尹曉靜，孟 濤，夏 涼

（1.青島市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，山東 青島 266000；2.山東旭輝銀盛泰集團(tuán)，山東 青島 266000）

1 概述

1.1 現(xiàn)狀雨水泵站概況

某下穿膠濟(jì)鐵路雨水泵站位于青島市某市政路與膠濟(jì)鐵路相交處北側(cè)、兩膠濟(jì)鐵路線之間。現(xiàn)狀雨水泵站主要通過(guò)某市政路下穿膠濟(jì)鐵路段北側(cè)排水溝收集地面雨水，經(jīng)雨水泵站提升后通過(guò)1.5 m×0.8 m現(xiàn)狀排水渠道排入泵站北側(cè)現(xiàn)狀河道，現(xiàn)狀泵站為半地下式，占地約為94 m2，采用“沉砂池—集水池—提升泵—出水”工藝，泵站內(nèi)共有3臺(tái)立式排水泵，單臺(tái)泵流量147.6 m3/h，總排水規(guī)模為0.12 m3/s。

1.2 現(xiàn)狀雨水泵站存在的問(wèn)題

該泵站在建成初期，泵站運(yùn)行情況較好，為服務(wù)范圍內(nèi)的防洪排澇、保證下穿通道的正常通行等方面做出了重要貢獻(xiàn)，滿足了當(dāng)時(shí)城市發(fā)展需要。但隨著周邊地塊開發(fā)，雨水徑流量加大，下穿道路低點(diǎn)雨水匯集量增加，現(xiàn)狀雨水泵站無(wú)法滿足雨季排水需求，雨季時(shí)下穿通道積水嚴(yán)重，已影響下穿通道的通行能力，多次中斷交通，給周邊群眾的出行造成了較大影響，急需進(jìn)行改造。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察現(xiàn)狀雨水泵站運(yùn)行情況、周邊現(xiàn)有排水管渠及現(xiàn)狀地形、周邊道路等發(fā)現(xiàn)，該泵站主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）隨著周邊地塊開發(fā)，雨水徑流量加大。

（2）現(xiàn)狀集水池容積較小，排水泵排水能力不足。

（3）周邊高水未采取有效截流措施，大量高位雨水匯集到下穿通道處，加重了下穿通道積水情況。

（4）下穿通道低點(diǎn)處敷設(shè)的進(jìn)水口收水能力不足。

（5）泵站出水渠淤積、損壞嚴(yán)重，排水不暢。

（6）現(xiàn)狀雨水泵站采用單路供電，用電安全性無(wú)法保證。

2 某下穿膠濟(jì)鐵路雨水泵站升級(jí)改造方案

由于現(xiàn)狀雨水泵站存在以上問(wèn)題，且根據(jù)該泵站所在區(qū)的排水規(guī)劃，該雨水泵站屬于該區(qū)雨水泵站改造范圍，故該工程擬對(duì)現(xiàn)狀雨水泵站在原址進(jìn)行升級(jí)改造。

2.1 雨水泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

（1）設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期（a）。根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2016年版）》（GB 50014—2006）[1]第 4.10.2條規(guī)定，立體交叉道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期不應(yīng)小于10 a。結(jié)合泵站現(xiàn)狀、投資造價(jià)、占地規(guī)模等方面考慮，將泵站設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期取為10 a一遇。

（2）此次設(shè)計(jì)泵站防洪建筑物等級(jí)為5級(jí)，其防洪重現(xiàn)期取10 a。

（3）該工程結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50 a。

（4）抗震設(shè)防烈度7度（0.10g），抗震設(shè)防類別為丙類，框架抗震等級(jí)為三級(jí)，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。

2.2 雨水泵站規(guī)模計(jì)算

2.2.1 青島市暴雨強(qiáng)度

利用青島市發(fā)布的暴雨強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

式中：q 為暴雨強(qiáng)度，L/s·hm2；p 為設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期，a，此次取 10 a一遇；t為集水時(shí)間，t=t1+t2；t1為地面集水時(shí)間，根據(jù)《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T D 33—2012）[2]中公式 9.1.4，計(jì)算得 t1＝5.1 min；t2為管內(nèi)水流時(shí)間。

2.2.2 雨水量計(jì)算

式中：Q為設(shè)計(jì)雨水量，L/s；ψ為綜合徑流系數(shù)，取為 0.55；F 為匯水面積，hm2。

根據(jù)項(xiàng)目周邊現(xiàn)狀地形、地勢(shì)，此次雨水泵站的匯水區(qū)域需結(jié)合泵站南側(cè)某市政路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)確定，結(jié)合某市政路拓寬改造工程，東部分20hm2范圍內(nèi)的高部雨水通過(guò)3 m×1.8 m雨水暗渠截留后重力排入北側(cè)河道，該雨水泵站服務(wù)區(qū)域不考慮此段道路的排水量，僅包含泵站周邊、南側(cè)鐵路路基兩側(cè)雨水匯水區(qū)域，共計(jì)9 hm2。匯水面積如圖1所示。

圖1 雨水泵站匯水面積圖

經(jīng)計(jì)算，此次雨水泵站匯水量為Q=2.06 m3/s?？紤]地下水3%入滲量，此次改造雨水泵站規(guī)模取為2.1 m3/s。

2.3 工藝設(shè)計(jì)

此次泵站的工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后雨水泵站工藝流程圖

2.3.1 收水口

在某市政路北側(cè)、泵站進(jìn)水渠南側(cè)最低點(diǎn)處東西兩側(cè)設(shè)0.8 m×1.0 m雨水溝，雨水溝上設(shè)重型防盜型球墨鑄鐵雨水箅子，用以收集道路路面匯流雨水，雨水溝縱坡同道路坡，收集的雨水就近排入最低點(diǎn)處的沉砂池。

2.3.2 沉砂池

沉砂池主要用于沉降匯流雨水中的大顆粒物，減小泥砂對(duì)后續(xù)設(shè)備的影響。此次設(shè)計(jì)沉砂池尺寸為2.0 m×2.0 m×2.7 m，池底有0.6 m用于沉砂。

2.3.3 進(jìn)水渠

設(shè)1.5 m×1.5 m進(jìn)水渠，將沉砂后的雨水接入雨水泵站格柵間。

2.3.4 格柵

格柵主要用于攔截水中漂浮物及雜質(zhì)，起到凈化水質(zhì)、保護(hù)水泵的作用。該工程格柵前采用雨水箅子收水，沉砂池沉砂，水中雜質(zhì)較少，故該工程選用一臺(tái)人工格柵，格柵柵條間隙40 mm，安裝角度60°，設(shè)計(jì)流速1.0 m/s。

2.3.5 潛水泵

此次改造雨水泵站規(guī)模為2.1 m3/s，集水池內(nèi)采用3臺(tái)自耦式潛水泵，其中一臺(tái)變頻，可用于非雨季工況，每臺(tái)流量Q=0.8 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程H=10 m，單臺(tái)功率N=110 kW。

受泵站用地限制，集水池內(nèi)不設(shè)備用泵，在泵房地上生產(chǎn)用房?jī)?nèi)備用一臺(tái)非變頻同型號(hào)潛水泵。

2.3.6 集水池

計(jì)算水泵啟動(dòng)水位為2.70 m，停泵水位為0.3 m。集水池平面尺寸為7.5 m×8.0 m。為了延長(zhǎng)水泵的使用壽命，要求水泵每小時(shí)開動(dòng)水泵不得超過(guò)6次。

2.3.7 起吊設(shè)備

泵房?jī)?nèi)安裝起重設(shè)備，便于設(shè)備的安裝、維修和維護(hù)。根據(jù)該工程潛水泵等設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，該工程起吊設(shè)備選用5T電動(dòng)單梁起重機(jī)，跨度為7.5 m。根據(jù)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》[3]進(jìn)行泵房的吊裝高度計(jì)算，得泵房?jī)舾邽?.3 m。

2.3.8 出水管

根據(jù)北側(cè)河道50 a一遇水位線及水力計(jì)算結(jié)果，此次泵站出水管設(shè)計(jì)管徑為DN1000，管中心標(biāo)高為7.9 m，就近排入北側(cè)現(xiàn)狀河道。

2.4 平面及剖面布置圖

該工程主要為提升現(xiàn)狀泵站排水規(guī)模，在現(xiàn)狀泵站用地范圍內(nèi)進(jìn)行，不新增占地，改造后泵站仍為半地下式，占地仍約為94 m2（見圖3、圖4）。

3 其他專業(yè)設(shè)計(jì)

3.1 建筑

泵站地上部分為單層框架結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，現(xiàn)澆平屋面，建筑外形尺寸為8.8 m×8.3 m，建筑面積73.04 m2，建筑高度5.3 m。建筑定位于簡(jiǎn)潔大方這一風(fēng)格，外墻采用淺黃色涂料，門窗為深色鋁合金材質(zhì)，力求做到與自然真正融合，與周邊風(fēng)格相協(xié)調(diào)。

圖3 改造后雨水泵站總平面圖

圖4 改造后雨水泵站剖面圖（單位：mm）

3.2 結(jié)構(gòu)

該工程建（構(gòu)）筑物采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，泵房池體平面尺寸為16.5 m×8.9 m，埋置深度8.6 m，池壁厚度為700 mm，底板厚度為1 000 mm，頂板厚度為300 mm。泵房地上為一層生產(chǎn)用房，平面尺寸為8.8 m×8.3 m，主體采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)坐落于泵房上?；舆吰抡w采用灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)形式。池內(nèi)壁防水采用水泥基類無(wú)機(jī)高效防水涂料，黏結(jié)強(qiáng)度不小于1.5 MPa，基礎(chǔ)及池壁與土接觸表面（含池壁地面以上0.5 m范圍內(nèi)）做法采用自粘型卷材防水。

3.3 電氣

為保證泵站電氣系統(tǒng)的連續(xù)、可靠運(yùn)行，該工程電氣設(shè)備的負(fù)荷等級(jí)定為二級(jí)負(fù)荷，按雙電源供電進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確保泵房供電系統(tǒng)的安全性。一路10 kV電源引自膠濟(jì)線與某市政路交匯處東10 m的10 kV架空線，另一路電源采用柴油發(fā)電機(jī)。

3.4 自控

該工程采用PLC控制系統(tǒng)，對(duì)泵站的工藝過(guò)程進(jìn)行控制和管理。泵站在雨水期到來(lái)前需配備人員24 h值守，以滿足設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)控制。該泵站按工藝設(shè)計(jì)要求根據(jù)液位高度對(duì)水泵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。泵站設(shè)備各項(xiàng)運(yùn)行狀態(tài)送至PLC，進(jìn)行集中監(jiān)控。

3.5 通風(fēng)

此泵站為雨水泵站，面積小，故選擇機(jī)械送風(fēng)加機(jī)械排風(fēng)的形式進(jìn)行通風(fēng)。該工程在地上泵房間南側(cè)墻上設(shè)置2臺(tái)5 000 m3/h/300 Pa軸流送風(fēng)機(jī)，在泵站北側(cè)墻上設(shè)置2臺(tái)5 000 m3/h/200 Pa軸流排風(fēng)機(jī)。

4 結(jié)語(yǔ)

該雨水泵站改造工程于2018年初建成并投入使用，2018年雨季該下穿膠濟(jì)鐵路橋段路面雨水能夠及時(shí)排除，下穿通道能夠正常通行，減小了雨季降水對(duì)某市政路交通的影響。