安丰电排站扩容改造枢纽布置方案比选

安丰电排站扩容改造枢纽布置方案比选

刘杰

（广东省·清远市水务投资集团有限公司，广东清远 511500）

摘要：针对安丰电排站扩容改造建筑物的布置形式方案，通过选址、形式、造价、难易等方面进行对比分析，最终采用独立自排闸布置方案。

关键词：安丰电排站   扩容改造   比选 

中图分类号：TV66         文献标识码：B         文章编号：

1问题提出

广清城际轨道交通线路是广东省境内一条连接广州市和清远市的城际铁路，简称广清城轨，为珠三角城际铁路的组成部分。广清城轨呈南北走向，全线共设置6个车站，线路正线全长38.36km，基本沿着广清高速公路（107国道），设计速度目标值为200km/h。2013年9月，广清城际铁路花都至清城段土建工程开工建设；2020年11月30日，广清城际铁路花都至清城段开通运营。

广清城际轨道交通线路配套工程龙塘动车运用所选址于清远市清城区龙塘镇内，占地面积524.4亩。龙塘动车运用所作为动车组运用检修主体，承担着动车组一、二级检修，专项检修，以及车辆保洁，吸污作业，检修设备与信息化系统的维护，所内调车，防溜作业，接触网供断电等日常维护工作，涉及机务、运输、电务、车辆、客运、通信等多个专业或部门。

龙塘镇位于清远市大燕河南侧，属于安丰围的保护范围。围内主要的排涝设施安丰电排站装机720kW，排水流量6.5m3/s，电排站于2000年完成技改扩容，设计排涝标准为10年

一遇24小时暴雨三天排干，当时设计保护的区域为安丰围内的农田及耕地，确定的内涝防洪水位为11.50m，即一旦内涝水位超过11.50m，电排站将停机。

由于近十年来龙塘镇工业及房地产业发展较快，围内对低洼地块的开发，使围内调蓄面积减少，在围内暴雨雨量未达到10年一遇的情况下，电排站前池水位已接近11.50m，多次出现险情，电排站受淹停机的几率大增，安丰围内会存在较大的内涝风险，严重影响龙塘运用所及周边村镇的安全。因此有必要对安丰电排站进行扩容改造。综合清远市经济发展水平等因素，安丰电排站扩容改造标准定为10年一遇24小时暴雨1天排干，装机按3x1000kW+1台预留机组位的标准进行扩容改造，保证围内发生10年一遇暴雨时，不影响龙塘运用所的安全，减少内涝灾害造成的损失，为当地工农业生产和新农村建设服务。

2现状情况

图一  安丰电排站位置图

根据安丰联围内的水系和地形情况，结合现场调查，安丰联围内分为四个涝区，即安丰电排站涝区、芋合冲电排站涝区、西岭内坑涝区和潘屋内坑涝区，其中安丰电排站涝区集雨面积为12.2km2，安丰排涝区目前外江已修建堤防，防洪标准为20年一遇，其内坑排涝体系较为完善，内坑排涝出口位于安丰围堤防6+500处，即图一所示安丰内坑S形河道的西侧拐弯点，设有安丰电排站旧站及自排闸，安丰电排站旧站始建于1964年，于2000年完成技改，现状装机720kW，排水流量6.5m3/s，排涝标准为10年一遇24小时暴雨三天排干；自排闸位于安丰内坑S形河道的东侧拐弯点，由2孔2.0m×2.0m箱涵组成。

由图一可知，安丰电排站旧站位于安丰排涝片区最低处，其排涝水系完善，汇水范围可覆盖整个片区，因此新建的安丰电排站无需选新址进行建设，只需要对旧站进行扩容改造即可。扩容拟建新站位于旧站右岸，桩号6+500，装机3000kW，设计排水流量25.0m3/s。

地块地质情况如下：以安丰联围为界，堤内侧基础自上至下依次为软塑状耕植土、软塑状粉质粘土、流塑状淤泥质粘土、全风化粉砂岩层，土层厚度分别为0.8~1m、0~1.4m、0~6.6m，基岩呈现上低下高、西低东高之趋势，呈可塑~硬塑状；堤外侧基础自上至下依次为软塑状耕植土、软塑状粉质粘土、全风化粉砂岩层，土层厚度分别为0.9~1.1m、1.3~5.3m。

3枢纽方案比选

拟建新电排站主要5个部分组成，它们分别是：上游堤内段进水渠与前池区、上游堤内段主泵房与中控室区、中间堤身段穿堤涵管区、下游堤外段出口防洪闸与消力池区以及拟建新自排涵闸组成。根据旧站位置及现状地形，中间堤身段及下游堤外段布置形式差别不大，主要为上游堤内段的布置方案在施工工艺、工期、造价、管理等方面存在较大的差异，因此拟定两个布置方案进行比较。

3.1比选方案

3.1.1方案一：共用自排闸布置方案

共用自排闸布置方案为新旧站共用一个自排闸，堤内建筑物从西到东依次为：旧站、新站、安装间、自排涵及回车场。本布置方案需要拆除并重建拦污栅、前池、自排涵，重建后的拦污栅、前池、自排涵为新、旧泵房共用。前池前端设置8孔5m宽拦污栅。采用肘型流道，副厂房均设置在压力水箱之上。自排涵均采用3孔3.0m×2.5m箱涵结构。

3.1.2方案二：独立自排闸布置方案

独立自排闸布置方案为新、旧站自排闸独立设置。从西到东依次为：旧站、回车场、自排涵、安装间、新站。本布置方案不需要拆除旧站拦污栅、前池、建成后的拦污栅、前池、自排涵各自独立。前端设置6孔5m宽拦污栅。采用肘型流道，副厂房均设置在压力水箱之上。自排涵均采用3孔3.0m×2.5m箱涵结构。

3.2主要建筑结构

　　方案一为新旧泵站共用前池，其拦污栅为8孔，总宽49m；方案二前池仅供新站使用，拦污栅为6孔，总宽为37m；方案一的前池尺寸较方案二大。两方案泵房结构较为相似，均采用肘型流道，副厂房均设置在压力水箱之上，尺寸及结构均一致；自排涵均采用3孔3.0m×2.5m箱涵结构，受力及长度较为相似；外江防洪闸两方案均相同。因此在建筑结构上，两方案基本一致，方案一前池及拦污栅较方案二大，投资略大。

3.3水流流态比较

方案一中旧站、新站均为完全侧向进水，自排涵为正向进水，旧站、新站上游来水水流需要先偏转80度，进入前池，然后再偏转60度进入新站流道，流态较为紊乱。方案二中旧站为侧向进水，新站为正向进水，水流正向进入前池，只需偏转约15度即可进入新站流道，流态较为顺畅。因此方案二水流流态较优。

3.4 地形地质条件比较

根据工程地质勘察报告提供的地质纵剖面图，方案一泵房建基面为2.06m，其持力层为淤泥层，层厚2.5～7m，其承载力较低，需要进行打桩及换填处理；前池平顺段建基面为2.76m，持力层也为淤泥层，层厚约2m，需要将淤泥全部挖除后进行换填处理；泵房及前池拟采用水泥搅拌桩进行基础加固，共需要搅拌桩28950m。拦污栅及自排涵建基面处理为较好的粉质粘土，无需进行地质处理。

方案二泵房建基面为2.06m，其持力层为粉质粘土，其承载力较好，无需进行加固处理；自排涵及拦污栅建基面为6.8m，其建基面持力层为粉质粘土，粉质粘土层下为淤泥层，建基面至淤泥层间的粘土层厚1～3m，为确保工程安全，需要对自排闸进行基础处理，拟采用水泥搅拌桩进行基础加固，需要水泥搅拌桩18605m。

在地质条件上，两方案均需要进行加固，但方案二工程量要小于方案一，且方案二建基面为粉质粘土层，而方案一为淤泥层，同时进行水泥搅拌桩施工时，方案二的施工条件要优于方案一，因此在地形地质条件上方案二较优。

3.5施工导流比较

方案一需要将原拦污栅及前池拆除，对旧站的抽排影响较大，汛期围内的排水较难解决，存在较大的隐患，导流措施较多；方案二无需拆除原拦污栅及前池，旧站在施工期间完全可以正常运行，导流措施较少。

因此在导流方面，方案二较优。

3.6 施工难易比较

方案一由于新站厂房紧邻旧站，无法放坡开挖，需要进行垂直支护，支护及其他临时工程费用较多；方案一还需要对厂房基础进行加固处理，打桩及换填的工期较长，由于厂房的工期直接影响整个工程工期，导致方案一施工工期较长。方案二新、旧站距离较远，新站可直接采用放坡开挖，临时工程费用较少；方案二基础处理工作量较小，工期较短，且基础处理段施工作业面条件较好，不确定因素较少，可以保证工程正常进行，施工较方便。

因此在施工难易方面，方案二较优。

3.7征地拆迁比较

两方案在堤外的征地范围较为相似，方案一堤内需征地5.52亩，征地数量较少；方案二堤内则需要征地9.55亩，征地数量较多。

征地拆迁方面方案一较优。

3.8直接工程费比较

通过计算，两个方案的工程量对比如下。

根据设计概算计算结果，方案一工程概算总投资（直接费）为5014.21万元，方案二工程概算总投资（直接费）为4762.75万元，方案二比方案一少251.46万元，扣除征地差价47.2万元，能节约成本约204万元。

通过上述比选，方案一除了在征地拆迁方面具有优势，其他方面都没有优势，因此选定方案二。

4 结语

在安丰电排站的扩容改造建设过程中，根据地形地貌条件，结合工程特点，综合考虑主体建筑结构布局、水流流态、地形地质条件、施工导流、施工难易、征地拆迁、工程造价等多方面的因素，合理确定了电排站扩容站址的布置形式。工程自2021年5月建成后运行两年来，历经2年的洪水周期，经运行管理单位反馈，各项设施运行平稳，发挥了应有的经济效益和社会效益，实践证明该工程选址及枢纽布置符合客观性和科学性。

参考文献：

[1]武蒙, 曹亮,李媛,王桂智,赵泱军,常叶青. 马圩二号排涝站设计方案比选[J]. 水利技术监督, 2020(1):273－275.

[2]卢腾,龚建华. 酉酬水电站枢纽总体布置方案比选[J]. 水电与新能源, 2017(4): 44－47.

[3]蔡联华.平福水电站工程选址及枢纽总体布置方案比选[J]. 广西水利水电, 2011(5): 54－56.

收稿日期：

作者简介：刘杰（1982年10月），男，工程师，工学学士，主要从事水利工程技术管理工作。