多井筒并聯一體化預制泵站在工程中的應用

張鴻斌，張云飛

（天津市政工程設計研究總院有限公司，天津300392）

城市化進程不斷推進，對居住環境提出了更高要求，污水提升泵站作為城市基礎設施建設中必不可少的一環也面臨著新的挑戰。傳統鋼筋混凝土泵站在規劃選址、建設周期、環境影響等方面受到制約，一體化預制泵站作為一種占地面積小、建設周期短的新型泵站在實際工程中得到廣泛應用[1～3]；然而常規的單井筒一體化預制泵站規模小、只能設置單一排水出路，工程適用范圍受到一定限制。如何將一體化預制泵站應用于復雜的實際工程中，是需要探索的方向；本文結合實際工程，提出了一種一體化預制泵站多井筒并聯布置方案。

1 工程概況

中新天津生態城臨海新城二號污水泵站設計規模為0.70 m3/s，排水出路有兩個，分別為營城污水處理廠和中心漁港污水處理廠。排入營城污水處理廠的污水量為0.54 m3/s，排入中心漁港污水處理廠的污水量為0.16 m3/s。根據臨海新城片區建設開發時序，近期排入營城污水處理廠，遠期根據建設規模再進行水量的預測，泵站建設按近期實施，為遠期預留條件。

2 建設形式的選擇

目前污水泵站的建設形式有兩種：一種為傳統鋼筋混凝土結構，另外一種為一體化預制泵站。傳統鋼筋混凝土結構泵站具有可靠性及耐久性高、占地面積大、結構形式復雜、施工及安裝周期較長的特點，其應用受到規劃條件及現狀環境的限制；一體化預制泵站具有占地面積小、施工及安裝周期短、對周邊環境影響小、場地適應性更加靈活的特點，但相對傳統泵站須增加泵站基坑深度，同時須進行抗浮驗算設計。兩種類型泵站各有優缺點，在工程建設中應根據規劃及現狀條件、建設規模、占地面積、施工周期等具體條件并結合建設及養管單位的意見綜合分析后選擇確定。本工程采用一體化預制泵站較傳統鋼筋混凝土結構泵站施工及安裝周期縮短3～5月，占地面積節約30%～60%，工程投資節省20%～40%，優勢比較明顯。

一體化預制泵站的主體結構是井筒，水泵、控制系統和遠程監控系統等主要單元都集成于井筒內部。單個井筒尺寸受加工技術、運輸條件等因素的制約，最大直徑為3.80 m[4]。井筒內可安裝潛水離心泵或潛水軸流泵：當井筒內安裝潛水離心泵時，一般為2～3臺，單臺流量≯1.00 m3/s，可應用于污水泵站、雨水泵站及地道雨水泵站；當井筒內安裝潛水軸流泵時，一般為1臺，流量≯3.00 m3/s，可用于雨水泵站、河道補水及循環泵站。一體化預制泵站常采用單井筒形式布置，設計簡單，但只能適用于泵站規模較小、單一排水出路的情況。

在實際工程中，針對泵站規模相對較大、非單一排水出路等復雜情況，可考慮一體化預制泵站多井筒并聯布置方案。多井筒并聯是指將兩個或兩個以上井筒并聯組成的一體化預制泵站，通過設置多個井筒，能夠解決單井筒布置水泵規模受限問題，同時可以實現多個排水出路，應用于流量超過0.23 m3/s的污水泵站[5]。基于此，本工程擬采用多井筒并聯一體化預制泵站。

3 設計要點

3.1 總體設計

近期先行建設流量為0.54 m3/s的泵井，遠期再建設0.16 m3/s的泵井，為減小泵井埋深，保證筒體結構及運行安全，近期建設的泵井擬采用2座井筒，與遠期建設的1座井筒構成三井筒并聯形式。見圖1。

圖1 三井筒平面布置

3.2 工藝設計

3.2.1 工藝條件

進水管徑DN1 400 mm，高程-2.800 m；近期出水管徑DN800 mm，高程1.400 m；泵站室外地面高程5.600 m。泵站的工藝流程見圖2。

圖2 工藝流程

3.2.2 一體化預制配水閘門井

為實現流量分配及便于檢修，進水管道須先通過一體化預制配水閘門井。一體化預制配水閘門井采用φ3 800 mm復合纏繞玻璃鋼一體化預制筒體，筒體深9.6 m。在進水管一側設置DN1 400 mm閘門，2個近期出水管一側均設置DN700 mm閘門，遠期出水管一側設置DN600 mm閘門；同時為保護一體化預制泵井內粉碎格柵的安全運行，DN1 400 mm閘門外增設了配套的提籃格柵，用于攔除粒徑＞80 mm的柵渣。

3.2.3 一體化預制井筒

為滿足不同排水出路的近遠期規模，采用3個φ3 000 mm復合纏繞玻璃鋼一體化預制井筒并聯，近期先實施2個，單井筒設計流量0.27 m3/s，深度11.0 m；遠期再實施1個，單井筒設計流量0.16 m3/s，深度11.0 m。近期單個井筒內設3臺潛水排污泵，單臺水泵設計流量0.135 m3/s，揚程9.4 m，單泵功率25 kW。

為保證水泵的安全、高效運行，集水池容積應滿足最小有效容積及水泵的最大允許啟停次數的要求。一體化預制泵站配備水泵的最大允許啟停次數一般為10～30次[4]。設計取水泵的最大允許啟停次數為10次/h，集水池最小有效容積應≮12.15 m3，經復核計算本工程選用的一體化預制泵井集水池容積為13.49 m3，滿足相應規范要求。

一體化預制井筒較傳統泵池占地面積小，為滿足最小集水池容積及水泵啟停次數的要求，往往要增加井筒的深度[6]，采取有效措施保證井筒水流狀態平穩，減小水泵吸入口處渦流的產生，提高水泵運行效率，同時避免池底的淤積。本工程泵站結構采用斜坡形底部，運行時水泵吸入口流速較大，使雜物通過水泵輸送出去，減少底部雜質淤積[7～8]。

3.2.4 一體化預制流量計井

為滿足對污水泵站流量的監測，在泵站壓力出水管道設置了φ2 000 mm復合纏繞玻璃鋼一體化預制流量計井，深4.6 m，內設電磁流量計。

3.2.5 除臭設施

根據周邊規劃情況，應設置除臭設施。采用離子除臭，處理量為1 000 m3/h，滿足廠界新擴改建二級指標的要求[9]。

3.3 結構設計

基坑為內徑15.0 m的正十二邊形結構，深7.0 m，采用樁長16 m、樁徑650 mm、間距450 mm的SMW工法樁支護。為滿足泵井抗浮要求，采用滿鋪500 mm厚鋼筋混凝土底板及回填土相結合形式將一體化預制配水閘門井、一體化預制井筒與鋼筋混凝土底板進行錨固連接。

4 結語

多井筒并聯一體化預制泵站可滿足實際工程中泵站近遠期規模及不同排水出路要求，拓寬了一體化預制泵站的應用范圍。通過本文對多井筒并聯一體化預制泵站布置和相關設計參數的介紹，為類似工程提供設計思路。