淺談一體化泵站在地道排水泵站工程的應(yīng)用

臧雪 徐英釗

天津城建設(shè)計院有限公司，中國·天津 300122

1 引言

近年來，水澇災(zāi)害頻發(fā)，路面積水尤其是地道積水給居民帶來了嚴重的危害，因此如何快速有效的排除地道積水備受關(guān)注。地道排水泵站通常規(guī)模較小，以往的設(shè)計大都采用傳統(tǒng)泵站，但是傳統(tǒng)泵站一般占地面積較大、施工工期較長，且施工工程中對周邊環(huán)境影響較大。而一體化泵站可以克服傳統(tǒng)泵站的上述缺點，因此憑借其自身優(yōu)勢在地道排水泵站中得到越來越多的應(yīng)用[1,2]。

2 一體化泵站在排水工程中的應(yīng)用特點

一體化泵站通常由主體加輔助裝置組成，主體包括進出水管道及閥門、筒體、內(nèi)置水泵、通風系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、服務(wù)平臺等；輔助裝置包括格柵（粉碎格柵或提籃格柵）、液位控制系統(tǒng)、泵耦合器等[3]。

與傳統(tǒng)的地道排水泵站相比一體化泵站在地道泵站應(yīng)用中具有以下特點[4]，見表1。

表1 一體化泵站的特點

續(xù)表1項目傳統(tǒng)鋼筋混凝土泵站一體化預(yù)制泵站采用先進的智能化系統(tǒng)，能實現(xiàn)遠程控制泵站，不需設(shè)專人在泵站值守二次利用與拆除控制系統(tǒng)需要在泵站設(shè)置管理人員和專門的值班室；前期投入和后期管理費用都較高混凝土池體難以二次利用且不便于拆除預(yù)制泵池整體可進行二次利用，可用于其他類似工程，且易于拆除室外安裝要求由于泵站占地面積較大，因此施工時需要較大的施工場地，并且若在居住區(qū)施工還要考慮拆遷和交通導(dǎo)行的問題由于占地較小，因此對場地的要求比較靈活，可以在較小的綠化帶乃至道路范圍內(nèi)安裝工程投資傳統(tǒng)泵站總體投資較高，且后期成本高，維修機率高一體化泵站的投資主要取決于泵筒的大小、內(nèi)置設(shè)備是否進口及人工成本，總體造價略有優(yōu)勢

3 工程應(yīng)用實例

3.1 工程概況

中國天津市某地道泵站改造項目位于天津市中心城區(qū)，地道改造涉及的道路為團結(jié)路，工程起點為現(xiàn)狀西青道輔道（樁號為K0+025.625），終點為現(xiàn)狀團結(jié)環(huán)路（樁號為K0+635.631），路線全長約610m，其中樁號K0+337.957 ～K0+415.262 為現(xiàn)狀下穿鐵路箱體，樁號K0+270.864 ～K0+303.381 為新建鐵路箱體。此外因團結(jié)路地道縱坡的限制，團結(jié)路與江源道交口為下沉平交路口，需對江源道的局部路段進行改造，改造范圍約為260m。

3.2 設(shè)計標準

雨水量計算采用下列公式

Q=q·F·ψ

式中：Q——雨水設(shè)計流量（L/s）；

q——暴雨強度（L/s·ha）；

F——收水面積（ha）；

ψ——徑流系數(shù)，本工程僅收集路面雨水，因此徑流系數(shù)取ψ=0.9。

其中，暴雨強度q 采用天津市第Ⅰ分區(qū)暴雨強度公式：

式中：P——設(shè)計重現(xiàn)期（a），收集地道雨水，根據(jù)規(guī)范本工程重現(xiàn)期P=30a。

附表中羅列出社會服務(wù)工作者能夠為病人提供的一些專門性服務(wù)活動。在諸多沒有被記錄的病例之中，許多病人沒有完成治療是由于缺乏資金。所有對病人的服務(wù)項目都包括向病人總體性介紹醫(yī)院，病人在不同診室轉(zhuǎn)診中各類醫(yī)療服務(wù)之間的相互關(guān)系，促使病人做好聽從醫(yī)生建議的心理準備，提供病人的背景性信息。還有許多相關(guān)活動難以在列表中反映出來。報告是由不同的社工撰寫的，所以列表也因想法和呈現(xiàn)內(nèi)容的不同而有所差異。盡管結(jié)果顯示尚有大量病人沒有得到服務(wù)，但是前述的一般性服務(wù)項目已經(jīng)普遍實施，而且有關(guān)病人家庭的信息都登記在冊以便醫(yī)生隨時查詢。

t——降雨歷時（min）：t=t1+t2。其中，t1——集水時間，收集路面雨水時，t1取5min；t2——管內(nèi)雨水流行時間（min）。

3.3 工程設(shè)計

3.3.1 匯水面積的確定

本工程的兩個鐵路箱體均位于團結(jié)路上，團結(jié)路下沉段兩駝峰之間的長度約為370m。本工程地道泵站的匯水面積主要為團結(jié)路下沉段兩駝峰之間的路面雨水及江源道改造段的路面雨水，總服務(wù)面積約1.56ha，不承接轉(zhuǎn)輸雨水，周邊客水主要通過U 槽的防撞擋墻及加高的欄桿基礎(chǔ)阻擋。

3.3.2 泵站規(guī)模及揚程的確定

根據(jù)上述設(shè)計參數(shù)及匯水面積，經(jīng)計算泵站規(guī)模約為1.0m3/s。

本工程收集的地道雨水通過水泵提升后，經(jīng)棄流池對初期雨水進行棄流，之后排入附近的景觀湖中。工程泵站進水管道管底高程為-0.948m，泵站出水管道管中高程為1.61m，結(jié)合泵站及管道水損，經(jīng)計算本泵站的揚程為11.0m。

3.3.3 一體化泵筒的設(shè)計

①水泵選型。

由于本工程所在地地下水位相對較高，道路下沉后路基浸入地下水中，為避免地下水對路基的造成的不良影響，本工程設(shè)置d300mm 軟式透水管將工程范圍內(nèi)的地下水收集排入地道泵站。

結(jié)合工程實際情況，本工程設(shè)置兩大一小三臺工作泵。其中，水泵性能如下：兩臺流量為0.425m3/s 的潛污泵，揚程為11m，電機配用功率75kW，2 用0 備；兩臺流量為0.150 m3/s的潛污泵，揚程為11m，電機配用功率37kW，1 用0 備。

②有效容積的計算。

一體化泵筒有效容積的大小對工程設(shè)計影響較大，有效容積較小時，會造成內(nèi)置水泵電機啟停頻繁而過載，而有效容積較大時，又會造成水泵運行周期較長，增加堵塞和沉淀的概率[5]。此外，筒體有效容積的大小還會影響到筒體的高度和造價，進而影響整個工程的投資[6]。

根據(jù)CJJ/T 285—2018《一體化預(yù)制泵站工程技術(shù)標準》，目前國際上一體化泵站內(nèi)置水泵的最大允許啟停次數(shù)一般為10～30 次。本工程一體化泵筒的有效直徑為3.8m，水泵啟停次數(shù)為13 次，經(jīng)計算有效容積為29.4m3，取值30m3。

③筒體高度確定。

根據(jù)有效容積和筒體直徑，本工程計算的有效水深為2.65m，啟泵水位為-1.048m，停泵水位為-3.693m，結(jié)合選用水泵的最小淹沒水深，桶底標高為-5.143m。此外根據(jù)泵站所在場地周邊標高情況，泵站設(shè)計地面標高定為4.1m，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，經(jīng)計算筒體高度約9.4m。

④筒體材質(zhì)。

筒體是一體化泵站的主要組成部分，其材質(zhì)宜采用高密度聚乙烯和強化玻璃鋼等高強度、耐腐蝕、重量輕的材料，不宜選用低碳鋼等防腐性能差、重量大且運輸困難的材料[4]。根據(jù)中國一體化泵站的工程經(jīng)驗，本工程一體化筒體采用玻璃鋼材質(zhì)，該筒體包含防滲層、防腐層、結(jié)構(gòu)層和外保護層。

4 結(jié)語

近年來，一體化泵站憑借其自身優(yōu)勢在排水工程得到越來越多的應(yīng)用。在一體化泵站應(yīng)用設(shè)計時，應(yīng)對水泵選擇、有效容積、筒體深度等進行合理優(yōu)化設(shè)計。論文對一體化泵站在排水工程的應(yīng)用特點進行了簡單介紹，并以具體工程實例詳細介紹了一體化泵站在地道排水泵站中應(yīng)用設(shè)計，以期為一體化泵站在地道排水泵站工程中的應(yīng)用提供一定的參考。