最新泵房设计规范.docx
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最新泵房设计规范
1 泵房设计
1.1 泵房布置
1.1.1 泵房布置应根据泵站的总体布置要求和站址地质条件，机电设备型号和参数，进、出水流道（或管道），电源进线方向，对外交通以及有利于泵房施工、机组安装与检修和工程管理等，经技术经济比较确定。
1.1.2 泵房布置应符合下列规定：
1.1.2.1 满足机电设备布置、安装、运行和检修的要求。
1.1.2.2 满足泵房结构布置的要求。
1.1.2.3 满足泵房内通风、采暖和采光要求，并符合防潮、防火、防噪声等技术规定。
1.1.2.4 满足内外交通运输的要求。
1.1.2.5 注意建筑造型，做到布置合理，适用美观。
1.1.3 泵房挡水部位顶部安全超高不应小于表1.1.3的规定。
表1.1.3 泵房挡水部位顶部安全超高下限值
泵级建筑物级别
1
2
3
4.5
安全超高（m）
运用情况
设计
0.7
0.5
0.4
0.3
校核
0.5
0.4
0.3
0.2
注：
（1）安全超高系指波浪、壅浪计算机高程以上距离泵房挡水部位顶部的高度；
（2）设计运用情况系指泵站在设计水位时运用的情况，校核运用情况系指泵站在最高运行水位或洪（涝）水位时运用的情况。
1.1.4 主机组间距应根据机电设备和建筑结构布置的要求确定，并应符合本规范9.11.2～9.11.5的规定。
1.1.5 主泵房长度应根据主机组台数、布置形式、机组间距，边机组段长度和安装检修间的布置等因素确定，并应满足机组吊运和泵房内部交通的要求。
1.1.1 主泵房宽度应根据主机组及辅助设备、电气设备布置要求，进、出水流道（或管道）的尺寸，工作通道宽度，进、出水侧必需的设备吊运要求等因素，结合起吊设备的标准跨度确定，并应符合本规范9.11.7的规定。
立式机组主泵房水泵层宽度的确定，还应考虑集水、排水廊道的布置要求等因素。
1.1.7 主泵房各层高度应根据主机组及辅助设备、电气设备的布置，机组的安装、运行、检修，设备吊运以及泵房内通风、采暖和采光要求等因素确定，并应符合本规范9.11.8～9.11.10的规定。
1.1.8 主泵房水泵层底板高程应根据水泵安装高程和进水流道（含吸水室）布置或管道安装要求等因素确定。
水泵安装高程应根据本规范9.1.10规定的要求，结合泵房处的地形、地质条件综合确定。
主泵房电动机层楼板高程应根据水泵安装高程和泵轴、电动机轴的长度等因素确定。
1.1.9 安装在主泵房机组周围的辅助设备、电气设备及管道、电缆道，其布置应避免交叉干扰。
1.1.10 辅机房宜设置在紧靠主泵房的一端或出水侧，其尺寸应根据辅助设备布置、安装、运行和检修等要求确定，且应与泵房总体布置相协调。
1.1.11 安装检修间宜设置在主泵房内对外交通运输方便的一端或进水侧，其尺寸应根据主机组安装、检修要求确定，并应符合本规范9.11.1的规定。
1.1.12 当主泵房分为多层时，各层楼板均应设置吊物孔，其位置应在同一垂线上，并在起吊设备的工作范围之内。
吊物孔的尺寸应按吊运的最大部件或设备外形尺寸各边加0.2m的安全距离确定。
1.1.13 主泵房对外至少应有两个出口，其中一个应能满足运输最大部件或设备的要求。
1.1.14 立式机组主泵房电动机层的进水侧或出水侧应设主通道，其它各层应设置不少于一条的主通道。
主通道宽度不宜小于1.5m，一般通道宽度不宜小于1.0m。
吊运设备时，被吊设备与固定物的距离不宜小于0.3m。
卧式机组主泵房内宜在管道顶部设工作通道。
1.1.15 当主泵房分为多层时，各层应设1～2道楼梯。
主楼梯宽度不宜小于1.0m，坡度不宜大于40o，楼梯的垂直净空不宜小于2.0m。
1.1.11 立式机组主泵房内的水下各层或卧式机组主泵房内，四周均应设将渗水汇入集水廊道或集水井的排水沟。
1.1.17 主泵房顺水流向的永久变形缝（包括沉降缝、伸缩缝）的设置，应根据泵房结构型式、地基条件等因素确定。
土基上的缝距不宜大于30m，岩基上的缝距不宜大于20m。
缝的宽度不宜小于2.0cm。
1.1.18 主泵房排架的布置，应根据机组设备安装、检修的要求，结合泵房结构布置确定。
排架宜等跨布置，立柱宜布置在隔墙或墩墙上。
当泵房设置顺水流向的永久变形缝时，缝的左右侧应设置排架柱。
1.1.19 主泵房电动机层地面宜铺设水磨石。
采用酸性蓄电池的蓄电池室和贮酸室应采用耐酸地面，其内墙面应涂耐酸漆或铺设耐酸材料。
中控室、微机室和通信室宜采用防尘地面，其内墙应刷涂料或贴墙面布。
1.1.20 主泵房门窗应根据泵房内通风、采暖和采光的需要合理布置。
严寒地区应采用双层玻璃窗。
向阳面窗户宜有遮阳设施。
有防酸要求的蓄电池室和贮酸室不应采用空腹门窗，受阳光直射的窗户宜采用磨沙玻璃。
1.1.21 主泵房屋面可根据当地气候条件和泵房内通风、采暖要求设置隔热层。
1.1.22 主泵房的耐火等级不应低于二级。
泵房内应设消防设施，并应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》和国家现行标准《水利水电工程设计防火规范》的规定。
1.1.23 主泵房电动机层值班地点允许噪声标准不得大于85dB（A），中控室、微机室和通信室允许噪声标准不得大于15dB（A）。
若超过上述允许噪声标准时，应采取必要的噪声、消声或隔声措施，并应符合现行国家标准《工业企业噪声控制设计规范》的规定。
1.1.24 装置斜轴式、贯流式机组的主泵房，可按卧式机组泵房进行布置。
1.2 防渗排水布置
1.2.1 防渗排水布置应根据站址地质条件和泵站扬程等因素，结合泵房、两岸联接结构和进、出水建筑物的布置，设置完整的防渗排水系统。
1.2.2 土基上泵房基底防渗长度不足时，可结合出水池底板设置钢筋混凝土铺盖。
铺盖应设久变形缝，缝距不宜大于20m，且应与泵房底板永久变形缝错开布置。
松砂或砂壤土地基上的防渗设施宜采用铺盖和齿墙、板桩（或截水墙）相结合的布置形式。
板桩（或截水墙）宜布置在泵房底板上游端（出水侧）的齿墙下。
在地震区的粉砂地基上，泵房底板下的板桩（或截水墙）布置宜构成四周封闭的形式。
前池、进水池底板上可根据排水需要设置适量的排水孔。
在渗流出口处必须设置级配良好的排水反滤层。
1.2.3 当地基持力层为较薄的砂性土层或砂砾石层，其下有相对不透水层时，可在泵房底板的上游端（出水侧）设置截水槽或短板桩。
截水槽或短板桩嵌入不透水层的深度不宜小于1.0m。
在渗流出口处应设置排水反滤层。
1.2.4 当下卧层为相对透水层时，应验算覆盖层抗渗、抗浮稳定性。
必要时，前池、进水池可设置深入相对透水层的排水减压井。
1.2.5 岩基上泵房可根据防渗需要在底板上游端（出水侧）的齿墙下设置灌浆帷幕，其后应设置排水设施。
1.2.1 高扬程泵站的泵房可根据需要在其上游侧（出水侧）岸坡上设置通畅的自流排水沟和可靠的护坡措施。
1.2.7 所有顺水流向永久变形缝（包括沉降缝、伸缩缝）的水下缝段，应埋设不少于一道材质耐久、性能可靠的止水片（带）。
1.2.8 侧向防渗排水布置应根据泵站扬程，岸、翼墙后土质及地下水位变化等情况综合分析确定，并应与泵站正向防渗排水布置相适当。
1.2.9 具有双向扬程的灌排结合泵站，其防渗排水布置应以扬程较高的一向为主，合理选择双向布置形式。
1.3 稳定分析
1.3.1 泵房稳定分析可采取一个典型机组段或一个联段作为计算单元。
1.3.2 用于泵房稳定分析的荷载应包括：
自重、静水压力、扬压力、土压力、泥沙压力、波浪压力、地震作用及其它荷载等。
其计算应遵守下列规定：
1.3.2.1 自重包括泵房结构自重、填料重量和永久设备重量。
1.3.2.2 静水压力应根据各种运行水位计算。
对于多泥沙河流，应考虑含沙量对水容重的影响。
1.3.2.3 扬压力应包括浮托力和渗透压力。
渗透压力应根据地基类别，各种运行情况下的水位组合条件，泵房基础底部防渗、排水设施的布置情况等因素计算确定。
对于土基，宜采用改进阻力系数法计算；对岩基，宜采用直线分布法计算。
1.3.2.4 土压力应根据地基条件、回填土性质、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。
计算时应计及填土面上的超载作用。
1.3.2.5 泥沙压力应根据泵房位置、泥沙可能淤积的情况计算确定。
1.3.2.1 波浪压力可采用官厅一鹤地水库公式或莆田试验站公式计算确定。
在设计水位时，风速宜采用相应时期多年平均最大风速的1.5～2.0倍；在最高运行水位或洪（涝）水位时，风速宜采用相应埋藏多年平均最大风速。
1.3.2.7 地震作用可按国家现行标准《水工建筑物抗震设计规范》的规定计算确定。
1.3.2.8 其它荷载可根据工程实际情况确定。
1.3.3 设计泵房时应将可能同时作用的各种荷载进行组合。
地震作用不应与校核运用水位组合。
用于泵房稳定分析的荷载组合应按表1.3.3的规定彩。
必要时还应考虑其它可能的不利组合。
表1.3.3 荷载组合表
荷载组合
计算情况
荷载
自重
静水压力
扬压力
土压力
泥沙
压力
波浪
压力
地震
作用
其它
荷载
基本组合
完建情况
√
-
-
√
-
-
-
√
设计运用情况
√
√
√
√
√
√
-
√
特殊组合
施工情况
√
-
-
√
-
-
-
√
检修情况
√
√
√
√
√
√
-
√
核算运用情况
√
√
√
√
√
√
-
-
地震情况
√
√
√
√
√
√
√
-
1.3.4 泵房沿基础底面的抗滑稳定安全系数应按（1.3.4-1）式或（1.3.4-2）式计算：
Kc=fΣG/ΣH （1.3.4-1）
Kc=f'ΣG+C0A/ΣH （1.3.4-2）
式中：
Kc——抗滑稳定安全系数；
ΣG——作用于泵房基础底面以上的全部竖向荷载（包括泵房基础底面上的扬压力在内，kN）；
ΣH——作用于泵房基础底面以上的全部水平向荷载（kN）；
A——泵房基础底面积（m2）；
f——泵房基础底面与地基之间的摩擦系数，可按试验资料确定；当无试验资料时，可按本规范附录A表A.0.1规定值采用；
f'——泵房基础底面与地基之间摩擦角Φ0的正切值，即f'=tgΦ0；
C0——泵房基础底面与地基之间的粘结为（kPa）。
对于土基，Φ0、C0值可根据室内抗剪试验资料，按本规范附录A表A.0.2的规定采用；对于岩基，Φ0、C0值可根据野外和室内抗剪试验资料，采用野外试验峰值的小值平均值或野外和室内试验峰值的小值平均值。
当泵房受双向水平力作用时，应核算其沿合力方向的抗滑稳定性。
当泵房地基特力层为较深厚的软弱土层，且其上竖向作用荷载较大时，尚应核算泵房连同地基的部分土体沿深层滑动面滑动的抗滑稳定性。
对于岩基，若有不利于泵房抗滑稳定的缓倾角软弱夹层或断裂面存在时，尚应核算泵房可能组合滑裂面滑动的抗滑稳定性。
1.3.5 泵房沿基础底面抗滑稳定安全系数的允许值应按表1.3.5采用。
表1.3.5 抗滑稳定安全系数允许值
地基类别
荷载组合
泵站建筑物级别
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（1.3.4-1）式或（1.3.4-2）式
特殊组合
Ⅰ
1.20
1.15
1.10
1.05
Ⅱ
1.10
1.05
1.05
1.00
基本组合
1.10
适用于（1.3.4-1）式
特殊组合
Ⅰ
1.05
Ⅱ
1.00
基本组合
3.00
适用于（1.3.4-2）式
特殊组合
Ⅰ
2.50
Ⅱ
2.30
注：
（1）特殊组合Ⅰ适用于施工情况、检修情况和非常运用情况，特殊组合Ⅱ适用于地震情况；
（2）在特殊荷载组合条件下，土基上泵房沿深层滑动面滑动的抗滑稳定安全系数允许值，可根据软弱土层的分布情况等，较表列值适当增加。
（3）岩基上泵房沿可能组合滑裂面滑动的抗滑稳定安全系数允许值，可根据缓倾角软弱夹层或断裂面的充填料性质等情况，较表列值适当增加。
1.3.1 泵房抗浮稳定安全系数应按（1.3.1）式计算：
Kf=Σv/Σu （1.3.1）
式中：
Kf——抗浮稳定安全系数；
Σv——作用于泵房基础底面以上的全部重力（kN）；
Σu——作用于泵房基础底面上的扬压力（kN）。
1.3.7 泵房抗浮稳定安全系数的允许值，不分泵站级别和地基类别，基本荷载组合下为1.10，特殊荷载组合下为1.05。
1.3.8 泵房基础底面应力应根据泵房结构布置和受力情况等因素计算确定。
1.3.8.1 对于矩形或圆形基础，当单向受力时，应按（1.3.8-1）式计算：
Pmaxmin=ΣG/A±ΣM/W （1.3.8-1）
式中：
Pmaxmin——泵房基础底面应力的最大值或最小值（kPa）；
ΣM——作用于泵房基础底面以上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流向的形心轴的力矩（kN·m）；
W——泵房基础底面对于该底面垂直水流向的形心轴的截面矩（m3）。
1.3.8.2 对于矩形或圆形基础，当双向受力时，应按（1.3.8-2）式计算：
Pmaxmin=ΣG/A±ΣMx/Wx±ΣMy/Wy （1.3.8-2）
式中：
ΣMx、ΣMy——作用于泵房基础底面以上的全部水平向和竖向荷载对于基础底
面形心轴x、y的力矩（kN·m）；
Wx、Wy——泵房基础底面对于该底面形心轴x、y的截面矩（m3）。
1.3.9 各种荷载组合情况下的泵房基础底面应力应不大于泵房地基允许承载力（见本规范1.4.5～1.4.7）。
土基上泵房基础底面应力不均匀系数的计算值不应大于本规范附录A表A.0.3规定的允许值。
岩基上泵房基础底面应力不均匀系数可不控制，但在非地震情况下基础底面边缘的最小应力应不小于零，在地震情况下基础底面边缘的最小应力应不小于-100kPa。
1.4 地基计算及处理
1.4.1 泵房选用的地基应满足承载能力、稳定和变形的要求。
1.4.2 泵房地基应优先选用天然地基。
标准贯入击数小于4击的粘性土地基和标准贯入击数小于或等于8击的砂性土地基，不得作为天然地基。
当泵房地基岩土的各项物理力学性能指标较差，且工程结构又难以协调适应时，可采用人工地基。
1.4.3 土基上泵房和取水建筑物的基础埋置深度，应在最大冲刷线以下。
1.4.4 位于季节性冻土地区土基上的泵房和取水建筑物，其基础埋置深度应大于该地区最大冻土深度。
1.4.5 只有竖向对称荷载作用时，泵房基础底面平均应力不应大于泵房地基特力层允许承载力；在竖向偏心荷载作用下，除应满足基础底面平均应力不大于地基持力层允许承载力外，还应满足基础底面边缘最大应力不大于1.2倍地基持力层允许承载力的要求；在地震情况下，泵房地基持力层允许承载力可适当提高。
1.4.1 泵房地基允许承载力应根据站址处地基原位试验数据，按照本规范附录B.1所列公式计算确定。
1.4.7 当泵房地基持力层内存在软弱夹层时，除应满足持力层的允许承载力外，还应对软弱夹层的允许承载力进行核算，并应满足（1.4.7）式要求：
Pc+Pz=[Rz] （1.4.7）
式中：
Pc——软弱夹层顶面处的自重应力（kPa）；
Pz——软弱夹层顶面处的附加应力（kPa），可将泵房基础底面应力简化为竖向均布、竖向三角形颁和水平向均布等情况，按条形或矩形基础计算确定；
[Rz]——软弱夹层的允许承载力（kPa）。
复杂地基上大型泵房地基允许承载力计算，应作专门论证确定。
1.4.8 当泵房基础受振动荷载影响时，其地基允许承载力可降低，并可按（1.4.8）式计算：
[R']≤ψ[R] （1.4.8）
式中：
[R']——在振动荷载作用下的地基允许承载力（kPa）；
[R]——在静荷载作用下的地基允许承载力（kPa）；
ψ——振动折减系数，可按0.8～1.0选用。
高扬程机组的基础可采用小值，低扬程机组的块基型整体式基础可采用大值。
1.4.9 泵房地基最终沉降量可按（1.4.9）式计算：
S∞=Σ（e1i-e2i）/（1+e1i）*hi（i=1,n） （1.4.9）
式中：
S∞——地基最终沉降量（cm）；
i——土层号；
n——地基压缩层范围内的土层数；
e1i、e2i——泵房基础底面以下第i层土在平均自重应力作用下的孔隙比和在平均自重应力、平均附加应力共同作用下的孔隙比；
hi——第i层土的厚度（cm）。
地基压缩层的计算深度应按计算层面处附加应力与自重应力之比等于0.2的条件确定。
1.4.10 泵房地基允许沉降量和沉降差，应根据工程具体情况分析确定，满足泵房结构安全和不影响泵房内机组的正常运行。
1.4.11 泵房的地基处理方案应综合考虑地基土质、泵房结构特点、施工条件和运行要求等因素，宜按本规范附录B表B.2，经技术经济比较确定。
换土垫层、桩基础、沉井基础、振冲砂（碎石）桩和强夯等常用地基处理设计应符合国家现行标准《水闸设计规范》及其它有关专业规范的规定。
1.4.12 泵房地基中有可能发生“液化”的土层应挖除。
当该土层难以挖除时，宜采用桩基础、振冲砂（碎石）桩或强夯等处理措施，也可结合地基防渗要求，采用板桩或截水墙围封。
1.4.13 泵房地基为湿陷性黄土地基，可采用重锤表层夯实、换土垫层、灰土桩挤密、桩基础或预浸水等方法处理，并应符合现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》的规定。
泵房基础底面下应有必要的防渗设施。
1.4.14 泵房地基为膨胀土地基，在满足泵房布置和稳定安全要求的前提下，应减小泵房基础底面积，增大基础埋置深度，也可将膨胀土挖除，换填无膨胀性土料垫层，或采用桩基础。
1.4.15 泵房地基为岩石地基，应清除表层松动、破碎的岩块，并对夹泥裂隙和断层破碎带进行处理。
对岩溶地基，应进行专门处理。
1.5 主要结构计算
1.5.1 泵房底板，进、出水流道，机墩，排架，吊车梁等主要结构，可根据工程实际情况，简化为平面问题进行计算。
必要时，可按空间结构进行计算。
1.5.2 用于泵房主要结构计算的荷载及荷载组合除应按本规范1.3.2和1.3.3的规定采用外，还应根据结构的实际受力条件，分别计入风荷载、雪荷载、楼面活荷载、吊车荷载、屋面活荷载等。
风荷载、雪荷载、楼面和屋面活荷载可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。
吊车和其它设备活荷载可根据工程实际情况确定。
1.5.3 泵房底板应力可根据受力条件和结构支承形式等情况，按弹性地基上的板、梁或框架结构进行计算。
对于土基上的泵房底板，当采用弹性地基梁法计算时，应根据可压缩土层厚度与弹性地基梁长度之半的比值，选用相应的计算方法。
当比值小于0.25时，可按基床系数法（文克尔假定）计算；当比值大于2.0时，可按半无限深的弹性基梁法计算；当比值为0.25～2.0时，可按有限深的弹性地基梁法计算。
当底板的长度和宽度均较大，且两者较接近时，可按交叉梁系的弹性地基梁法计算。
对于岩基上的泵房底板，可按基床系数法计算。
1.5.4 当土基上泵房底板采用有限深或半无限深的弹性地基梁法计算时，可按下列情况考虑边荷载的作用：
当边荷载使泵房底板弯矩增加时，宜计及边荷载的全部作用；当边荷载使泵房底板弯矩减少时，在粘性土地基上可不计边荷载的作用，在砂性土地基上可只计边荷载的50%。
1.5.5 肘型、钟型进水流道和直管式、屈膝式、猫背式、虹吸式出水流道的应力，可根据各自的结构布置、断面形状和作用荷载等情况，按单孔或多孔框架结构进行计算。
若流道壁与泵房墩墙联为一整体结构，且截面尺寸又较大时，计算中应考虑其厚度的影响。
当肘型进水流道和直管式出水流道由导流隔水墙分割成双孔矩形断面时，亦可按对称框架结构进行应力计算。
当虹吸式出水流道的上升段承受较大的纵向力时，除应计算横向应力外，还应计算纵向应力。
1.5.1 双向进、出水流道应力，可分别按肘型进水流道和直管式出水流道进行计算。
1.5.7 混凝土蜗壳式出水流道应力，可简化为平面“Γ”型钢架、环形板或双向板结构进行计算。
1.5.8 机墩结构型式可根据机组特性和泵房结构布置等因素选用。
机墩强度可按正常运用和短路两荷载组合分别进行计算。
计算时，应计入动荷载的影响。
对于高扬程泵站，计算机墩稳定时，应计入出水管道水柱的推力，并应设置必要的抗推移设施。
1.5.9 立式机组机墩可按单自由度体系的悬臂梁结构进行共振、振幅和动力系数的验算。
对共振的验算，要求机墩强迫振动频率与自振频率之差和自振频率的比值不小于20%；对
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