宋龍飛

摘 要：鄭州金水河?xùn)|區(qū)段上游水系來水少，造成河道下游形成死水、黑臭水。為了改善水質(zhì)，以水質(zhì)較好的東風(fēng)渠為水源，采用預(yù)制泵站和供水管路向金水河上游供水，使死水變活水，達(dá)到治理金水河黑臭水的目的。

關(guān)鍵詞：城市;供水;預(yù)制泵站;設(shè)計(jì)與應(yīng)用

中圖分類號：TU991.35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）26-0062-03

Design and Application of Prefabricated Pump Station in Urban

Ecological Emergency Water Supply

Song Longfei

（SinoHydro Bureau 11 Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： The water system in the upper reaches of the eastern section of the Jinshui River in Zhengzhou has less water， resulting in the formation of stagnant water and black stinky water downstream of the river. In order to improve the water quality， the Dongfeng canal with good water quality is used as the water source， the prefabricated pumping station and the water supply pipeline are used to supply water to the upper reaches of the Jinshui River， so that the stagnant water becomes active water to achieve the purpose of treating the black water of Jinshui River.

Keywords： city;water supply;prefabricated pumping station;design and application

鄭州市金水河的主要水源有兩處。一是鄭州市生態(tài)水系輸水工程（鄭西高鐵附近分水口），水源引自黃河水，分水量為0.7m3/s，二是五龍口污水處理廠（航海路附近），水源屬于再生水，出水流量為0.5m3/s，兩者合計(jì)最大流量為1.2 m3/s。目前，金水河在東區(qū)范圍內(nèi)主要存在三方面問題。其一，來水少，水質(zhì)差。其二，依靠上游來水重新蓄水耗時(shí)長，導(dǎo)致金水河中州大道至黃河路段河道干槽，影響河道生態(tài)及景觀效果。其三，金水河河道在雨天成為排澇通道，雨水將市政管網(wǎng)中沉積的污水污泥帶出一同流入河道，造成雨后河道水體感官變差、水質(zhì)下降的現(xiàn)象，下游水成為黑臭水，影響周邊居民生活，附近居民對此意見很大。

1 預(yù)制泵站選用設(shè)計(jì)

一是預(yù)制泵站的總體布置要求和站址應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、工程設(shè)計(jì)以及泵站運(yùn)行等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。二是預(yù)制泵站底板高程應(yīng)根據(jù)水泵安裝高程、進(jìn)水流道布置和管道安裝要求等因素，結(jié)合預(yù)制泵站所處的地形、地質(zhì)條件綜合確定。三是預(yù)制泵站所配水泵采用自耦式濕式安裝，水泵間和進(jìn)水井集成在同一個井筒內(nèi)，設(shè)計(jì)應(yīng)確保其帶內(nèi)部維修平臺和地面控制面板[1，2]。

四是預(yù)制泵站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮結(jié)構(gòu)抗浮，承載能力及土壤的化學(xué)屬性，建筑結(jié)構(gòu)和入水管、出水管以及其他裝置之間可能的沉降差異。五是預(yù)制泵站的形式需根據(jù)選擇的地理位置、地形條件和地質(zhì)情況等因素綜合選用。六是泵站設(shè)計(jì)需對泵站結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)、配套設(shè)備選型、泵站平面布置、泵站豎向布置、泵站配套儀表以及電氣和控制設(shè)備等分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。

七是泵站水泵選型應(yīng)與設(shè)計(jì)供水流量要求匹配，采用統(tǒng)一的泵型。八是濕式安裝的潛水泵，水泵需配套電機(jī)冷卻系統(tǒng)，干式安裝的水泵，可采用IP54或以上水冷或風(fēng)冷電機(jī)。九是對于采用重力管網(wǎng)的泵站宜采用液位自動控制，采用壓力管網(wǎng)的泵站宜采用壓力自動控制。所有泵站都應(yīng)具備手動控制、自動控制和遠(yuǎn)程控制功能，并應(yīng)具備自由切換控制方式的功能[3-5]。

十是采用液位控制水泵自動開停時(shí)，泵池內(nèi)最高液位和最低液位之間的有效容積應(yīng)根據(jù)水泵每小時(shí)最大啟停次數(shù)確定，可采用式（1）計(jì)算得出。

[Veff=Qp4×Zmax]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中，[Veff]為泵站有效容積，m3;[Qp]為泵站最大一臺泵的泵送流量，m3/h;[Zmax]為水泵每小時(shí)最大啟停次數(shù)。

當(dāng)利用集水池的進(jìn)水流量和每臺水泵抽水之間的規(guī)律推算時(shí)，可采用式（2）計(jì)算有效容積，即

[Vmin=Tmin×Qp4]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式中，[Vmin]為集水池最小有效容積，m3;[Tmin]為水泵最小工作周期，s;[Q]為水泵流量，m3/s。

2 預(yù)制泵站的組成

泵站主體主要由GRP筒體井筒、裝配完整的潛水污水泵（包括泵殼、葉輪、電機(jī)、機(jī)械密封、泵軸等）、帶底座及彎管的自動耦合裝置、粉碎格柵、整套提升裝置（含導(dǎo)軌系統(tǒng)、支架和不銹鋼提升鏈等）、進(jìn)出壓力管道系統(tǒng)、液位傳感器、閥門、就地控制柜和通風(fēng)系統(tǒng)等部件組成。一般來說，廠家在工廠內(nèi)預(yù)先裝配檢測好，并在現(xiàn)場提供安裝指導(dǎo)、調(diào)試和售后服務(wù)。

3 預(yù)制泵站施工應(yīng)用

預(yù)制泵站施工前，要對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行認(rèn)真熟悉，了解設(shè)計(jì)參數(shù)，保證廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品參數(shù)完全滿足設(shè)計(jì)要求。

3.1 預(yù)制泵站泵坑開挖

3.1.1 對泵坑地下周圍管線復(fù)查。施工前需提前實(shí)測擬建泵房現(xiàn)狀地坪標(biāo)高、相關(guān)擬建供水管道及泵井的位置和標(biāo)高。放線后應(yīng)先探明沿線地下管線、地面線桿和構(gòu)建筑物。當(dāng)泵坑與電力、通信、燃?xì)獾鹊芈窆芫€及地面構(gòu)筑物較近時(shí)，施工人員需采取有效措施，防止對其造成破壞。

3.1.2 泵坑必須按設(shè)計(jì)圖紙開挖。施工人員要制定科學(xué)的開挖方案，使用合理的機(jī)械進(jìn)行開挖。開挖期間要時(shí)時(shí)觀察基坑安全情況，如果出現(xiàn)地下水滲出或外水流入，需要采取有效措施，確保泵坑底部平整，不允許有積水。如果有積水，施工人員需采取處理措施，并報(bào)監(jiān)理單位和設(shè)計(jì)單位批準(zhǔn)處理方案，保證基礎(chǔ)承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如果設(shè)計(jì)沒有要求，壓實(shí)度一般不小于90%。

3.1.3 嚴(yán)格按照要求進(jìn)行基礎(chǔ)檢驗(yàn)。泵坑開挖結(jié)束后，基礎(chǔ)經(jīng)檢測滿足設(shè)計(jì)要求，確認(rèn)泵站基礎(chǔ)底面高程無誤，確保其與進(jìn)出水管、連接管以及電纜等連接無誤，現(xiàn)場具備施工條件，再進(jìn)行泵站混凝土基座施工。

3.2 預(yù)制泵站混凝土基座澆筑施工

泵站基坑按設(shè)計(jì)圖紙高程開挖到位并壓實(shí)合格后，進(jìn)行泵站墊層混凝土及底座混凝土立模澆筑。澆筑時(shí)注意混凝土振搗密實(shí)，基面高程滿足設(shè)計(jì)高程要求，底座混凝土面要求平整。

3.3 預(yù)制泵站吊裝施工

一是用升降套索，把泵站井筒從水平位置起吊到垂直位置，在這個工作階段，殼體上的吊扣是不允許使用的。二是垂直起吊集裝式泵站井筒，垂直起吊時(shí)，要把重量均勻分配到4個吊扣上。起吊時(shí)可使用橫木來保證吊繩垂直，用起吊套索或吊繩來保護(hù)泵站和泵蓋，以免夾壞。

3.4 筒體安裝施工

泵站筒體吊裝就位后，一般在廠家指導(dǎo)下進(jìn)行筒體安裝。具體安裝過程可參考如下。一是清掃混凝土基座面，確保安裝面和筒體底部之間沒有雜物。用起重吊鉤吊起筒體，安放在規(guī)定的位置，筒體吊裝運(yùn)輸過程中不要碰到硬物，以免損傷筒體。二是筒體安裝吊放過程中注意確認(rèn)筒體進(jìn)出口方向的正確性，檢查泵站是否垂直安裝，固定支架和擰緊螺母。同時(shí)，要用測量儀器檢測進(jìn)出水口方向與管路方向是否一致。如果有偏差，需要在吊裝安放過程中校正，否則，方向不一致可能會造成法蘭連接扭曲，影響施工質(zhì)量，甚至出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。

三是筒體安裝完成并固定好后，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求或廠家要求，對筒底上灌漿孔進(jìn)行二次澆筑，澆筑的混凝土需要添加非收縮劑或膨脹劑，以保證填充密實(shí)無空隙。四是二次灌注時(shí)，因筒體較輕，混凝土浮力較大，根據(jù)抗浮要求在泵筒內(nèi)注水，以此獲得充足的平衡力，以防止筒體上浮。

錨固完成后，通過灌注孔對筒體底部三角區(qū)域進(jìn)行細(xì)石混凝土灌注，灌注期間需要用振動棒對筒底進(jìn)行振搗，保證混凝土能均勻地分布筒底，并填滿所有空隙，筒體底部空腔內(nèi)要灌實(shí)，防止水泵長時(shí)間運(yùn)行時(shí)發(fā)生震動而震裂筒體底部。在混凝土灌注過程中，細(xì)石混凝土灌注后需要進(jìn)行24h的混凝土底板沉降觀測，如發(fā)現(xiàn)沉降現(xiàn)象，需要及時(shí)告知相關(guān)工作人員，采取補(bǔ)救措施進(jìn)行處理。

3.5 水泵安裝施工

由于預(yù)制泵站較重，一般在筒體安裝完成后進(jìn)行水泵安裝，安裝要求如下。

3.5.1 檢查。泵站內(nèi)需要的水泵等設(shè)備一般隨筒體運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，筒體安裝時(shí)筒內(nèi)設(shè)備不先預(yù)裝，等到筒體吊裝就位并固定好后，再進(jìn)行筒內(nèi)設(shè)備安裝。筒體內(nèi)設(shè)備一般包括水泵、預(yù)制的排放接頭、管道、閥門、倒桿以及其他機(jī)械和電氣設(shè)備等。

筒內(nèi)設(shè)備到現(xiàn)場后，現(xiàn)場需要對照隨車設(shè)備清單，檢查數(shù)量是否滿足圖紙清單要求，質(zhì)量檢測報(bào)告、合格證等資料是否齊全。如果檢查無誤，可對閥門等開關(guān)試驗(yàn)配件進(jìn)行現(xiàn)場檢查，合格后才可進(jìn)行現(xiàn)場安裝。

水泵等內(nèi)部設(shè)備安裝前還需要檢查筒內(nèi)自帶配件及螺栓是否緊固，運(yùn)輸過程中有沒有松動等。

3.5.2 水泵安裝。檢測無誤后，可進(jìn)行筒內(nèi)設(shè)備配件安裝，安裝前用水平儀或鉛垂線檢測導(dǎo)管安裝是否豎起。電纜安裝中應(yīng)無折彎或擠壓等，檢查合格后進(jìn)行水泵安裝。由于不同型號水泵重量不同，現(xiàn)場安裝可采用機(jī)械吊裝，人工配合，以免出現(xiàn)意外。當(dāng)泵到達(dá)底部位置時(shí)，它將自動連接至預(yù)裝配的出水連接。

3.5.3 水泵提升檢查。水泵安裝到底部后，然后將水泵沿著導(dǎo)桿提升檢查，無需拆開任何連接件，以保證水泵升降沒有問題。

3.5.4 拉緊提升鏈和電纜的固定。水泵安裝完成后，拉緊提升鏈固定在入口框架上的鉤子上，電纜一般有富裕長度，可將電纜固定在電纜支架上。

3.6 泵站筒體回填施工

泵站筒體施工完成后，按設(shè)計(jì)或技術(shù)規(guī)范及廠家要求進(jìn)行回填，回填應(yīng)分層施工，回填要求技術(shù)參數(shù)符合設(shè)計(jì)圖紙要求，回填材料、分層厚度、壓實(shí)度和對稱回填等技術(shù)要求必須符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

3.7 電氣控制柜施工

泵站筒體部分施工完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求安裝電氣控制柜，一般電氣控制柜安裝在筒體周圍，具體安裝由廠家技術(shù)人員負(fù)責(zé)并調(diào)試運(yùn)行，符合要求后再移交業(yè)主方。

4 預(yù)制泵站施工應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

一是嚴(yán)格控制泵站開挖高程，避免泵筒進(jìn)出水口高程與進(jìn)出水管路高程有誤差而難以處理。二是預(yù)制泵站應(yīng)用越來越廣，深度也不斷增加，泵站基礎(chǔ)開挖中的地下水處理、開挖支護(hù)方法選擇及實(shí)施等安全性必須保證。三是注意泵筒吊裝過程中，泵筒進(jìn)出水口方向與進(jìn)出水供管路方向必須一致，否則容易導(dǎo)致管路與泵筒連接困難。

四是泵筒安裝在廠家指導(dǎo)下進(jìn)行，如廠家要求與設(shè)計(jì)不一致，必須由三方進(jìn)行溝通，確保安裝符合設(shè)計(jì)、規(guī)范、廠家技術(shù)要求。五是預(yù)制供水提升泵站是工廠制作的成套設(shè)備，合理設(shè)置吊耳將泵站豎直吊起，慢慢放到預(yù)埋件位置處。要避免不按要求吊裝，以免出現(xiàn)泵筒損壞，引發(fā)不必要的麻煩。六是供水管路與泵筒連接施工時(shí)要注意兩者高程、方向完全一致，否則將出現(xiàn)難以連接或者連接上卻容易發(fā)生漏水的情況。同時(shí)，連接的管件質(zhì)量必須有合格證、檢測報(bào)告等資料，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范技術(shù)要求。

5 預(yù)制泵站的應(yīng)用

預(yù)制泵站技術(shù)在鄭州市鄭東新區(qū)金水河應(yīng)急供水工程進(jìn)行了應(yīng)用，改造范圍為金水河黃河?xùn)|路至東風(fēng)東路段。供水管線工程起點(diǎn)位于東風(fēng)渠9+840橡膠壩上游63m右岸（DF9+790），設(shè)預(yù)制泵站，將管道布置于金水河左岸馬道下部，終點(diǎn)為金水河13+330橡膠壩上游20m左岸（JS13+300），供水線路總長約為1 585.8m，設(shè)計(jì)流量為0.34m3/s。主要分為提水工程、輸水工程、馬道工程3部分?，F(xiàn)場泵站控制柜設(shè)置于左岸管理房內(nèi)，實(shí)行了自動控制，人工設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，抽水停泵均可達(dá)到自動化程度。同時(shí)，通過通信模塊，人們還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，大大減少了人工管理成本。經(jīng)過工程調(diào)水施工，金水河黃河?xùn)|路至東風(fēng)東路段原來的死臭水基本消除，達(dá)到改善水質(zhì)的目的。

6 結(jié)語

實(shí)踐表明，預(yù)制泵站可以應(yīng)用在城市河道應(yīng)急供水工程中，取得了較好的效果，達(dá)到了自動化供水目的，改善了河道水質(zhì)。預(yù)制泵站現(xiàn)場成套安裝，省工省事，造價(jià)低廉，不占用地表空間，不需要土地買賣審批，使用壽命長，無噪音，無污染，運(yùn)行自動化控制程度高，管理效果好，可以為類似工程設(shè)計(jì)和施工提供參考。

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