì) 

  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(gè)泵站總面積約210m 2 ，一個(gè)沉淀池(原魚(yú)池)。水旋澄清池和控制樓位于壩前800m，河?xùn)|岸，距岸邊100m處的臺(tái)地上，1#泵站位于魚(yú)池西側(cè)河堤岸上，2#泵站位于魚(yú)池東北角上。    1.2 工程地質(zhì)情況    由勘測(cè)報(bào)告可知，水旋澄清池和1?#泵站地基為弱風(fēng)化的紅色砂巖，地表風(fēng)化的沙礫石層厚約0～1.2m，紅色砂巖抗壓強(qiáng)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(shè)計(jì)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(gè)月時(shí)間。    (3)多年平均降雨量為208mm，年蒸發(fā)量為1500mm。    (4)風(fēng)速：最大風(fēng)速22.2m/s，基本風(fēng)壓70Kg/m 2 。    (5)地震烈度：基本地震烈度為7度，設(shè)計(jì)烈度8度。    (6)設(shè)計(jì)依據(jù)：《給排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ69-84)》； 參考 《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》；參照該電廠工業(yè)水系統(tǒng)工程建筑結(jié)構(gòu)及工藝。    2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    2.1結(jié)構(gòu) 計(jì)算 說(shuō)明    2.1.1水荷載：按工藝設(shè)計(jì)，水旋澄清池處理水的最大含泥量為100Kg/m 3 ，計(jì)算內(nèi)水壓力時(shí)，相應(yīng)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(shí)考慮發(fā)電廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況，按池壁內(nèi)外5℃的溫度差計(jì)算溫度應(yīng)力，對(duì)池壁進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。    2.1.3其它荷載：包括結(jié)構(gòu)和設(shè)備自重及活荷載，規(guī)范規(guī)定的其它相關(guān)荷載等。    2.1.4結(jié)構(gòu)計(jì)算：包括地基承載力計(jì)算、池壁內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算，同時(shí)還對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗裂計(jì)算。    2.1.5抗震校核：本地區(qū)基本地震烈度為7度，設(shè)計(jì)烈度8度，本水池按8度校核。    2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明    2.2.1 水旋澄清池：水旋澄清池為圓柱型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑14.5m，凈高8m，池壁厚400mm，池地板厚200(400)mm，池壁外側(cè)設(shè)計(jì)加氣塊保溫層，厚度400mm；保溫層外側(cè)砌護(hù)360mm磚墻。水旋池頂部設(shè)計(jì)5.9m高磚混結(jié)構(gòu)圓型房屋，屋頂結(jié)構(gòu)為輕型鋼屋架，鍍鋅材板金屬屋頂。    2.2.1.1設(shè)計(jì)±0.00相當(dāng)于絕對(duì)高程1168.2m。    2.2.1.2設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深-5.15m，呈圓臺(tái)型，直徑18300mm，采用100?#毛石混凝土灌筑。    2.2.1.3 池底頂面標(biāo)高-1.25m，直徑小于10700mm處，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)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(shè)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(biāo)高6.75m處沿水池內(nèi)側(cè)周圈設(shè)計(jì)1000mm寬環(huán)形走道板，墻內(nèi)圈梁斷面設(shè)計(jì)為240×180mm，環(huán)形走道板根部厚度120mm，端部厚度70mm，設(shè)計(jì)受力筋φ10@150，分布筋φ6@250。    2.2.1.7標(biāo)高8.05m處設(shè)計(jì)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(jī)支座位于8.05m標(biāo)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(jié)構(gòu)房屋，作為工藝安裝、檢修空間，以及操作、運(yùn)行觀察室之用。    以上結(jié)構(gòu)均采用C25水工混凝土，抗?jié)B標(biāo)號(hào)S?6，鋼筋Ⅰ級(jí)(φ)為圓鋼，Ⅱ級(jí)(φ)為螺紋鋼。    2.2.2控制樓：控制樓為三層磚混結(jié)構(gòu)樓房，高度15m，平面尺寸9.48m×6.48m，層面標(biāo)高分別為-2.15m，1.0m，8.05m。底層地下室布置進(jìn)水管路、加藥管路、刮泥機(jī)潤(rùn)滑水管及控制閥、儀表等；二層為加藥操作間，并用于儲(chǔ)存藥物；三層為控制值班室，設(shè)操作盤及化驗(yàn)臺(tái)等，并設(shè)有兩個(gè)溶藥箱。    2.2.2.1 ±0.00相當(dāng)于絕對(duì)高程1168.2m。    2.2.2.2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)開(kāi)挖深度-3.25m，為條形基礎(chǔ)，墊層寬度2100mm，基礎(chǔ)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(gòu)造筋φ10@200，分布筋φ8@200?；炷翗?biāo)號(hào)：墊層C10，條形基礎(chǔ)C15。    2.2.2.3 每層樓板設(shè)大梁兩道，斷面300×600mm，配筋選自相應(yīng)圖集，混凝土標(biāo)號(hào)C25。    2.2.2.4 圈梁、地圈梁截面尺寸為360×300mm，配筋6φ14，φ6@250，轉(zhuǎn)角加筋參照NG001-結(jié)A-9；樓四角構(gòu)造柱截面尺寸360×360mm，其余六個(gè)構(gòu)造柱截面尺寸240×240m，配筋4φ20，φ8@200，混凝土標(biāo)號(hào)均為C15。柱與墻體拉結(jié)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(gè)，底層頂掛60W防水燈6個(gè)，電源總進(jìn)線從室外3.0m高處架空引入。所有開(kāi)關(guān)插座均暗裝，開(kāi)關(guān)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(shè)計(jì)安裝2臺(tái)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(chǔ)開(kāi)挖至1155.47m，采用C20鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，構(gòu)造配筋φ10@200，箍筋為φ8@200；主體為磚混結(jié)構(gòu)平房，凈空高度5.08m，設(shè)計(jì)3道300×500mm大梁，受力筋為4根φ22螺紋鋼。梁底懸掛一臺(tái)2T電動(dòng)葫蘆，靠近河側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)安裝4臺(tái)8SH-9A型水泵，用于從沉淀池抽取凈水供機(jī)組冷卻用；安裝1臺(tái)2寸泵，作為水旋池溶藥箱水源。±0.00為1157.2m，基礎(chǔ)開(kāi)挖至1153.75m，采用C20構(gòu)造配筋條形基礎(chǔ)。主體為磚混結(jié)構(gòu)平房，凈空高度4.6m，設(shè)計(jì)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(tái)2T電動(dòng)葫蘆，靠近沉淀池側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)小型鋼結(jié)構(gòu)吸水管支架。    2.2.5泵坑吸水池：在2?#泵房西側(cè)沉淀池內(nèi)設(shè)有一個(gè)吸水池，作為2級(jí)泵的抽水泵坑。泵坑為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，水池長(zhǎng)15m，寬3m，凈深2m。底板厚200mm，配筋φ8@250，φ8@250，并布置8個(gè)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(biāo)號(hào)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?cè)莘e39600m?3，在沉淀池西南角(水旋池出水管口)設(shè)防沖刷護(hù)坡。    3.工藝設(shè)計(jì)    3.1 方案選擇    根據(jù)可行性研究報(bào)告選定的方案，要求設(shè)計(jì)一座產(chǎn)水量750T/h的水旋澄清池。對(duì)比分析后確認(rèn)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(zhì)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(chǎng)情況作調(diào)整。藥劑在水旋澄清池進(jìn)水管噴嘴前端先后設(shè)投藥管加藥。    3.2 工藝設(shè)備    水旋澄清池內(nèi)安裝的工藝設(shè)備有進(jìn)、出水管，混合室、反應(yīng)室，分離室，出水槽，刮泥機(jī)等?；旌鲜?、反應(yīng)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(dòng)刮泥機(jī)型號(hào)為CG-145DT。    反應(yīng)室為圓筒形結(jié)構(gòu)，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(shè)置相應(yīng)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(dòng)刮泥機(jī)將泥渣由中心排泥管排出。在出水渠上設(shè)置量水薄堰作為計(jì)量設(shè)備。    澄清池進(jìn)水管為φ500鋼管，由1?#泵站進(jìn)入控制樓，加藥后由控制樓進(jìn)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(jìn)、出水及排泥管在室外均采用地下敷設(shè)。    3.3水處理工藝流程    在進(jìn)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(dǎo)入混凝室上部；混凝室上小下大，水流旋轉(zhuǎn)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(yīng)網(wǎng)，旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中獲得良好反應(yīng)，充分凝聚、接觸、吸附；水流由混凝室下部自下而上進(jìn)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(jī)導(dǎo)入排泥坑，打開(kāi)排泥閥定期排放。分離室下部裝設(shè)斜板，上部設(shè)蜂窩斜管，以縮小澄清池直徑，降低出水濁度。澄清水經(jīng)過(guò)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(shí)間為0.8～1.2小時(shí)；快速混合室停留時(shí)間為30～40秒。    3.4.2混凝室的反應(yīng)及絮凝沉降區(qū)部分按設(shè)計(jì)流量停留15～20分鐘的體積設(shè)計(jì)；混合室及反應(yīng)室泥渣濃縮區(qū)體積設(shè)計(jì)與所加助凝劑品種有關(guān)，一般按原水100%泥渣量濃縮1小時(shí)所需體積設(shè)計(jì)；泥渣回流量按產(chǎn)水量的20～30%設(shè)計(jì)。    3.4.3進(jìn)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(jié)     4.1施工情況    工程于2006年5月10日放線開(kāi)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(xì)小變更較多，此處僅就對(duì)造價(jià)、結(jié)構(gòu)及運(yùn)行影響較大的變更加以敘述。    4.2.1控制樓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開(kāi)挖至1164.95m，因遇沙土層，實(shí)際開(kāi)挖至1163.45m，比設(shè)計(jì)深挖了約1.5m，采用C10毛石混凝土澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高。    4.2.2控制樓二層加藥平臺(tái)及攪拌器取消，將溶藥箱布置在一層，1.00m標(biāo)高樓板相應(yīng)部位預(yù)留1600×800mm加藥孔口，加藥口四周設(shè)梁及預(yù)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(cè)陽(yáng)臺(tái)采用預(yù)埋及焊接Ⅰ12型鋼，陽(yáng)臺(tái)板為70mm厚預(yù)制板?？紤]到如果進(jìn)行二期工程，可直接將工字梁加長(zhǎng)鋪板以形成走道，結(jié)構(gòu)形式與控制樓南側(cè)走道相同。