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天津滨海旅游区起步区雨水泵站工程设计

作者:  发布:2015/1/30  浏览:
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摘 要:天津滨海旅游区起步区雨水泵站设计规模为8.0m3/s。此设计在排水规划基础上紧密结合现场实际情况,对原有泵站进行改造。经方案比选后,采用双向顶管法实施泵站出水管道施工。在保证泵站基本工艺及功能的前提下,达到保护环境、节省投资的目的。

滨海旅游区是天津滨海新区规划的九大功能区之一,其功能定位为“建设国际游乐港、主题公园、环渤海中心渔港、北塘渔人码头、海滨旅游度假区及游艇项目,打造滨海休闲旅游度假集聚区”。因此,对于区域排水的基础设施和配套设施的建设提出较高要求。

1泵站建设必要性及设计规模论证

1.1泵站建设必要性

滨海旅游区起步区是旅游区最早建设的区域。区域内已有1座临时泵站,设计规模为1.5m3/s,用于解决起步区近期路面雨水排放需求。随着起步区发展不断加快,落户企业及地块开发项目不断增多,现状泵站难以满足区域雨水排放需求。

依据区域排水规划及已实施管网情况,结合场地现状及建设单位意见,本次设计本着充分利用现有设施、减小周边现状市政道路等设施破坏的原则,对原有临时泵站进行部分改造及废除。同时新建1座雨水泵站,采用顶管法实施泵站出水管道施工。

1.2设计规模论证

依据区域控规,泵站选址于起步区美林道与安正路交口的东南侧,总用地面积约4001.3m2。采用雨污分流制。系统内主干管沿海旭路及安正路自南向北敷设φ500mm~φ2600mm管道,最终汇入泵站内。根据天津市雨量公式,工程区域内雨水管渠设计重现期为P=1a,泵站服务范围面积为1.99km2,径流系数为0.55,泵站设计规模为8.0m3/s

2泵站设计方案

2.1现状泵站的改造与废除

现状临时泵站包括一座全地下式泵井、临时管理用房及排水明渠等设施。泵井尺寸为9.0m×4.8m,钢筋混凝土结构。雨水经泵井内水泵提升至明渠内,经2根φ1000mm雨水管道穿越现状美林路后排入北侧贝壳堤公园的现状河道内。

结合场地现状情况,本次设计将泵井改造为新建雨水泵站的进水交汇井,主要改造内容如下。

1)废除井内原有水泵设备及出水管道。

2)对泵井内部结构采取相应保护措施后在井壁处开2个φ2400mm洞口,连接2根φ2400mm钢筋混凝土管道。

3)废除排水明渠及临时管理用房等附属设施。改造后,雨水经市政雨水主干管道收集后汇流至该交汇井内,经2根φ2400mm新建进水总管进入雨水泵站内。

2.2泵站总平面设计

泵站工艺布置自西至东依次为进水交汇井、泵房主体及出水闸门井。工艺单体的布置使泵站内水流平稳,水力条件优越。

泵房主体位于泵站用地范围的中心位置,平面净尺寸为26.2m×15.1m,埋深约9.2m。泵站变配电间及综合管理用房均设置在泵房主体的北侧,其中变配电间建筑面积约219m2,综合管理用房建筑面积约650m2。泵房平面图见图1

1 泵房平面图

2.3泵站工艺设计

1)工艺流程。现状交汇井(改造原有泵井)2φ2400mm进水管进水井格栅井集水池水泵出水井φ2600mm出水总管出水闸门井2φ2000mm出水管出流井出水渐扩箱涵贝壳堤公园河道。

2)水泵配置方案论证。依据工程规模对水泵配置数量进行比选及论证,方案比较见表1

1 水泵配置数量方案比较表

经表1论证,本次设计采用4台水泵方案。

3)主要单体设计。

1)进水井。进水井可相应地降低进水流速,使进水正向、平稳地流入集水池。进水井内设22.2m×2.2m闸门,为运营管理及设备维修等提供方便。

2)格栅井。格栅井内设有一组移动式格栅除污机(共四仓),用于拦截进水中大粒径的杂质。栅渣将通过机械清捞并压榨打包外运。格栅单仓宽为1800mm,栅条间隙为60mm,功率约3.0kW

3)集水池。集水池可调蓄变化的进水量,满足水泵机组稳定运行的条件。本工程集水池有效容积满足大于单台泵30s水量要求。集水池设计分为2格,以闸联通,每格都可单独运行。集水池前池呈渐扩形式,渐扩角度为28°。在集水池中设有导流墙,垂直水流方向呈对称布置,每个流道内配置1台水泵。水泵采用潜水轴流泵,井筒为钢筋混凝土结构,内衬5mm不锈钢。泵房剖面图见图2

2 泵房剖面图

4)出水压力井。雨水经水泵提升进入出水压力井。为防止水泵停止运行时河水向泵站倒流,在每台水泵出水管上装有拍门。此外,在出水井顶板设置压力盖板及通气管。

5)出水闸门井。雨水经φ2600mm出水总管输送至出水闸门井处释压,雨水呈重力流经2φ2000mm管道向北排放至收纳水体中。井内设有φ2000mm闸门2台(双向受力),避免河道内河水倒灌。

2.4出水管道设计

泵站与公园河道直线距离约为160m。由于美林道及贝壳堤公园为现状基础设施。考虑到对现状道路、公园及绿化的保护,经方案比选,采用顶管施工的方式实施泵站出水管道。出水管道为双排φ2000mm钢筋混凝土管,管中心间距为4.0m

顶管工作井设置在公园内(距美林道北侧红线约10.0m)。由该井分别向南北两侧双向施做顶管,分别穿越现状美林道及公园。其中接收井1为站内出水闸门井,顶管长度约80.0m,接收井2为出流井,顶管长度约68.0m。出水管道示意图见图3

3 出水管道示意图

公园河道河底高程为1.00m,最高水位为3.00m。由于现状美林道路面标高较低(约4.00m),因此为满足顶管施工的覆土及河道的断面要求,出水管道需倒虹穿越美林道段。出水管管内底标高约为0.600m,倒虹段管道管内底标高为-1.100m

为减小雨水对河道造成冲刷,降低出水口流速,出流井(接收井2)下游采用出水渐扩箱涵将雨水排入河道内。渐扩箱涵断面净尺寸为6.0m×2.0m~10.0m×2.0m,钢筋混凝土结构,长度约11.2m。经计算,出水箱涵末端流速为0.5m/s

2.5泵站结构设计

泵站施工采用明挖法施工。下部结构采用深层搅拌桩内插H型钢的型钢水泥土搅拌墙法作为围护结构。深层搅拌桩为φ850mm三轴套接一孔,内插700mm×300mm×13mm×24mmH型钢,基坑内深层搅拌桩加固厚4m,结合泵房内部结构框架梁作为围护结构的支撑梁,坑内设立柱桩。

出水闸门井及出流井均采用现浇钢筋混凝土结构。围护采用φ850mm型钢水泥土搅拌桩,基坑深7.2m,围护桩长15m,型钢插一跳一,坑底采用双液分层注浆加固。围护结构先作为顶管工作坑及接收坑,待顶管结束后再浇筑井结构。

2.6泵站电气及自控设计

泵站供电采用2路电源,每路电源均能够承担100%负荷。采用210kV高压电缆进线,并设2台容量为1000kVA的变压器,当1台变压器断电时,另1台变压器能承担全部负荷。

水泵采用超声波液位计控制,设有过载、短路、渗漏、升温等自动保护装置,根据液位信号控制水泵的启停、以液位的高低选择水泵的启停台数,当水位超高或过低时,发出报警信号。同时,站内工艺设备均能满足手动及远程自动控制的要求。雨水泵站效果图见图4

4 雨水泵站效果图

3结语

滨海旅游区起步区雨水泵站是充分利用现有设施、对现状泵井进行改造后完成新建的工程。

本出水管道设计方案充分考虑对现状道路及公园等基础设施的保护,从工期、造价以及施工难度等各方面进行多因素综合比选后,确定采用顶管法施工,满足功能要求的同时兼顾经济性与生态性。

作者:李响

转自《中国市政工程》

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