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摘要：本文结合工程案例阐述了电排站泵房稳定分析计算方法，并就新旧规范应用方面的问题进行了探讨。
关键词：电排站泵房设计;稳定分析
电排站泵房按结构型式分为分基型泵房、干室型泵房、湿室型泵房和块基型泵房。分基型泵房一般只需进行地基稳定分析，干室型泵房在地基稳定分析的基础上需再做抗浮和抗滑稳定分析，湿室型泵房和块基型泵房除这三项稳定分析以外，还要再进行抗渗稳定分析[1，2]。抗倾稳定性是移动式泵站（如泵船）需要重点考虑的问题[2]。本文主要探讨干室型泵房稳定分析。
1 稳定分析的基本假定
泵房整体稳定分析以整个泵房结构长度进行计算。作用荷载包括泵房底板、侧墙、机座、上部泵房等的自重及设备重，静水压力、土压力、扬压力、淤沙压力、地震荷载及其它荷载[3]。
自重包括泵房结构自重、填料重量和永久设备重量;静水压力应根据各种运行水位计算;对于多泥沙河流，应计及含沙量对水的重度的影响;扬压力包括浮托力和渗透压力;土压力根据地基条件、回填土性质、挡土高度、填土内的地下水位、泵房结构可能产生的变形情况等因素，按主动土压力或静止土压力计算;淤沙压力根据泵房位置、泥沙可能淤积的情况计算确定;地震荷载按现行行业标准《水工建筑荷载设计规范》的有关规定计算确定;其他荷载根据工程实际情况确定。
2 荷载组合
2.1 基本荷载组合
此种情况为正常运用期，即上游为设计水位，下游为设计水位，机组全部投入运行。
2.2 特殊荷载组合
2.2.1 检修情况
检修情况是指停泵进行检修阶段，上游为设计水位，泵房内无水，下游为地下水位，机组全部停运检修。
2.2.2 特殊荷载情况
此种情况为非常运用期，即上游为校核洪水位，下游为最高水位，机组全部投入运行。
3 计算内容及公式
3.1 抗浮稳定验算
（1）
式中：为抗浮稳定安全系数;为作用于泵房基础底面以上全部重力，kN;为作用于泵房基础底面以上的扬压力，kN;为允许抗浮稳定安全系数。
基本组合=1.1;特殊组合=1.05。
3.2 抗滑稳定安全系数
（初步设计，土基或岩基）（2）
（土基）（3）
（岩基）（4）
式中：为抗滑稳定安全系数;为作用于泵房基础底面以上全部竖向荷载（包括泵房基础面以上的扬压力），kN;为作用于泵房基础底面以上全部水平荷载，kN;为泵房基础底面与地基之间摩擦系数;为泵房基础底面与地基之间摩擦系数;为土基上泵房基础底面与地基之间摩擦角（°）;、分别为土基和岩基上泵房基础底面与地基之间的粘结力，kPa;为泵房基础底面面积，m2;为允许抗滑稳定安全系数，详见表1。
表1 抗滑稳定安全系数允许值
地基类别
荷载组合
建筑物级别
适用公式
1
2
3
4、5
土基
基本组合
1.35
1.30
1.25
1.20
适用于（2）或（3）式
特殊组合
I
1.20
1.15
1.10
1.05
II
1.10
1.05
1.05
1.00
岩基
基本组合
1.10
1.08
1.05
适用于（2）式
特殊组合
I
1.05
1.03
1.00
II
1.00
基本组合
3.00
适用于（4）式
特殊组合
I
2.50
II
2.30
3.3 泵房基础底面应力计算
（干室型）（5）
（6）
（7）
式中：为泵房基础底面应力的最大值与最小值，kN/m2;为作用于泵房底板上所有垂直力和水平力对底板上游齿墙最低点的力矩总和，kN·m;为泵房顺水流方向长度，m;为底板上所有作用力的合力对底板的偏心距，m;为地基允许承载力;为允许应力不均匀系数，基本组合2.0，特殊组合2.5。
4 实例应用
塔岗电排站位于四会市东城区清莲围塔岗堤段，主要功能为排涝，该站建于2008年，设计流量3.63m3/s，配套3台水泵，单机功率均为130kw，总装机390kw。主要由引渠、前池、泵房、进水池、压力管、压力水箱、消力池等组成。泵房基础座落在粉质粘土层上，地基土允许承载力为160Kpa，内摩擦角为23°，地基与基础摩擦系数为0.25。其稳定分析成果如表2。
表2 泵房稳定分析成果表
站名
计算情况
抗滑
稳定
抗浮稳定
地基应力（kpa） 不均匀
系数
基础允许
承载力
（kpa）
塔岗电排站
基本组合
设计运用情况
3.54
3.44
110.19
64.72
1.70
160
特殊组合
检修情况
6.71
6.03
105.15
95.95
1.15
校核运用情况
3.93
3.22
106.87
66.90
1.60
泵房的稳定分析满足要求。
5 讨论
李艳冬等[4]提出荷载组合中没有考虑水泵启动和停车时水锤作用以及特殊基础计算问题。产生这种疑问的一个重要原因是97版的《泵站设计规范》荷载项目相对较少，荷载项目只有8项，2010版的《泵站设计规范》荷载项目增加到12项，多出4项为水重、风压力、土的冻胀压力和冰压力。虽然并没有把水锤作用作为一个独立项目加进去，但2010版是在总结10余年实践的基础上修订的，已经将各种影响较大的荷载组合考虑了进去，所增加的项目是97版考虑不到而实际上有明显影响的项目，也就是说水锤作用已经包含在现有的12个项目中或者其影响尚不足以单独列项。实际上，新规范针对许多不合理的地方已经进行了修订，例如97版规范中抗滑稳定安全系数计算公式（6.3.4-2）被拆分为土基和岩基两个公式，见本文中（3）、（4），这样在计算土基时更为准确和合理。本文讨论这些问题是希望新规范出台后，作为设计人员应精心研究和领会，以利于提高设计质量。
参考文献：
[1]万亮婷，袁俊森.水泵与水泵站[M].2版.郑州：黄河水利出版社，2008：146.
[2]丘传忻.泵站工程[M].武汉：武汉大学出版社，2001：150.
[3]中华人民共和国水利部.GB 50265-2010 泵站设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011.
[4]李艳冬，高宇.泵站厂房稳定分析应用与思考[J].黑龙江水利科技，2010，38（2）：90-91.
关键词：电排站泵房设计;稳定分析
电排站泵房按结构型式分为分基型泵房、干室型泵房、湿室型泵房和块基型泵房。分基型泵房一般只需进行地基稳定分析，干室型泵房在地基稳定分析的基础上需再做抗浮和抗滑稳定分析，湿室型泵房和块基型泵房除这三项稳定分析以外，还要再进行抗渗稳定分析[1，2]。抗倾稳定性是移动式泵站（如泵船）需要重点考虑的问题[2]。本文主要探讨干室型泵房稳定分析。
1 稳定分析的基本假定
泵房整体稳定分析以整个泵房结构长度进行计算。作用荷载包括泵房底板、侧墙、机座、上部泵房等的自重及设备重，静水压力、土压力、扬压力、淤沙压力、地震荷载及其它荷载[3]。
自重包括泵房结构自重、填料重量和永久设备重量;静水压力应根据各种运行水位计算;对于多泥沙河流，应计及含沙量对水的重度的影响;扬压力包括浮托力和渗透压力;土压力根据地基条件、回填土性质、挡土高度、填土内的地下水位、泵房结构可能产生的变形情况等因素，按主动土压力或静止土压力计算;淤沙压力根据泵房位置、泥沙可能淤积的情况计算确定;地震荷载按现行行业标准《水工建筑荷载设计规范》的有关规定计算确定;其他荷载根据工程实际情况确定。
2 荷载组合
2.1 基本荷载组合
此种情况为正常运用期，即上游为设计水位，下游为设计水位，机组全部投入运行。
2.2 特殊荷载组合
2.2.1 检修情况
检修情况是指停泵进行检修阶段，上游为设计水位，泵房内无水，下游为地下水位，机组全部停运检修。
2.2.2 特殊荷载情况
此种情况为非常运用期，即上游为校核洪水位，下游为最高水位，机组全部投入运行。
3 计算内容及公式
3.1 抗浮稳定验算
（1）
式中：为抗浮稳定安全系数;为作用于泵房基础底面以上全部重力，kN;为作用于泵房基础底面以上的扬压力，kN;为允许抗浮稳定安全系数。
基本组合=1.1;特殊组合=1.05。
3.2 抗滑稳定安全系数
（初步设计，土基或岩基）（2）
（土基）（3）
（岩基）（4）
式中：为抗滑稳定安全系数;为作用于泵房基础底面以上全部竖向荷载（包括泵房基础面以上的扬压力），kN;为作用于泵房基础底面以上全部水平荷载，kN;为泵房基础底面与地基之间摩擦系数;为泵房基础底面与地基之间摩擦系数;为土基上泵房基础底面与地基之间摩擦角（°）;、分别为土基和岩基上泵房基础底面与地基之间的粘结力，kPa;为泵房基础底面面积，m2;为允许抗滑稳定安全系数，详见表1。
表1 抗滑稳定安全系数允许值
地基类别
荷载组合
建筑物级别
适用公式
1
2
3
4、5
土基
基本组合
1.35
1.30
1.25
1.20
适用于（2）或（3）式
特殊组合
I
1.20
1.15
1.10
1.05
II
1.10
1.05
1.05
1.00
岩基
基本组合
1.10
1.08
1.05
适用于（2）式
特殊组合
I
1.05
1.03
1.00
II
1.00
基本组合
3.00
适用于（4）式
特殊组合
I
2.50
II
2.30
3.3 泵房基础底面应力计算
（干室型）（5）
（6）
（7）
式中：为泵房基础底面应力的最大值与最小值，kN/m2;为作用于泵房底板上所有垂直力和水平力对底板上游齿墙最低点的力矩总和，kN·m;为泵房顺水流方向长度，m;为底板上所有作用力的合力对底板的偏心距，m;为地基允许承载力;为允许应力不均匀系数，基本组合2.0，特殊组合2.5。
4 实例应用
塔岗电排站位于四会市东城区清莲围塔岗堤段，主要功能为排涝，该站建于2008年，设计流量3.63m3/s，配套3台水泵，单机功率均为130kw，总装机390kw。主要由引渠、前池、泵房、进水池、压力管、压力水箱、消力池等组成。泵房基础座落在粉质粘土层上，地基土允许承载力为160Kpa，内摩擦角为23°，地基与基础摩擦系数为0.25。其稳定分析成果如表2。
表2 泵房稳定分析成果表
站名
计算情况
抗滑
稳定
抗浮稳定
地基应力（kpa） 不均匀
系数
基础允许
承载力
（kpa）
塔岗电排站
基本组合
设计运用情况
3.54
3.44
110.19
64.72
1.70
160
特殊组合
检修情况
6.71
6.03
105.15
95.95
1.15
校核运用情况
3.93
3.22
106.87
66.90
1.60
泵房的稳定分析满足要求。
5 讨论
李艳冬等[4]提出荷载组合中没有考虑水泵启动和停车时水锤作用以及特殊基础计算问题。产生这种疑问的一个重要原因是97版的《泵站设计规范》荷载项目相对较少，荷载项目只有8项，2010版的《泵站设计规范》荷载项目增加到12项，多出4项为水重、风压力、土的冻胀压力和冰压力。虽然并没有把水锤作用作为一个独立项目加进去，但2010版是在总结10余年实践的基础上修订的，已经将各种影响较大的荷载组合考虑了进去，所增加的项目是97版考虑不到而实际上有明显影响的项目，也就是说水锤作用已经包含在现有的12个项目中或者其影响尚不足以单独列项。实际上，新规范针对许多不合理的地方已经进行了修订，例如97版规范中抗滑稳定安全系数计算公式（6.3.4-2）被拆分为土基和岩基两个公式，见本文中（3）、（4），这样在计算土基时更为准确和合理。本文讨论这些问题是希望新规范出台后，作为设计人员应精心研究和领会，以利于提高设计质量。
参考文献：
[1]万亮婷，袁俊森.水泵与水泵站[M].2版.郑州：黄河水利出版社，2008：146.
[2]丘传忻.泵站工程[M].武汉：武汉大学出版社，2001：150.
[3]中华人民共和国水利部.GB 50265-2010 泵站设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011.
[4]李艳冬，高宇.泵站厂房稳定分析应用与思考[J].黑龙江水利科技，2010，38（2）：90-91.