孟元媛

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

中部引黄工程是山西大水网建设工程“两纵十横”十大骨干供水体系之一，工程由取水工程和输水工程两部分组成，设计流量23.55 m3/s，年引水量6.02亿m3（其中工业及城镇生活用水2.7亿m3，农业灌溉及生态用水3.32亿m3）。输水工程包括总干线、东干线、西干线以及各供水支线，线路总长419.13 km。工程自天桥水电站库区取水，供水范围包括忻州、吕梁、临汾和晋中，四市十六个县的工农业生产及城镇生活、生态用水。

2 泵站方案厂房设计

2.1 半地下式泵站厂房方案

该方案泵站布置于天桥水电站左坝头东侧450 m处的黄崖沟右岸坡，生产区和管理区分开沿沟岸向上游方向呈一列布置，之间通过斜坡连接，连接段水平长度31m。生产区地坪高程844.85m，占地130m×44.5m，地坪以下为直立开挖，开挖深度43 m。管理区地坪高程867.0 m，占地105 m×34 m，建筑物包括管理站、110 kV开关站和消防水池等。设备根据泵站主、副厂房结合布置，主厂房布置于厂区中部、地面以下，副厂房布置于主厂房顶部和两端，安装间位于东侧副厂房顶部，泵站厂房平面尺寸96 m×21 m（长×宽），其中东、西两侧副厂房各长12.0 m。

2.2 地下式泵站厂房方案

该方案地下泵站布置于义门镇崔家堎村南黄崖沟左岸，距天桥水库区约2.3 km。生产区和管理区位于同一位置，垂向排列，通过电缆竖井及连接洞连接。管理区位于地下泵站的顶部地面，地坪高程1028 m，占地面积110 m×70 m，布置有110 kV变电站、综合设备楼等建筑物。地下泵站厂房埋深约170～195m，地下洞室开挖尺寸长123.3 m、宽21.9 m、高37.9 m（其中副厂房长20 m，主泵房长87.1 m，安装间长16.2 m），出水阀室平行布置在地下泵站厂房下游侧，开挖尺寸长97.5 m、宽5.1 m、高9.0 m；1号交通洞总长1298.8 m，进口位于黄崖沟左岸，终点位于厂房安装间；灌浆兼通风洞全长827.7m，进口位于1号交通洞上游约1000m处。

3 方案比较

3.1 地质条件

半地下式泵站方案工程区位于天桥背斜的南东翼的黄崖沟右岸坡，区内岸坡基岩裸露，下部近于直立，上部稍缓，坡度40°～60°，沟底为第四系全新统洪冲积卵石混合土、含砾级配不良砂等，厚度0～32 m。厂区基岩岩性为厚层灰岩、豹皮状灰岩夹薄层泥灰岩、泥灰岩、泥质白云岩，岩层产状N20°～30°E/SE∠2°～6°，主要发育两组节理裂隙：N70～80°E/NW或SE∠75°～85°；N20～30°W/NE或SW∠65°～75°，Fa1正断层从厂区南侧边缘50～80 m处通过。设计厂房建基面高程804.18 m，最大边坡高度为90 m，边坡岩体为灰岩和泥灰岩互层，泥灰岩岩性较软，对边坡稳定不利。泵站处岩溶地下水水位高程833～834 m，属承压水，与工程有关的隔水层底板高程804～806 m，泵站开挖底高程已揭穿承压水隔水顶板，会形成突水。奥陶系中统上马家沟组上段厚层灰岩、豹皮状灰岩夹薄层泥灰岩，其岩性较坚硬。岩体基本质量级别为Ⅲ级，弱风化灰岩地基承载力地质建议值为1.5～2.5 MPa。

地下泵站方案工程区以奥陶系中统灰岩、泥灰岩、泥质白云岩等层状岩层为主，岩层产状NW330°～340°SW∠2°～6°，无较大规模的断层从工程区通过。岩体主要发育三组裂隙：NE70°～80°或SE∠75°～85°；NW∠330°～340°或 SW ∠65°～75°；NW290°～300°或 SW∠70°～75°。最大水平主应力方向为NE24°～32°，最大水平主应力值为11～12 MPa。据地质资料，地下泵站站址区在837～854 m高程段分布奥陶系中统峰峰组下段地层泥灰岩，厚度约为5.5～18.7 m，该地层岩性较软，出露易风化，在地下水作用下易软化，围岩分类为Ⅳ类，对洞室稳定不利。地下厂房顶拱开挖高程为840.5 m，位于不利岩层中。同时，该区域岩溶地下水水位高程834 m左右，且具有一定的承压性，地下厂房建基面高程802.8 m，基本位于地下水位以下，地下洞室的开挖时存在涌水、突水等问题。

3.2 施工条件

半地下泵站生产区和管理区分开布置，可同时施工，工作面大，利于多个工作面同时施工，运输条件较好，有利于加快进度；地面施工，施工临建措施较少，安全风险小；工程地处泉域，如遇突水，可通过封堵并加强排水措施解决，透水引起的安全隐患小。不利的是黄崖沟对岸为省道沙保线，是主要运煤专线，石方开挖工程量很大，爆破施工时，需实行交通管制，施工干扰大；且泵站附近场地狭窄，施工布置困难，工程开挖量大，施工弃渣大，对自然环境具有一定的破坏性。

地下泵站整个厂房几乎全处于地下水位以下，且地下洞室群布置复杂，工作面小，施工难度大，施工前需进行灌浆、防渗排水等处理，施工过程需及时支护等，如遇突水，排水困难，因此，施工过程安全隐患多、施工难度大。有利的是对外施工干扰小，不存在施工度汛问题，工程开挖量相对较小，施工弃渣少，对环境影响小。

3.3 施工对周边环境的影响

半地下泵站对面为神池—保德公路，该公路及其衔接的沿黄公路是晋、蒙、陕三省主要的公路煤运通道之一，车流量大，堵车现象严重。半地下泵站及沉沙池开挖爆破施工时，需警戒、封路，会对当地交通造成更大压力，反之要保证一定的交通通行时间必然影响施工进度安排。

地下泵站大部分施工项目位于地下，仅1号主交通洞进口与神保公路衔接，地面厂区施工远离公路，因此对当地交通影响较小。

3.4 运行管理分析

半地下泵站设计扬程201.35 m，地下泵站设计扬程200 m，半地下泵站设计扬程较地下泵站设计扬程高1.35 m，从长期运行期角度来看，地下泵站能耗较低；半地下泵站受地形条件限制，生产区和生活区分开布置，高程相差近90 m，需修建不同的进场公路，运行管理不便，但在自然通风、采光和防潮方面优于地下泵站；而地下泵站地面厂区布置于厂房顶部平台，可通过电梯垂直联系，运行管理相对方便。

3.5 其它

半地下泵站生产区和生活区沿黄崖沟岸坡右岸一字形布置，受自然条件影响较大，如洪水、岸坡塌滑等。1995年7月29日黄崖沟发生特大洪水，对天桥水电站的电力生产设施产生严重破坏，35 kV出线铁塔被冲毁，312、314输电线路中断，35 kV开关楼挡水墙、运行休息楼、工地食堂冲陷倒塌，110 kV变电站受到严重威胁，直接经济损失达120万元。

地下泵站在抵御黄崖沟洪水侵袭、边坡塌滑等方面较半地下泵站更为有利。

4 结论

综上所述，半地下式泵站厂房型式在工程施工、建筑物采光等方面有优势，地下泵站厂房型式虽地质条件差、施工难度大，但在目前国内地下洞室开挖技术成熟的情况下，安全施工已不成为问题。特别是地下泵站施工过程对周边环境的影响小，从长远考虑，工程后期运行管理方便、成本相对较低。因此，地下泵站方案优于半地下式泵站方案。