地下式地道泵站设计探讨

摘要：以大沽桥地道泵站为例，介绍了海河综合开发起步工程基础设施建设中排水泵站的总体设计概况、地下式结构、水泵的确定、集水池和出水池的设置、自动化控制等方面的设计情况。

关键词：海河开发、地下式、排水泵站、自动化控制

天津是我国北方重要的经济中心，按照天津市国民经济和社会发展的总体目标，到2010年，天津将建设成为全国率先基本实现现代化的地区之一，成为中国最重要的工业基地，商贸、金融、技术开发、信息、交通的远东国际交流中心。因此，天津在我国对外开放和区域经济发展战略中，有举足轻重的作用。

2002年底天津市政府通过了海河综合开发总体规划，将用3~5年的时间，将海河建成独具特色、国际一流的服务型经济带、景观带和文化带，使其不仅具有防洪、排涝、供水、航运等功能，更具备旅游、休闲和发展三产服务业的功能，弘扬海河文化，创建世界名河。海河大沽桥工程对海河两岸综合开发改造的顺利实施有着十分重要的意义和积极的推动作用。

海河大沽桥工程地道泵站设计简介

大沽桥地道泵站设计概况

大沽桥地道泵站位于海河东路以东的桥区范围内，占地面积及外型都受到了一定的局限，设计力求结构外型新颖，将泵站主体设计为直径5.5米的钢筋混凝土圆型地下结构，不单独设置附属用房，通过远程控制，监控泵站运行情况，地上无一构筑物，即满足了泵站的使用功能，又不影响桥区景观。

大沽桥下沉路采用U型槽的结构设计，有效防止了地下水。U型槽结构底板厚度结合强度和抗浮的要求设计，其主体结构外包防水层，因此具有既防水又抗浮的特点。这就决定下沉路为此结构时不需考虑地下水的排除，只考虑地道雨水水量的排除就可以了。具体设计方法是在下沉路面横向较低侧设置收水边沟并设置排水管，引入集水井中。集水井设置于U型槽结构底板以下，通过雨水管排入地道泵站。

泵站占地面积22平方米，收水面积0.43公顷。设计水量：0.162 m3/s。来水通过地道泵站提升后，经压力出水管（设两个压力井）排入海河。

大沽桥下沉路的设计等级为可淹没，下沉路与海河间挡墙设计标高为2.2m.T.D，当海河水位为2.2m.T.D时，下沉路将呈现淹没状态。

水泵台数和泵型的确定

在选泵之前要根据泵站规模、扬程估算，并考虑到泵站结构与工艺布置合理性及占地面积大小等因素确定水泵的台数。在扬程和估算流量合适的基础上，根据水泵特性曲线初步选用。

大沽桥地道泵站的来水水源仅为路面水，雨水流量为0.162m3/s，选用流量为0.081m3/s的潜水泵两台，估算扬程为6.4米。

泵站的进水管道管径d600mm，管底高程即为水泵的最低水位-2.566m.T.D，管顶高程即正常高水位-1.966m.T.D，海河蓄水位为2.5m.T.D，静扬程为5.066米。水泵初步选出后，进行水力计算，计算出水泵实际需要的扬程，基本与估算相吻合。使水泵运行的工况点处于高效率区的范围，无论在单台泵运行和两台泵同时运行时，都能够有较高的效率和稳定可靠的运行状态。

由于桥区景观要求本工程采用的是地下式的排水泵站，所以优先选用潜水泵。

泵房布置

泵站主体为5.5米直径的钢筋混凝土结构，共分为两层，上层标高1.200m.T.D，下层标高-2.906m.T.D，泵站总深度7米。

下层为水泵层，内分进水闸阀井和水泵集水池两部分，上层为闸室层，内有水泵出水管路、闸阀等设施，闸室层顶板设置吊装孔，通风孔及人孔；闸室层底板上设置吊装孔。泵站出水管上设两座出水压力井，出水口采用橡胶缓闭止回阀，防止河水倒灌。

水泵层平面图 剖面图

该泵站未设值班室，值班人员可在桥对面的大沽路泵站内值班对本泵站进行监测及巡视。

报警水位的确定

地道泵站的报警水位是根据地道的最低点下返1m安全水头，再推算到泵站集水池的水位确定的。大沽桥地道泵站报警水位设为-0.587m.T.D。在降雨时，严格控制雨水的报警水位，保证地道最低点的安全。

泵站的自动控制

大沽桥地道泵站选用两台潜水泵，其自动开车停车的主要措施是采用超声波液位计根据集水池的水位变化，按预先给定的程序自动开停。由于大沽桥下沉路设置了亲水平台，平台标高2.0m.T.D，亲水平台外挡墙标高2.2 m.T.D，决定了控制水泵开停车自动化的措施：

1）当海河水位低于2.2 m.T.D时，泵站正常运行。集水池水位为-2.266 m.T.D时开一台泵，当集水池水位为-1.966 m.T.D时两台泵同时运行。

2）当海河水位超过2.2 m.T.D时，关闭进水闸阀，泵站停止运行。

3）警戒水位为-0.587 m.T.D，最低水位：-2.566 m.T.D，正常高水位：-1.966 m.T.D。

地下式排水泵站的优缺点

优点：（1）地下式泵房在地面以上只留有供出入地下泵房的人孔、通气孔、吊装孔。无上部建筑节省土建投资。（2）减少了噪音、气味对周围环境的污染。

缺点：（1）地下式泵房除进出口外几乎都在地面以下，虽然专门设置了通风口，但是还需要在检修人员下入泵房之前打开井盖进行长时间的通风，否则容易引起中毒事故。（2）潮湿现象严重、管理人员出入不便、设备进出也很麻烦等问题。

虽然地下式泵站有些缺点，但是本工程将值班室及变配电室放在桥对面的大沽路泵站中，并设许多吊装孔，所以地下泵站基本不经常下人检修。从而充分发挥地下式泵站防噪音、防臭味的优点。

地道泵站今后发展趋势

此次设计的地下式地道排水泵站采用了比较新的设计理念，从选泵、泵房的结构形式到保证管理人员维护检修方便、安全的设计，都体现着泵站运行高效、工艺和结构设计简单、自动化控制先进、同时不失人性化的设计原则。

今后泵站建设必须建设先进的泵站中央监控中心，只有控制中心的高效稳定运转，下属泵站才能发挥功效。用计算机技术与自动控制协助完成排水泵站的运行管理，实现排水管理的定量化、信息化和网络化。

结束语

排水设计作为桥梁及地道设计的重要内容之一，应根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、地质、土类、材料来源等情况综合考虑，合理布局，因地制宜地选择经济、合理、美观、实用的工程措施，确保立体交叉道路的稳定和行车的安全，同时达到与周围环境协调、美观的效果。为此尚需建设、设计、科研、施工、监理等多方面共同努力，在实践中不断探索、总结，以提高我国立体交叉道路的建设质量。

参考文献：

[1]孙慧修主编.排水工程.上册.北京：中国建筑工业出版社，第四版,1999年12月

[2]北京市市政工程设计研究总院主编.给水排水设计手册.第5册.城镇排水. 北京：中国建筑工业出版社，第

二版,2004年2月

[4]《城市排水工程规划规范》(GB 50318-2000)

[5]《室外排水设计规范》(GB 50014-2006)

[6]《城市工程管线综合规划规范》(GB 50289-98)

[7]《泵站设计规范》(GB/T 50265-2010)

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。