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        地下空間局部排水智能化應(yīng)用實(shí)踐

        2020-04-07 09:19:30陸新生
        名城繪 2020年3期
        關(guān)鍵詞:液位

        陸新生

        摘要:城市軌道交通包括地鐵和輕軌,具有大容量、高效率、低污染、集約化的特點(diǎn)。無(wú)論是建設(shè)速度,還是建設(shè)規(guī)模,目前我國(guó)的軌道交通發(fā)展正經(jīng)歷一個(gè)前所未有的發(fā)展期,中國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的城市軌道交通建設(shè)市場(chǎng)。地鐵設(shè)計(jì)涉及專業(yè)眾多,地下空間受限的情況下專業(yè)之間協(xié)調(diào)難度較大,管線的走向、材質(zhì)及安裝稍不注意就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,從而給施工單位的安裝和運(yùn)營(yíng)單位的運(yùn)營(yíng)維修帶來(lái)各種不便。本文以以長(zhǎng)沙地鐵3號(hào)線東塘站-桂花公園站為例,談一下自己的看法和體會(huì)。

        關(guān)鍵詞:地下;排水系統(tǒng);方案

        一、背景簡(jiǎn)介

        城市軌道交通在解決群眾交通出行、促進(jìn)城市發(fā)展等方面作用巨大,現(xiàn)在全國(guó)各地具備條件的城市也掀起了一股興建地鐵的小高潮。但站點(diǎn)布置及運(yùn)營(yíng)對(duì)周邊市政條件依賴性較高,如車站布置需考慮吸引客流、交通條件銜接等因素。對(duì)于給排水專業(yè)來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)方案是在各個(gè)排水點(diǎn)設(shè)置基坑和潛水泵,通過(guò)潛水泵排出積水。

        傳統(tǒng)方案需要在車站設(shè)置較多的集水坑,且集水坑大而深,不方便擴(kuò)展。對(duì)于車站區(qū)間,一般需要設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道和區(qū)間泵房。受限于土建施工和區(qū)間盾構(gòu)工藝,聯(lián)絡(luò)通道施工存在施工周期長(zhǎng)和較大的施工安全隱患。

        二、地下車站常規(guī)排水系統(tǒng)介紹及局限性分析

        1)地鐵車站局部排水點(diǎn)多,如出入口、風(fēng)亭集水坑、電梯基坑、轉(zhuǎn)轍機(jī)基坑、電纜夾層、區(qū)間集水坑等位置,一般車站約15~20處。常規(guī)做法是采用逐點(diǎn)排水方案,每處設(shè)置集水坑及潛污泵,以泵組為單位設(shè)置排水管,并考慮市政排水接駁。

        2)采用逐點(diǎn)排水方案,每個(gè)排水井相對(duì)獨(dú)立,安全可靠性高。但具有如下不足:市政接駁工作量較大;各排水點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立,擴(kuò)展性差,土建新增集水點(diǎn)需增設(shè)排水泵組;配電及BAS系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)較分散;受制于潛污泵水位限制,停泵水位以下的集水無(wú)法排除;因集中收集較困難,車站實(shí)現(xiàn)中水回用難度較大等。

        3)為解決地下車站常規(guī)逐點(diǎn)排水方案的部分缺陷,探索一種新的排水模式,深入研究智能中央排水系統(tǒng)并嘗試應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)地下車站排水系統(tǒng)的可擴(kuò)展性很有必要。

        三、智能中央排水系統(tǒng)簡(jiǎn)介及優(yōu)缺點(diǎn)分析

        (一)系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介

        車站設(shè)置一套智能中央排水機(jī)組,并在各排水點(diǎn)設(shè)置真空隔膜閥及真空管道,集水經(jīng)真空管抽至中央機(jī)組,再統(tǒng)一外排至市政管網(wǎng)。各排水點(diǎn)排水流量可達(dá)3-15L/s,并可根據(jù)流量確定管徑和真空抽吸閥口徑。

        系統(tǒng)具備良好的可擴(kuò)展性,對(duì)于不確定的排水點(diǎn)也可提前預(yù)留。各排水點(diǎn)無(wú)需配電,并通過(guò)RS485接口聯(lián)網(wǎng)集中到中央機(jī)組管理。所有排水點(diǎn)的數(shù)據(jù)集中收集至中央控制系統(tǒng),數(shù)據(jù)處理更方便可靠。

        (二)系統(tǒng)工作原理

        系統(tǒng)利用各排水點(diǎn)的集水坑作為中間收集單元,當(dāng)達(dá)到指定液位后,液位傳感器發(fā)出信號(hào)給控制柜,控制柜打開(kāi)真空隔膜閥開(kāi)關(guān),通過(guò)負(fù)壓將集水坑內(nèi)的積水抽吸至真空機(jī)組的真空罐;真空罐內(nèi)設(shè)有液位計(jì),真空罐內(nèi)的液位到指定液位后,通過(guò)排污泵將真空罐里的水排至排水管網(wǎng)。

        工作狀態(tài)下系統(tǒng)始終維持在一定的真空度(-0.04MPa~-0.07MPa)。真空度不足時(shí)啟動(dòng)真空泵抽負(fù)壓,真空度過(guò)高時(shí)開(kāi)啟真空罐上的放空閥。

        (三)系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)與不足

        1)優(yōu)勢(shì):

        ①各排水點(diǎn)通過(guò)真空管路聯(lián)網(wǎng),擴(kuò)展方便,排除局部滲水;

        ②配電點(diǎn)只有一處(真空機(jī)組處),各排水點(diǎn)只需從真空機(jī)組敷設(shè)信號(hào)線和24V電源,系統(tǒng)集成度高;

        ③各排水點(diǎn)通過(guò)RS485通訊接口聯(lián)網(wǎng),與BAS系統(tǒng)接口集中;

        ④檢修較方便,各排水點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)只有管道和閥門,僅真空機(jī)組有水泵,控制柜配備人機(jī)互動(dòng)界面,后期維護(hù)簡(jiǎn)單明了;

        ⑤利用PLC編程可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理,輸出包含“泵啟動(dòng)時(shí)間”、“泵啟動(dòng)次數(shù)”、“故障信息統(tǒng)計(jì)”、“不同時(shí)間段的設(shè)備工作頻率”、“泵站工作效率”等項(xiàng)目報(bào)表,并可實(shí)現(xiàn)對(duì)異常數(shù)據(jù)的分析處理,方便維護(hù)人員快速做出判斷,實(shí)現(xiàn)智能化管理;

        ⑥站內(nèi)實(shí)現(xiàn)中水回用(若有)較方便。

        2)不足:

        對(duì)系統(tǒng)配置的關(guān)鍵部件(如真空機(jī)組、真空廢水提升器及真空隔膜閥等)的可靠性要求較高。因?yàn)椴糠志植颗潘c(diǎn)地處車輛運(yùn)行區(qū)間,人員不方便進(jìn)出維修。

        (四)彌補(bǔ)系統(tǒng)不足的技術(shù)措施

        1)真空機(jī)組:機(jī)組所有與故障有關(guān)的部件均采用備用機(jī)制。

        ①真空泵設(shè)備用泵;

        ②污水泵設(shè)備用泵。

        2)真空廢水提升器:收集器與故障有關(guān)的部件均采用備用機(jī)制。

        ①每條抽吸管路配真空隔膜閥、檢修閥和單獨(dú)的液位感應(yīng)器;②液位傳感器采用氣控和電極兩套傳感器。

        3)真空隔膜閥:

        ①閥門保持120%開(kāi)度;

        ②閥門開(kāi)啟速度小于1秒/次;

        ③閥門自帶膜片破損傳感器;

        4) 真空管道可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件任意穿越障礙,不影響其他系統(tǒng)管線敷設(shè)。管道在穿越人防門位置設(shè)置防爆閘閥,系統(tǒng)平、戰(zhàn)分離,戰(zhàn)時(shí)系統(tǒng)停止使用,可作廢棄處理。

        四、 車站智能中央排水系統(tǒng)方案及比選分析

        (一)范例車站的選擇

        以長(zhǎng)沙地鐵3號(hào)線東塘站-桂花公園站為例,對(duì)系統(tǒng)方案做簡(jiǎn)要分析。

        (二)東塘站-桂花公園站智能中央排水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

        東塘站-桂花公園站包含東塘站、桂花公園站及東塘站-桂花公園站區(qū)間排水,可在東塘站和桂花公園站分別各設(shè)置1套智能中央排水系統(tǒng),分別收集各車站衛(wèi)生間及站臺(tái)板下集水坑的廢水,其中桂花公園站的智能中央排水系統(tǒng)還負(fù)擔(dān)東塘站-桂花公園站區(qū)間的局部排水任務(wù)。

        以桂花公園站為例,在車站站臺(tái)板下電梯底坑集水井位置、員工衛(wèi)生間、公共衛(wèi)生間、東塘站-桂花公園站區(qū)間電纜通道設(shè)真空抽吸管道,匯總接至真空泵組真空罐內(nèi),罐內(nèi)設(shè)液位計(jì),當(dāng)液位到指定液位后,通過(guò)排污泵將罐內(nèi)的水排至市政排水管網(wǎng)。

        根據(jù)現(xiàn)狀車站設(shè)備房布置情況,系統(tǒng)可利用原污水泵房,將真空機(jī)組布置在污水泵房?jī)?nèi)部,泵房布局及面積可參考下圖。

        桂花公園站擬通過(guò)真空排水方案的排水點(diǎn)排水量及管道敷設(shè)路徑如表1

        五、方案對(duì)比

        六、重難點(diǎn)分析

        區(qū)別于早期的真空排水系統(tǒng),新方案真空管道距離較長(zhǎng),特別是對(duì)于區(qū)間集水坑,真空管需要連續(xù)爬坡后才能接入污水泵房,真空管敷設(shè)應(yīng)采用鋸齒型敷設(shè)原則,防止倒流。

        采用較大罐體的真空機(jī)組,為方便施工和安裝,設(shè)備通道及設(shè)備間門寬應(yīng)不小于1.5米。

        考慮真空系統(tǒng)故障的應(yīng)急排水,應(yīng)在部分重要的節(jié)點(diǎn)設(shè)置備用排水方案,如采用在真空管上另設(shè)應(yīng)急排水口,如下圖所示:

        五、智能中央排水系統(tǒng)應(yīng)用前景展望

        智能中央排水系統(tǒng)因其便于管理、系統(tǒng)布置方便靈活及擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)備受好評(píng),有效解決了常規(guī)排水系統(tǒng)對(duì)土建條件要求苛刻、系統(tǒng)擴(kuò)展性差等帶來(lái)的一系列問(wèn)題,可其視作一種新的排水模式并在新線建設(shè)中的一些特殊站點(diǎn)(如水源保護(hù)地站點(diǎn)和無(wú)市政官網(wǎng)或難接駁的站點(diǎn))考慮應(yīng)用。

        杭州、常州等已投入使用的工程運(yùn)營(yíng)成果表明,智能中央排水系統(tǒng)可完美解決地鐵車站配線上方大面積物業(yè)排水困難的問(wèn)題,在污水排放變化幅度較大、景觀要求高的旅游地區(qū)、遠(yuǎn)離市政管網(wǎng)的城鄉(xiāng)結(jié)合部,以及人口密度、建筑密度高的老城區(qū)等都有很好的推廣價(jià)值,值得大力推廣。

        六、結(jié)語(yǔ)

        地鐵車站給排水系統(tǒng)的可靠安裝是保證地鐵能否安全正常運(yùn)行的關(guān)鍵,作為地鐵項(xiàng)目中技術(shù)含量比較高的分項(xiàng)工程其施工優(yōu)劣對(duì)整個(gè)地鐵站和地鐵項(xiàng)目的整體質(zhì)量起著直接的影響。因此,需要及時(shí)了解行業(yè)最新技術(shù)動(dòng)態(tài),使地鐵車站給排水系統(tǒng)的作用得到全面發(fā)揮。

        參考文獻(xiàn):

        [1]《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50157-2013.

        [2]《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50268-2008.

        [3]《室內(nèi)真空排水系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì).

        [4]《真空收集排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》杭州聚川環(huán)??萍脊煞萦邢薰?

        [5]《城市公共廁所設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》CJJ14-2005.

        (作者單位:長(zhǎng)沙市軌道交通運(yùn)營(yíng)有限公司)

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