太浦河泵站工程枢纽布置设计

摘要：太浦河泵站为一特低扬程、大流量的大型泵站，经过水工模型试验及一系列优化布置设计，使整个枢纽布置紧凑、合理，运行管理方便，造型美观、大方，极具感。

关键词：太浦河泵站 枢纽布置 建筑物

1 工程概况 

太浦河泵站位于江苏省吴江市太浦河已建太浦闸南侧，西距东太湖约2km，北距吴江市约30km，苏州市约51km。其工程地理位置图见图1。

太浦河泵站是太浦河工程的重要组成部分，其修建目的主要是解决太湖枯水年份4～10月太湖水位较低情况下，当太浦闸自流难以满足下游上海市的供水要求时，通过太浦河泵站抽取太湖水补充黄浦江上游水量，满足上海市的供水要求，改善水质。

                       图1  太浦河泵站地理位置示意图

2  建筑物级别

    根据2000年6月“太浦河泵站初步设计修改报告”及其初设审查意见，太浦河泵站泵站等别属Ⅰ等工程，工程规模为大(1)型，其主要建筑物进水渠、拦污栅闸、进、出水池、泵房、变电站为1级建筑物，次要建筑物如导流墩、出水渠等为3级建筑物，临时建筑物为4级建筑物。

    太浦河泵站的设计流量300m³/s，建筑物防洪标准设计为100年一遇洪水，校核为300年一遇洪水。

3 枢纽总体布置

泵站枢纽由西向东布置，由进水渠、导流墩、泵站桥、进水池及连接段、泵房、变电作者简介:孙卫岳(1965-),男(汉族),江苏苏州人,工学士,高级工程师,从事水工建筑物结构设计与工程管理

站、出水池及出水渠等部分组成，从进水渠进口到出水渠出口全长1038.33m。太浦河泵站枢纽布置图见图2。

                         图2  太浦河泵站总平面布置图

     进、出水渠为新开河道，其直线段与太浦河平行，两者中心相距200m，进水渠口位于太浦闸上游约450m处，取水角为30°，出水渠口位于太浦闸下游约500m处，出水角25°，进出水渠均为梯形明渠，底宽70.0m。泵站交通桥与太浦闸公路桥成一直线布置，拦污栅闸邻近交通桥下游侧布置，交通桥布置在泵房的上游侧，两建筑物轴线间相距74.15m，形成站桥分建布置，便于泵站管理。1993年年初委托河海大学水利水电研究所进行了水工模型试验，为改善进水口水流条件，在进水渠进口设置了4个导流墩，进水池前设拦污栅闸及泵站公路桥。

4 主要建筑物

4.1 泵房

    太浦河泵站泵房采用堤身式布置，泵房内布置6台单泵流量为50m³/s的斜轴泵及配套电机，设有32t/5t桥机1台，主泵房长84.87m，底板宽40.45m，高32.45m。为满足伸缩缝的设置要求，采用二机一缝的布置，因此泵房底板共分三块，单块底板长度为22.50m，宽度为40.45m。水泵安装高程为-1.80m，主泵房的地下部分共分三层，分别为底板层、水泵层和安装间层，各层高程分别为-6.50m、1.45m和6.15m，底板层进水流道底板底高程-8.05m，出水流道底板底高程-6.45m，底板底高程最低处为-11.20m，泵房底板厚2m。泵房进水平台宽11.15m，顶高程7.30m，设宽为5m的行车道，行车道的设计荷载：汽车—20级，进口设检修门一道（孔口4m×6.25m），用汽车吊启闭。进水平台下共分两层，底层为辅助设备室，高程为1.45m，二层为电缆层、通风机室，高程为4.70m。出水平台宽9.7m，顶高程为6.00m，出口设有快速多叶拍门（孔口4m×4.701m）和快速事故闸门（孔口4m×5.052m）各一道，平台顶布置油压启闭机，用来启闭工作门及快速门。为便于闸门及油压启闭机的检修，出水平台上设置容量为2×65kN的双向门机一台。出水侧在高程1.45m处设启闭机油泵室。泵房屋架采用钢网架，彩钢夹芯屋面板，藉以在建筑上充分体现建筑的风格。泵房基础座落在⑤1层灰色粉质粘土上，其承载力标准值为110KPa，不能满足承载力要求，其下为⑥层粉质粘土，其承载力标准值为300KPa，该层土厚约5.2m，是泵房基础较好的浅层持力层。经技术综合比较后，采用水泥搅拌桩进行地基处理。

     安装间设在泵房的北端，其平面尺寸为17.25mx22.0m，安装间地面高程为6.15m，轨顶高程为15.75m，在出水侧设钢梯与桥机相接，安装间净高为18.25m。在安装间北侧设主入口，入口尺寸为5.4m×6m（宽×高），满足运输最大部件或设备的要求，在安装间外设置回车场，便于运输车辆的回转。为减小安装间底板下回填土高度及主泵房侧墙的土压力，安装间基础采用筏式基础，基础地下一层作为安装间与泵房底板层的楼梯间和通道。安装间基础采用厚1.5m的筏式基础，底板厚1.5m，底板底高程1.50m，筏式底板下设灌注桩基础。

4.2 35kV变电站

    根据35kV高压进线的位置，35kV变电站布置在泵房的南端，根据电气设备的布置要求，其平面尺寸为24.5m×25.5m（长×宽），分地下一层和地面以上四层，地下一层底板面高程3.00m，地面四层高程分别为7.00m、11.50m、14.50 m和19.50m。在地面一层即高程7.00m，主要布置南门厅、12500kVA的主变室、站用变室、低压配电室，西侧设男女厕所各一间，在变电站的中部和下游的北端分设楼梯与地下一层和地面四层相通，二层主要布置电缆夹层和励磁变室，三层主要布置中控室、继保室、电工试验室、交接班室和会议室，在西侧设男女厕所各一间，四层为办公室。地下一层为电缆层及主变油坑，考虑电缆布置，变电站地下一层局部从25.5m放宽至27m，除设楼梯与变电站地面层相通外，在东西两侧邻泵房处设楼梯分别与泵房进水平台下的电缆层与出水平台下的油泵室相通。变电站基础采用厚1.5m的筏式结构，底板厚1.5m，底板底高程2.00m，筏式底板下设灌注桩基础。

4.3 进出水建筑物

    进水渠长487.70m，为梯形明渠，底宽70.0m，渠底高程-2.50m。太浦河河底高程为0.00m，在入口处以1：5的底坡与渠底高程-2.50m相接。渠道边坡1：3，在高程3.50m处设宽为5.0m的马道，堤顶高程为7.0m。进水渠高程-2.50 m（渠底）至3.50m（包括马道）设厚为0.35m的浆砌块石护坡，高程3.50m以上至堤顶采用生态护坡。渠道护底采用局部衬砌，为0.35m厚的浆砌块石或0.2m厚的混凝土护底。

    进水池（包括前池）长35.25m，宽71.30～64.66m，池底高程-3.0～-6.05m，墙顶高程7.00m。进水池底板采用钢筋混凝土底板，厚0.6m。

    出水池（包括连接段）长32.0m，宽64.66～70.0m，池底高程-4.45～-1.80m，墙顶高程6.00m。池底采用钢筋混凝土底板，厚0.60m。

    出水渠长402.43m，为梯形明渠，底宽70.0m，渠底高程-1.80m，顶高程6.0m。出水渠边坡1：3，在高程3.20m处设宽为3.0m的马道。进水渠渠底高程-1.80m（渠底）至3.20m（包括马道）设厚为0.35m的浆砌块石护坡，高程3.20m以上至堤顶采用生态护坡。渠道护底采用局部衬砌，为0.35m厚的浆砌块石或0.2m厚的混凝土护底。

    泵房上游进水渠两侧翼墙，桩号0-111.30m～-078.90m，挡土高程为9.5m、6.5m和4.0m三种。进水池翼墙，桩号0-056.20m～0-020.95m，其挡土高度为13.05m。

泵房下游出水池两侧翼墙，桩号0+019.50～0+051.50m，其挡土高度为10.45m及9.15m二种。出水渠翼墙，桩号0+051.5～0+075.5m，其挡土高度为7.8m和3m二种。

上述翼墙，根据高度不同，采用空箱扶壁式结构、扶壁式结构及混凝土重力式结构。其地基处理根据应力成果及所在地基承载力情况，空箱扶壁式结构、扶壁式结构翼墙采用钢筋混凝土方桩基础，混凝土重力式翼墙采用天然地基。

4.4 泵站桥

    泵站交通桥设于泵房中心线上游74.15m处，其轴线同太浦闸桥轴线，高程也同为7.20m。交通桥计算荷载为汽车-20级，验算荷载为挂车-100，桥面宽9.50m，其中行车道宽7.0m，总跨径74m，其中13m的2跨，16m的3跨。采用装配式空心板梁桥。桥墩采用双柱式，桥台则利用两侧扶壁式翼墙。桥梁基础采用钢筋混凝土打入方桩，桩尖持力层为⑥层土。

4.5 拦污栅闸

    拦污栅闸布置于交通桥下游侧，长13.2m，宽71.7m，底高程-3.0m，共13孔，孔口净宽4.5m。拦污栅工作桥宽7.0m，桥顶高程7.0m，工作桥荷载为汽车-20级。拦污栅闸座落在③2层重粉质壤土和③3层轻砂壤土上，其地基承载力标准值分别为150KPa和140KPa，满足设计要求。

4.6 导流墩

    导流墩设于进水渠口下游桩号0-442.90处，共4个，墩长15m，墩厚0.8m，与引水渠横断面夹角73.5°，底高程-3.85m，顶高程3.30m。导流墩基础座落在②5层重粉质砂壤土上，其承载力及变形均满足设计要求。

4.7 其它建筑物

    泵站的进、出水渠阻隔了汤家浜及亭子港的原有河道。影响了原河道的通航要求，因此须新建汤家浜和亭子港口门控制建筑物各一座，由于进水渠与汤家浜交汇处南侧有一座4m的套闸，因此在其交汇处新建汤家浜机耕一座，以沟通进水渠交通，并对原汤家浜套闸上闸首及上游两岸防洪墙进行加高加固；另外在出水渠和亭子港交汇处新建亭子港闸桥一座。

    新建的汤家浜机耕桥为一座斜60°的斜交板式桥，桥单跨为13m，，桥面净面宽9m，其中行车道宽7.0m。计算荷载为汽车-20级，验算荷载为挂车-100，

    新建亭子港闸桥为净宽5.0m闸桥，因堤防有交通要求，故采用闸桥结合布置的方式，闸门采用横拉门。

5 泵房建筑立面设计

    太浦河泵站泵房建筑立面处理，力求体现现代工业厂房的特色，造型上以美观大方为原则，格调明快却不失现代感。变电站、副厂房布置在主泵房的南端，与生产生活管理区紧密连接，副厂房内布置大厅，成为泵站的主入口，主厂房通风采光良好。外墙采用大面积白色及灰色涂料，点缀墨绿色装饰板及钢架，外墙立面上刻意勾出细缝，增加立面的层次。变电站顶部设计装饰构架，增加建筑的高度，创造出标志性的视觉中心。立面开窗形式极具韵律感，墨绿色塑钢窗框，与装饰钢架相协调。屋面采用网架拱形结构，四周网架局部外露，屋面及变电站装饰构架顶均包银灰色铝塑板。整幢建筑以浅色外墙、墨绿窗框、灰蓝色玻璃及铝塑板来加以装饰，格调高雅，极具现代感。

    泵房室内建筑设计重点在6.15m高程以上部分。泵房内部建筑设计从功能出发，不求豪华装饰，除卫生间外的所有墙面及所有天棚均刷白色迪诺瓦内墙涂料，真正体现现代工业厂房的简洁明快。安装间和变电站门厅采用花岗岩地面，6.15m高程以下地面均为抗冲击、耐磨和抗腐蚀的环氧地坪。

环境美化主要通过绿化来实现。泵站环境绿化面积约为2.1万m²。布置小型乔木及灌木、草坪，并适当做些绿化小品，亭台坐椅，使整个泵站处于优美的环境中，在泵站的进出水翼墙顶部设置花坛，种植一些攀缘植物，增加建筑物的垂直绿化。生产生活管理区内主要为高低起伏的草坪和适易树木，营造环境优美的环境。

6 结束语

    太浦河泵站枢纽由进水渠、导流墩、泵站交通桥、进水池、泵房、变电站、出水池及出水渠等建筑物组成，为改善水流条件，缩短进水渠的长度，在进水渠入口设置导流墩。为便于运行管理，采用泵站、交通桥分离布置，电气设备集中布置在变电站内，增加变电站建筑高度，主泵房采用钢网架，整体布局极具现代感。