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設計一體化提升泵站的荷載和揚程計算

3.4.1 設計泵站時應將可能同時的各種荷載進行組合。

3.4.2 泵站沿基礎底面的抗滑穩定安系數應按(5.4.2-1)式或(5.4.2-2)式計算：

K_c=fΣG/ΣH　 (5.4.2-1)

K_c=f′ΣG+C₀A/ΣH　 (5.4.2-2)

式中　K_c——抗滑穩定安系數；

ΣG——于泵站基礎底面以上的部豎向荷載（包括泵站基礎底面上的揚壓力在內，kN）；

ΣH——于泵站基礎底面以上的部水平向荷載(kN)；

A——泵站基礎底面積(m)；

f——泵站基礎底面與地基之間的摩擦系數，可按試驗資料確定；當試驗資料時，可按本規準附錄A表A.0.2規定值采用；

f′——泵站基礎底面與地基之間摩擦角Φ₀的正切值，即f'=tgΦ₀；

C₀——泵站基礎底面與地基之間的單位面積粘結力(kPa)。

對于土基，Φ₀、C₀值可根據室內抗剪試驗資料，按本規準附錄A表A.0.3的規定采用；對于巖基，Φ₀、C₀值可根據野外和室內抗剪試驗資料，采用野外試驗峰值的小值平均值或野外和室內試驗峰值的小值平均值。

當泵站受雙向水平力時，應核算其沿協力方向的抗滑穩定性。

當泵站地基力層為較深厚的軟弱土層，且其上豎向荷載較大時，尚應核算泵站連同地基的部分土體沿深層滑動的抗滑穩定性。

對于巖基，若不利于泵站抗滑穩定的緩傾角軟弱夾層或斷裂面存在時，尚應核算泵站可能組合滑裂面滑動的抗滑穩定性。

3.4.3　預制泵站基礎底面應力應根據泵站結構布置和受力情況等因素計算確定。

1　對于矩形或圓形基礎，當單向受力時，應按(5.4.3-1)式計算：

P_maxmin=ΣG/A±ΣM/W　（3.3.4-1)

式中：P_maxmin——泵站基礎底面應力的zui大值或zui小值(kPa)；

ΣM——于泵站基礎底面以上的部豎向和水平向荷載對于基礎底面垂直水流向的形心軸的力矩 (kN·m)；

W——泵站基礎底面對于該底面垂直水流向的形心軸的截面矩(m)。

2　對于矩形或圓形基礎，當雙向受力時，應按(5.4.3-2)式計算：

P_maxmin=ΣG/A±ΣMx/±ΣMy/Wy　 （3.4.3-2)

式中：ΣM_x、ΣM_y——于泵站基礎底面以上的部水平向和豎向荷載對于基礎底面形心軸x、y的力矩 (kN·m)；

W_x、W_y——泵站基礎底面對于該底面形心軸x、y的截面矩(m)。

3.4.4 　設計揚程應按設計流量時的集水池水位與出水管水位差和水泵管路的水頭損失以及安水頭確定。在設計揚程下，應滿足泵站設計流量要求。

3.4.5　平均揚程可按(5.4.5)式計算加權平均凈揚程，并計入水力損失確定；或按泵站進、出平均水位差，并計入水力損失確定。

H=ΣH_iQ_it_i/ΣQ_it_i　(3.4.5)

式中　H——加權平均凈揚程(m)；

H_i——i時段泵站進、出水水位差(m)；

Q_i——i時段泵站提水流量(m/s)；

t_i——i時段歷時(d)。

在平均揚程下，水泵應在區工作。

3.4.6　zui高揚程應按泵站出水zui高水位與進水池zui低水位之差，并計入水力損失確定。

3.4.7　zui低揚程應按泵站進水zui高水位與出水zui低水位之差，并計入水力損失確定。

3.5 抗浮計算

3.5.1 預制泵站的抗浮計算，應滿足下式要求：

（3.5.1）

式中

——抗浮力；

——抗浮穩定性安系數，應按5.5.2條的規定采用；

——浮托力規準值，按5.5.4條確定。

當不滿足式（5.5.1）時，可采取井壁下端四周澆搗混凝土配重或錨桿等方法解決抗浮問題。

3.5.2 預制泵站抗浮穩定安系數應按(3.5.2)式計算：

K_f=Σv / Σu　(3.5.2)

式中：K_f——抗浮穩定安系數；

Σv——于泵房基礎底面以上的部重力(kN)；

Σu——于泵房基礎底面上的揚壓力(kN)。

3.5.3 預制泵站抗浮穩定安系數值，不分泵站別和地基種別，基本荷載組合下為1.10，殊荷載組合下為1.05。

3.5.4 地下水對預制泵站筒體壁的規準值應按下列規定確定：

1 預制泵站筒體壁上的水壓力按靜水壓力計算；

2 水壓力規準值的相應設計水位，應根據勘察部門和水文部門提供的數據采用。對于可能出現的zui高和zui低水位，應綜合考慮一段時間變化及工程設計基準期可能的發展趨勢確定；

3 水壓力規準值的相應設計水位，應根據對結構的荷載效應確定取zui高水位或zui低水位。當取zui高水位時，相應的準*值系數可取平均水位與zui高水位的比值；當取zui低水位時，相應的準*值系數應取1.0。

4 地下水對預制泵站筒體壁的壓力，應按(3.5.4)式計算：

F_w,k=γ_wh_w (3.5.4)

式中

F_w,k—地下水對預制筒體壁的壓力規準值（kN/m²）；

γ_w—地下水的重度（kN/m³）；

h_w—地下水設計水位基礎底面的距離（m）。

3.6 地基計算

3.6.1　預制泵站選用的地基應滿足承載能力、穩定和變形的要求。

3.6.2　預制泵站地基應選用自然地基。規準貫進擊數小于4擊的粘性土地基和規準貫進擊數小于或即是8擊的砂性土地基，不得作為自然地基。當預制泵站地基巖土的各項物理力學性能指標較差，且工程結構又難以協調適應時，可采用人工地基。

3.6.3　只豎向對稱荷載時，預制泵站基礎底面均勻應力不應大于預制泵站地基力層承載力；在豎向偏心荷載下，除應滿足基礎底面均勻應力不大于地基持力層承載力外，還應滿足基礎底面邊沿zui大應力不大于1.2倍地基持力層承載力的要求；在地震情況下，預制泵站地基持力層承載力可適當減少。

3.6.4　預制泵站地基承載力應根據站處地基原位試驗數據，按照本規程附錄B.1所列公式計算確定。

3.6.5　當預制泵站地基持力層內存在軟弱土層時，除應滿足持力層的承載力外，還應對軟弱夾層的承載力進行核算，經深度修正，并應滿足(3.6.5)式要求：

P_c+P_z=[R_z]　(3.6.5)

式中：P_c——軟弱夾層面處的自重應力(kPa)；

P_z——軟弱夾層面處的附加應力(kPa)，可將泵站基礎底面應力簡化為豎向均布、豎向三角形頒和水平向均布等情況，按條形或矩形基礎計算確定；

[R_z]——軟弱夾層的承載力(kPa)。

復雜地基上大型泵站地基承載力計算，應作專門論證確定。

3.6.6　當預制泵站基礎受振動荷載影響時，其地基承載力可降低，并可按(3.6.6)式計算：

[R']≤ψ[R]　(3.6.6)

式中：[R']——在振動荷載下的地基承載力(kPa)；

[R]——在靜荷載下的地基承載力(kPa)；

ψ——振動折減系數，可按0.8～1.0選用。高揚程機組的基礎可采用小值，低揚程機組的塊基型整體式基礎可采用大值。

3.6.7　預制泵站地基*沉降量可按(3.6.7)式計算：

S_∞=Σ(e_1i-e_2i)/(1+e_1i)*h_i (i=1,n)　(3.6.7)

式中：S_∞——地基*沉降量(cm)；

i——土層號；

n——地基壓縮層范圍內的土層數；

e_1i、e_2i——泵站基礎底面以下i層土在均勻自重應力下的孔隙比和在平均自重應力、均勻附加應力共同下的孔隙比；

h_i——i層土的厚度(cm)。

地基壓縮層的計算深度應按計算層面處附加應力與自重應力之等于0.1∽0.2（堅實地基取大值，軟土地基取小值）的條件確定。當其下尚壓縮性較大的土層時，地基壓縮層的計算深度應計該土層的底面。

3.6.8　預制泵站地基沉降量和沉降差，應根據工程具體情況分析確定，滿足泵站結構安和不影響泵房內機組的正常。

3.6.9　預制泵站的地基處理方案應綜合考慮地基土質、泵站結構特點、施工條件和要求等因素，宜按本規程附錄B表B.2，經技術比較確定。換土墊層、樁基礎、沉井基礎、振沖砂（碎石）樁和強夯等常用地基處理設計應符合現行規準《建筑地基處理》JGJ 79、《建筑樁基》JGJ 94、《既建筑地基基礎加固》JGJ 123的關規定。

3.7 構造

3.7.1 預制泵站鋼筋混凝土的施工中，混凝土的水泥用量應滿足設計要求，且不宜低于200kg/m。

3.7.2 預制泵站筒體堅固，纖維纏繞玻璃鋼的強度，應完抵抗腐蝕、撕裂和其他破壞力，并*防水。

3.7.3 預制泵站外部材質應力和荷載應采用FEA進行計算，限元模型采用軸對稱模型，外壓力于泵站的圓柱周面，大小等效于水壓的1.6倍。

3.7.4 泵站蓋結構設計應根據泵站埋設的位置確定，蓋結構強度應能承受部zui大荷載。

3.7.5 埋設在道路上的泵站，蓋高度應與周圍地坪齊平，并根據道路荷載來復核蓋強度，泵站井筒側壁不應承受道路荷載。

3.7.6 預制泵站采用自清潔底部設計，減少泵站沉積。