一體化預(yù)制泵站在歐洲已有60 多年的使用歷史,目前它的應(yīng)用也已遍布全球。一體化預(yù)制泵站可采用全地下式安裝,具有設(shè)備集成度高、施工周期短造價(jià)低等特點(diǎn)，近年來(lái)在我國(guó)市政排水領(lǐng)域和內(nèi)澇防治中得到了廣泛使用.

一體化泵站優(yōu)點(diǎn)

一體化預(yù)制泵站主要是由外殼筒體、內(nèi)置水泵管路、閥門(mén)、樓梯、維修平臺(tái)等組成的,是一種高度集成式設(shè)備”,一體化污水提升泵站有如下優(yōu)點(diǎn):

1.1 安全性較高

體化污水提升泵站主體為復(fù)合纏繞玻璃鋼簡(jiǎn)體,簡(jiǎn)體防腐能力強(qiáng),內(nèi)置潛污泵、自動(dòng)耦合裝置、導(dǎo)桿、提升鏈、出水管、止回閥、閘閥等,可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人值守控制系統(tǒng),進(jìn)水前端可根據(jù)用戶(hù)需要設(shè)置粉碎型格柵或提管式格柵,以利于后續(xù)潛污系的提升1.2 綠色環(huán)保,對(duì)周?chē)h(huán)境影咱較小且適應(yīng)性強(qiáng)主要功能部件均置于密封簡(jiǎn)體內(nèi),污水在整個(gè)輸送過(guò)程中與周?chē)h(huán)境完全隔絕,大大減少了劇毒及惡奧氣體產(chǎn)生,保護(hù)了環(huán)境

1.3 造價(jià)低

安裝周期短,維護(hù)省時(shí)省力。一次性投入，長(zhǎng)期運(yùn)行成本低,節(jié)能效益明顯,且在遇到拆遷或被占地的情況下可以二次吊裝起來(lái)進(jìn)行二次填埋再次利用。體化泵站的所有組件均在工廠內(nèi)完成,整個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)繁湊。出廠后，可以直接采用起重機(jī)將其吊起，然后開(kāi)挖泵坑,并在施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土基礎(chǔ)，大大降低了成本

1.4 使用壽命較長(zhǎng)

簡(jiǎn)體采用先進(jìn)的耐腐蝕材質(zhì)強(qiáng)化玻璃鋼機(jī)械纏燒成型，在使用期間無(wú)腐性現(xiàn)象發(fā)生,還可以進(jìn)行搬移,且由于免清掏的自我沖洗功能，因而其使用壽命長(zhǎng),使用周期一般為 50 年。

2 應(yīng)用分析

不過(guò)一體化污水泵站也并不全是優(yōu)點(diǎn)，也有不足之處,如果在設(shè)計(jì)中忽略了這些不足的地方，就很可能對(duì)后續(xù)的使用造成麻煩。本文結(jié)合玉山縣玉清大道北廷工程所設(shè)計(jì)的污水提升泵站探討一下設(shè)計(jì)使用中須注意的幾個(gè)問(wèn)題。

該工程為沿河截污干管的提升泵站,項(xiàng)目存在用地緊張、工期短、造價(jià)控制嚴(yán)格等特點(diǎn),經(jīng)多方論證后決定采用一體化泵站方案,近期規(guī)模2萬(wàn)myd,遠(yuǎn)斯規(guī)模4萬(wàn) md,新建一體化泵站為地埋式,地上僅有電氣控制柜，可同時(shí)就地控制與運(yùn)程控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。提升泵站簡(jiǎn)體規(guī)格為直徑 3.8 m,長(zhǎng)度8.73 m，采用復(fù)合纏燒玻璃鋼材質(zhì)，進(jìn)水格柵選用粉碎型格柵基礎(chǔ)形式考慮采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)。與提升系站簡(jiǎn)體通過(guò)預(yù)埋鋼筋連接形成整體，起到承受上部結(jié)構(gòu)荷載和抗浮雙重作用，單系參數(shù):0=550mh，H=13 m,W=45 kW,兩用一備

2.1 客積問(wèn)題

一體化預(yù)制泵站的特點(diǎn)就是集成度高，通過(guò)配備啟停次數(shù)高的水系電機(jī)和高水平的自控實(shí)現(xiàn)運(yùn)程控制、水泵自動(dòng)輪值和水泵故障自動(dòng)切換以及定期系站排空等功能,因此可以大大減少集水井容積。

在國(guó)家規(guī)范中明確表示污水泵站集水坑的客積不應(yīng)小于最大一臺(tái)水系5分鐘的出水量，同時(shí)并注明，當(dāng)水泵機(jī)組為自動(dòng)控制時(shí),每小時(shí)開(kāi)動(dòng)水系不得大于6次”,這一規(guī)定主要是為了減少水泵的頻繁開(kāi)停,延長(zhǎng)水系的使用壽命。但是一體化污水提升系站為了保證足夠的污水提升量，每小時(shí)的水泵開(kāi)動(dòng)次數(shù)往往會(huì)達(dá)到 10-20次，因此采用液位控制水系自動(dòng)啟停的排水泵站，最高液位和最低液位之間的有效客積應(yīng)根據(jù)水泵每小時(shí)最大啟停次數(shù)確定。

2.3前池與進(jìn)水池問(wèn)題

在傳統(tǒng)泵站中,前池、進(jìn)水池是泵站的重要組成部分。池內(nèi)水流狀態(tài)對(duì)泵站裝置性能,特別是水泵的吸水性能影響較大。如流速分別不均勻，可能出現(xiàn)死水區(qū)、回流區(qū)及各種漩渦,發(fā)生池中淤積,造成部分機(jī)組進(jìn)水量不足，嚴(yán)重時(shí)漩渦將空氣帶入進(jìn)水流道(或吸水管,使水泵效率大為降低,并導(dǎo)致水泵汽蝕和機(jī)組振動(dòng)等。某于以上考慮,在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)水泵的前池作了較詳細(xì)的規(guī)定:

(1)應(yīng)采用正向進(jìn)水。當(dāng)進(jìn)水來(lái)自不同方向時(shí)應(yīng)在站前交匯,再進(jìn)入集水池,直線段的長(zhǎng)度應(yīng)盡量放長(zhǎng),不宜小于 5~10 倍進(jìn)水管直徑。

②)進(jìn)入集水池的水流要平緩地流向各臺(tái)水泵,進(jìn)水?dāng)U散角一般不宜大于 40°,底坡不宣陡于 1:4,流速變化要求均勻,防止出現(xiàn)旋流、回流。

(3)水泵安裝的泵間距離、泵與池壁間距離、葉輪淹沒(méi)深度以及吸水口的防渦措施,均應(yīng)滿(mǎn)足水泵樣本的規(guī)定。

(4集水池的形狀和尺寸受到條件限制時(shí)，應(yīng)該通過(guò)水工模擬進(jìn)行驗(yàn)證并采取必要的技術(shù)措施。

一體化污水泵站由于整體為玻璃鋼圓桶，且尺寸般較小,無(wú)法滿(mǎn)足規(guī)范要求,污水來(lái)水量不大時(shí),可能問(wèn)題還不大;當(dāng)污水流量較大時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)漩渦等情況,造成水泵效率降低,因此對(duì)于泵站直徑大于3m的預(yù)制泵站，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在泵站進(jìn)水口設(shè)置導(dǎo)流板,導(dǎo)流板采用和筒體相同的材質(zhì),并和筒體牢固連接。并在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用水工模型試驗(yàn)對(duì)進(jìn)水布置的合理性作進(jìn)一步的驗(yàn)證。

2.4 抗浮問(wèn)題

在地下水位較高或暴雨頻發(fā)的區(qū)域，存在一體化泵站上浮的風(fēng)險(xiǎn),為防止一體化泵站上浮,一體化泵站主體底板應(yīng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),抗浮計(jì)算應(yīng)按以下公式進(jìn)行:

W>K,*F式中:W---體化泵站主體、底板以上的回填土和底板總重力(KN;K,--設(shè)計(jì)穩(wěn)定性抗力系數(shù)，取1.05;F---體化泵站主體、底板以上的回填土和底板總浮力(KN)

泵站總浮力按工程使用地點(diǎn)的最不利地下水位考慮,當(dāng)泵站自重不能滿(mǎn)足抗浮要求時(shí),應(yīng)采取有效的抗浮措施

一體化泵站主體的底座和鋼筋混凝土底板應(yīng)牢固連接,連接形式應(yīng)根據(jù)抗浮計(jì)算和水泵穩(wěn)定運(yùn)行要求共同確定,澆筑混凝土?xí)r必須保證地面平實(shí),地某承載力基本容許值應(yīng)大于等于150KPa,本工程設(shè)計(jì)的泵站主體底板如圖2所示

泵坑開(kāi)挖與回填問(wèn)題2.5由于一體化污水泵站是深埋地下,因此泵坑的開(kāi)挖與回填尤其重要，在開(kāi)挖時(shí)應(yīng)密切關(guān)注基坑的安全。泵坑底部必須是干爽的，不允許有水,否則應(yīng)采取適當(dāng)?shù)慕邓胧?span lang="EN-US">,保證干槽施工,地下水位應(yīng)降至槽底最低點(diǎn)以下 0.3~0.5 m。同時(shí)應(yīng)采取合適的基坑圍護(hù)方式,避免泵坑坍塌。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件比較好,周邊環(huán)境允許的情況下，首選是放坡開(kāi)挖;然而當(dāng)遇到地質(zhì)情況較差時(shí)，場(chǎng)地?zé)o法滿(mǎn)足大范圍的開(kāi)挖和深挖，地下水位不高,這時(shí)候可通過(guò)打鋼板樁圍護(hù)開(kāi)挖;但如果遇到地質(zhì)情況較差,地下水位又比較高的情況，通常是采取逆做井法或沉井等方法施工，開(kāi)挖方式對(duì)比如表1所示。

回填前，應(yīng)檢查一體化泵站主體有沒(méi)有經(jīng)受結(jié)構(gòu)性破壞,并應(yīng)在完成一體化泵站主體底板安裝和灌漿后 24 h內(nèi)及時(shí)進(jìn)行主體基坑的回填，回填材料應(yīng)采用級(jí)配砂石或中粗沙,顆粒最大尺寸不能超過(guò) 32 mm。

回填過(guò)程中要注意基坑的四周應(yīng)均勻回填，防止出現(xiàn)一側(cè)的土方過(guò)多，導(dǎo)致筒體傾斜，當(dāng)土壓力不平衡時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的措施予以解決。在冬季和降水天氣回填時(shí),應(yīng)檢查回填材料的粘連情況，回填作業(yè)應(yīng)快速和連續(xù)，防止坑外水流進(jìn)基坑。回填時(shí)應(yīng)分層,每層高度不許超過(guò) 30 cm,壓實(shí)度應(yīng)大于 90%。當(dāng)回填作業(yè)邊界與一體化泵站主體或進(jìn)出水管距離小于30cm 時(shí),應(yīng)采用人工夯實(shí),嚴(yán)禁使用夯土機(jī)等設(shè)備,待回填到離地面約 30 cm 時(shí),則在回填土表面澆筑厚度約 30 cm 的混凝土，以對(duì)回填土達(dá)到保護(hù)作用,并應(yīng)及時(shí)做好回填后的檢測(cè)工作。

2.6 后期清理問(wèn)題

常規(guī)的污水泵井容易造成沉淀物的堆積,如果采用人工清除其難度相對(duì)較大，同時(shí)還存在有限空間操作的安全問(wèn)題。而一體化泵站的泵坑底部是通過(guò) CFD模擬 (計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué) Computational Fluid Dynam-icg)，采用經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證的自清潔設(shè)計(jì)，泵坑底部只允許少量的污水停留在泵坑，當(dāng)泵啟動(dòng)時(shí),能夠在水泵泵送過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈紊流，防止沉淀的發(fā)生，最終實(shí)現(xiàn)泵站自動(dòng)清潔,降低了后期維護(hù)的難度。結(jié)束語(yǔ)雖然一體化污水泵站的優(yōu)點(diǎn)非常突出，體積小、施工方便、造價(jià)低,但其規(guī)模受限于單個(gè)泵井的尺寸及地質(zhì)情況等影響，對(duì)其使用應(yīng)具體結(jié)合建設(shè)要求及場(chǎng)地限制要求等條件,充分發(fā)揮一體化污水泵站的優(yōu)勢(shì),使其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛,