大功率水泵串联降排水施工技术.doc

江坪河水电站大功率水泵串联降排水 施工技术 王 燕 吴远亮 周 贤 武警水电第二总队七支队 江西 鹰潭 330096 摘要 施工期降排水贯穿于水电站建设的整个过程 特别是汛期 如何快速有 效地降低基坑水位以确保工程正常施工 加快施工进度 缩短工期 是水电站 工程建设的重中之重 本文通过江坪河水电站工程实例 介绍了大功率水泵串 联技术在该工程中的成功应用 供今后类似工程施工参考 关键词 江坪河 水电站 降排水 离心泵 串联 中图分类号 文献标识码 文章编号 High power pumps series connection dewatering construction technology Wang Yan Wu Yuanliang Zhou Xian The Armed Police Hydropower Second Corps detachment of the seven Jiangxi Yingtan 330096 Abstract Dewatering and drainage during the construction period throughout the construction of the hydropower stations in the whole process especially the flood season it is the top priority of the hydropower project construction that how to reduce the foundation pit water level quickly and efficiently to ensure the normal project construction accelerate the construction schedule and shorten the construction period The example of hydropower station project in the Jiang ping River presented in this paper introduces a high power series pump technology successfully applied in this project and a reference for the other similar project construction in future Keywords Jiangping River Hydropower Station Dewatering and Drainage Centrifugal Pump Series Connection 1 概况 江坪河水电站位于溇水上游河段 地处湖北省鹤峰县走马镇 为一等大 1 型工程 以发电为主 兼顾防洪 电站装机 2 台 总装机容量 450MW 多 年平均发电量 9 64 亿 kw h 混凝土面板堆石坝最大坝高 219m 是目前国内外 在建和已建同类坝型中的第二高坝 左右岸均有不对称冲沟发育 在坝址 1 5km 范围内共发育大小冲沟 12 条 总汇水面积为 316 9 万 m2 冲沟发育深 度一般为 20 50m 冲沟两侧一般为陡坎 一般沿垂直河流方向 近南北向 发 育 局部地段追踪北西 北东向断层延伸方向发育 其中 号 4 条冲沟有常年流水 其余冲沟有季节性流水 溇水流域属副热带季风气候区 雨量充沛 气候温和 四季分明 该流域 在夏季既受西风带天气系统的控制 也受副热带系统的影响 有时受两类系统 的共同作用 锋面活动显著 气旋经过频繁 是长江流域著名的暴雨区之一 2 水泵串联技术提出背景 江坪河水电站大坝基础与厂房尾水基础布置紧凑 均布置在上下围堰围成 的基坑内 顺水流方向长约 600m 垂直水流方向宽度最大超过 100m 最小宽度 约 50m 300m 高程以下河谷较为狭窄 受地形条件 大坝 厂房等建筑物布置 限制 基坑上下游均无法布置大量水泵 且基坑底部至上游围堰堰顶高差达 86 4m 2010 年 7 月 5 日 7 月 10 日 江坪河电站工区内普降特大暴雨 305 9mm d 基坑被淹 水位暴涨至 296m 高程 积水 200 余万 m3 且还有大 量地下溶洞水 最大 4000m3 h 渗入基坑 基坑抽排水工程量巨大 抽排水任务 十分艰巨 由水泵功率与流量扬程的关系式 P 电机功率 Q 流量 H 扬程 吸水 扬程 压水扬程 可看出 采用单台水泵一次性强排时 在电机功率一定的情况 下 提高水泵扬程必然要以牺牲流量为代价 适当增加水泵布置数量 反之亦 然 提高水泵流量必然也要以牺牲扬程为代价 因此需采用水泵接力的方式进 行强排 采用水泵接力的方式排水需在排水管线上增设容量相当的中转水池 而现场实际地形无法满足中转水池的布置要求 综合以上因素 结合本工程时间紧 任务重 施工条件复杂等特点 在充 分考虑施工安全 进度等方面要求的基础上 提出采用大功率水泵串联的方式 进行基坑积水强排施工 3 大功率水泵串联施工技术 3 1 水泵串联施工原理 水泵串联 指的是相同型号或流量差异不大的水泵首尾连接 即第一台水 泵的出水管连接到第二台水泵的进水管 为了减少第二台水泵泵壳的压力 将 两台水泵安装在两个不同的高程上 使水获得两台水泵的相继提升 两台水泵 的扬程之和即为排水管线的综合扬程 而流量维持不变 3 2 基坑排水强度估算及水泵配置 2010 年 7 月 5 日 7 月 10 日特大暴雨 导致基坑总积水约为 200 万 m3 同 时地下有大量溶洞水及少量施工废水汇入 基坑抽排水总量将达 400 万 m3 原 计划大坝填筑及厂房砼浇筑均于 2010 年 8 月 15 日开始施工 考虑施工前准备 工作等情况 需在 20 多天时间内完成基坑积水强排工作 最大日抽排水量达 16 万 m3 抽排任务艰巨 串联水泵选用南方泵业 300S58 型单级双吸中开式离 心泵 主要参数 排量 790m3 h 电机功率 200KW 进口管径 300mm 出水管径 250mm 配该型号水泵 12 台 二级接力 6 条线 其他型号水泵辅助进行抽排 3 3 基坑水泵布置 基坑分上下游两个泵坑布置水泵 其中大功率水泵串联主要布置在上游基 坑 一级水泵布置于基坑浮船上 浮船随基坑水位同时涨落 二级水泵布置在 上围堰左岸 305m 高程附近 一 二级水泵直接采用串联对接 具体布置见 江 坪河电站上游基坑抽排水管线布置示意图 8 水 泵 9水 泵1 水 泵2水 泵 3水 泵4 水 泵 6水 泵 7水 泵 5 泵 315排 水 管 0反 向 充 水 阀 296 冲 沟 305二 级 泵 站 2966泵 7泵 8 泵 泵两 个 三 通 闸 阀接 管 至 29 83 285闸 阀钢 管化 工 软 管水 泵浮 船5水 泵 4泵 图 1 江坪河电站上游基坑抽排水管线布置示意图 Figure 1 Jiang Pinghe plant upstream of foundation pit drainage pipeline layout diagram 3 4 串联水泵施工工艺 水泵抽排水施工操作按照卧式离心泵的正常启动方式 启动可采用进水管 灌满引水启动和真空设备抽气排水两种方式启动 施工操作步骤如下 1 检查抽水设备 阀门及电压等是否正常 配备 3 人进行水泵启动 一 级泵 2 人 二级泵 1 人 对讲机一副 2 关闭一级泵出水口阀门 半打开二级水泵出水口阀门 打开二级泵泵 壳上排气阀门 一级泵排气完毕后直接启动 3 一级水泵转入正常运转后 缓慢开启一级泵闸阀 待二级水泵泵壳上 排气阀门排气完毕喷水后 迅速启动二级水泵 4 根据启动柜电流仪表读数及阀门控制流量 二级水泵转入正常运转 5 关闭时 先关闭一级水泵 待二级水泵空转后再关闭二级水泵 关闭 二级泵时必须先关闭出口闸阀 防止回水电机反转 3 5 水泵串联施工操作注意事项 1 水泵安装时必须按照水泵使用说明安装必要的止回阀 防止损坏设备 二级水泵的基础固定必须牢固 保持水泵工作时平稳不晃动 2 一 二级水泵水头高差应根据额定扬程布置相对均匀 避免因水泵扬 程不足导致排水效率低下或损坏水泵 3 串联运行的水泵需先用同一型号 同一口径的水泵 若将流量大小不 同的水泵串联时 应将流量大的水泵放在第一级向小流量的水泵供水 反之会 使大流量的水泵产生气能 4 水泵运行期间应派专人进行维护 串联水泵不宜连续工作过长 根据 盘根压盖的压紧及滴液情况确定水泵进行停泵检修 5 水泵操作人员操作时应穿救生衣 水泵运行期间应做好电力线路维护 避免出现安全事故 4 大功率水泵串联施工优点 1 大功率水泵采用串联技术在保证抽排水排量的同时解决了单台扬程不 足 同时减少修建中转水池的难题 加快了排水管线投产速度 2 大功率水泵串联水泵可长时间连续运行 抽排水效率高 3 采用多条管线布置时 布置管线简单 运行 维护操作简单方便 4 采用水泵串联方式排水时 可以减少设置容量相当的中转水池 节约 成本 适用于现场施工场地狭窄 布置中转水池困难的工程 5 大功率水泵串联技术在江坪河电站的应用情况 2010 年 7 月 10 日后 江坪河上游基坑共布置 12 台 串联二级接力 6 条线 300S58 离心泵 并辅助其他水泵进行基坑强抽排水 历经 20 多天共计抽排水 400 多万 m3 在较短时间内完成了基坑抽排水抢险任务 保证了后续工作的正 常进行 6 结语 水利工程施工大部分时间都是在基坑排水保障的条件下进行的 基坑抽排 水的进展直接影响到整个工程的进度 是一项关键性的工作 这项工作的资源 配置 技术方案与整个工程的进度和经济效益是息息相关的 而且占据相当大 的比例 水泵串联技术在江坪河水电站工程中的成功应用 对于后期类似工程 有较强的借鉴作用 参考文献 1 任利国 深基坑排水系统介绍 华南港工 2008 年 04 期 Ren Liguo Drainage system for deep foundation pit Southern China harbor in 2008 04 issue 2 陈智勇 毛琳琳 浅析水利工程基坑排水施工技术 中国高新技术企业 2009 年 22 期 Chen Zhiyong Mao Linlin Analysis of water conservancy engineering drainage of foundation pit construction technology The high tech enterprises in China in 2009 22 issue 3 姜文源 水泵串联和并联的选择 给水排水 1998 年 05 期 Jiang Wenyuan Pumps in series and parallel selection Water supply and drainage in 1998 05 issue 4 吴越建 秦俊虹 何 勇 张 倩 沙湾水电站厂房深基坑防渗排水施工措 施 水电能源科学 2008 年 04 期 Wu Yuejian Qin Junhong Heyong Zhangqian Hydropower station building deep foundation pit seepage prevention and drainage construction measures Hydroelectric energy 2008 04 period 5 李湘洲 离心泵流量 扬程曲线特性研究 湖南大学学报 1996 年 4 月第 2 期 Li Xiangzhou Centrifugal pump flow lift curve characteristic research Journal of Hunan University in 1996 April second period 6 包怡裴 张 烨 水泵串联技术应用的探讨 排灌机械 1996 年第 2 期 Bao Yipei Zhang Ye Application of technology for pump in series of 1996 second drainage and irrigation machinery 7 孙卫红 浅谈某基坑降水排水施工方案 科技风 2008 年 20 期 Sun Weihong On the foundation pit dewatering and drainage construction program Technology wind in 2008 20 issue 王燕 男 籍贯 云南曲靖 武警水电第二总队七支队工程师 联系方式 15272935571 E mail 98101232 详细通讯地址 445801 湖北 省鹤峰县走马镇武警水电部队江坪河项目部驻警