摘要：为合理利用天津自贸区地下空间并与海河外滩景观有机结合，将天津自贸区雨污水合建泵站设计为全地下式。本文介绍了该工程规模、泵站总图布置形式，尤其对设计过程中各专业采取的特殊技术措施进行了详细阐述。其设计经验可供其他类似工程参考。
关键词：全地下泵站
引言
天津自贸区雨污水合建泵站工程位于中国（天津）自由贸易试验区范围内，地处天津市滨海新区海河下游外滩滨河公园。根据滨海新区总体规划要求，新建泵站主体及附属用房、高低压配电室均需采用全地下形式建设，地面仅留有操作维护人员出入口、设备检修孔和通风井。本文介绍了该工程规模、泵站总图布置形式，尤其对设计过程中各专业采取的特殊技术措施进行了详细阐述。
1 工程概况
天津自贸区雨水泵站设计流量20.1m3/s，服务范围约320ha，设计暴雨重现期3年；污水泵站设计流量3.20m3/s，服务面积约1100ha。该泵站位于天津市滨海新区海河下游外滩滨河公园内，为使泵站建设标准与海河外滩改造、外滩公园相协调，泵站建设形式采用全地下设计，设计规模属天津市全地下泵站之最。
1.1 泵站工艺流程
1.1.1 雨水泵站
2孔2800×2800mm雨水箱涵→速闭闸井→进水格栅井→集水池→水泵提升→压力出水池→4-d2200mm压力出水管→蝶阀井→鸭嘴阀井→海河
1.1.2 污水泵站
2200×2000mm污水箱涵→速闭闸井→进水格栅井→集水池→水泵提升→压力出水池→d2000mm压力出水管→消能井→d2200mm重力流出水管→下游现状污水处理厂
1.2 泵站总图布置
该全地下雨污水合建泵站总体占地面积6425m2。泵站总图布置形式受周边现状障碍物影响，雨水泵站采用侧进直出；污水泵站采用侧进侧出。泵站主体结构尺寸48.2×33.9m，附属用房结构尺寸42.3×29.4m，基坑开挖深度约为12.5m。目前，该工程主体结构及设备安装均已完成，现在进入调试和试运行阶段。
雨污水合建泵站主体构筑物自下而上分为两层，下层为水泵层，上层为泵房格栅（电缆室）层。泵站庭院西侧为雨污水泵站进水速闭闸井、雨污水泵房主体、泵站压力出水池、阀门井等；泵站庭院东侧为附属用房，内部布置雨污水高、低压配电室，控制室，UPS间，监控室，空调机房以及值班室等。
2 全地下泵站特殊设计
全地下泵站设计，与常规泵站在设计理念上存在较大的区别，主要体现在以下四个方面：防汛安全、设备保障、通风除湿和人身安全，这也是全地下式泵站最需要慎重考虑的关键点。在设计过程中，工艺、电气、自控、建筑、通风等专业都采取了针对全地下泵站的特殊设计，力求泵站整体设计做到安全、经济、美观[1]。
2.1 工艺专业
2.1.1 场站地坪标高分析
泵站设计地坪标高、设备起吊孔标高的确定均应从地区防汛和泵站自身防汛角度考虑，确保在设计标准内降雨时，地面径流水不能从这些部位流入地下泵房，甚至在外地坪积水到一定程度时，泵站本身也能抗御不被水淹没，提高了地区防汛安全；地下泵站附属用房底部局部做集水池，设计标准十年一遇，提高了泵站的安全防灾能力，并能确保地下变配电设施在意外事故情况下不被水淹，保证泵站能够运转。
2.1.2 设备选型：
（1）为了保证全地下泵站使用及运行安全，均在雨污水泵站进水前端设置速闭闸门。电动液控速闭闸门除具有普通铸铁闸门的功能外，在非正常情况下（如停电等），闸门能在15秒以内将闸门关闭，能最大限度避免经济损失和人员伤亡；
（2）雨水格栅上方起吊孔采用双层移动式盖板，天气晴好时可移开上层轻质盖板，自然采光通风，改善工作环境，降低能耗，雨天则根据监控，开启通风系统或空调除湿系统，确保运行环境要求；
（3）配电间电缆沟设置防水淹探测器及应急排水泵，以确保变配电所的安全；在人员出入口处设置了防汛挡水板插槽，以应对极端气象灾害；
2.2 电气专业
2.2.1 供电电源
全地下泵站供电采用两路10 kV 常用电源，每路电源均应承担100% 负荷，同时为保证供电可靠性，在泵站庭院内设置10kv开闭站；
2.2.2 EPS紧急保护电源
考虑到全地下式泵站的特殊性，该工程设置了EPS紧急保安电源用作变配电站和泵房的照明、变配电所内存水泵、通风设备泵站进水闸门等设备的备用电源，以保证上级电源事故断电的情况下上述设备的用电。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2.3 应急照明及电缆选择
变配电所等重要场所设置疏散指示灯和应急照明灯；地下走道照明灯可在进出口处集中控制，以便工作人员巡视；为应对格栅间事故水位升高的情况，变配电所与格栅间之间的电缆桥架均在事故水位以上穿墙，进出电缆孔均采用特殊电缆密封件进行防水阻火封堵；泵站内电缆均选用无卤低烟阻燃型电缆，EPS 应急电源柜以下电缆选用耐火电缆。
2.2.4 用电设备通风及防凝露
变配电所设通风系统和空调系统，通风降温除湿；所有高低压柜、控制柜内均设防凝露装置，并可通过柜内温湿度测量仪自动控制。由于变配电站是全地下式，需考虑设备的起吊和运输问题。电气设备起吊孔易设在变压器附近，但不直接设在变压器的正上方，杜绝了起吊孔一旦有渗漏水现象而影响电气设备的可能性。设备起吊孔高出室外地坪，并设反扣型防水盖板，最大限度地防止渗水。
2.3 自控专业
该全下泵站设置了摄像系统和红外入侵报警系统，其视频信号可上传至集控中心；采用先进的无线3G/4G通讯技术，保证通讯信道可靠安全的工作，实现远程监控；泵站设置在线H2 S测量仪、防水淹探测器、温湿度测量仪、PLC 监控系统等检测及控制仪表；针对地下泵站湿度大、有毒气体无法自然排出等特点，设置相应的检测仪表并与通风装置联动。走道照明灯和风机在人员进出口处控制，变配电所的风机根据温湿度测量仪信号自动开停，格栅间的风机根据H2S测量仪信号自动开停。
2.4 建筑、建筑电气及通风专业
2.4.1 建筑专业
全地下泵站附属用房采用全地下钢筋混凝土结构。主体结构深度比室外地坪深7.8m。整个地下建筑分为两个防火分区，变配电所设置了两处直接通向地面的进出口通道，满足消防逃生的要求。
2.4.2 建筑电气
（1）火灾报警系统由智能型光电探测器，基本为感烟探测器，感温探测器。火灾报警系统线路在每个报警回路上均设短路隔离器。
（2）空调风机联动控制：在火灾报警后，消防值班室能通过就地控制模块自动关闭空调风机及接收这类风机的停机信号和70 熔断式防火阀动作信号。
（3）火灾报警电话：在每个配电室、空调机房、控制室设置火灾报警电话，当发生火灾时直接摘取消防电话，消防控制室会立即能到火灾报警信号，并与当时人员进行情况了解，也可以直接转接至119专线。
2.4.3 建筑通风
地下泵房的通风设计分成雨水泵房、污水泵房及变配电所三个系统：
（1）污水泵房间设有离子除臭装置，采用机械进风，机械排风的通风方式；
（2）地下附属建筑采用组合式空调机组加风冷式热泵空调机组为主机。设备集合空调、除湿、通风于一体。
（3）雨水泵池里安装一台排风风机和一台送风风机。通过竖向风井与室外连通。风机与有害气体监测系统联动，有害气体浓度超过设定后，排风机和送风机自动启动，排出有害气体。
3 其它
天津自贸区全地下雨污水合建泵站基坑距离海河及现状立交桥均较近，周围环境变形条件严格，桥梁桩基的变形要求仅6mm，场地存在约11m厚淤泥质软土层，基坑深度最深约12.5m。基坑设计采用灌注桩支护结合钢筋混凝土冠梁加钢筋混凝土圆环形支撑的支护形式，东侧为新华路立交桥，桥墩与支护桩最近距离为8.11米，西侧为现状35kv海河变电站，与支护桩最近距离为13.57米，南侧为现状海河河道，与支护桩最近距离为5.33米，北侧为现状立交桥，与支护桩最近距离为7.66米。为减小对周边桥梁变形的的影响，局部加大支护桩桩径，部分坑底及坑外采用三轴水泥搅拌桩加固。
3.1 基坑开挖对现状桥梁变形影响控制措施
为控制对桥梁的变形影响，该基坑采用ABAQUS非线性有限元软件，建立基坑的平面有限元模型，针对基坑开挖对临近桥墩侧移的影响进行了分析。设计在距离桥墩较近处均采用1.5m大桩径，并在坑底及坑外采取水泥搅拌桩加固。
3.2 深基坑支护结构安全性措施
本工程场地软土深厚，基坑深度大，设计在受力性能方面选用了圆环内支撑结构体系，能将基坑四周产生的土压力通过辐射杆和环梁大部分转化为轴压力，并有效的利用混凝土材料的受压性能。采用该支撑结构形式，在基坑平面形成的无支撑面积达到70%作用，为挖土机械化施工提供了良好的多点作业条件，大大缩短了基坑暴露时间和挖土工期。特别适合在施工空间狭小或四周无施工场地的工程中适用。
4 结论
由于全地下式市政泵站结构布置紧凑，地面仅留有操作维护人员出入口、设备检修孔和通风井，其工艺、电气、自控、建筑、通风设计具有一定特殊性，具有用地集约的优点。同时，容易与周边景观有机结合，近年来在沿海发达地区已逐步推广使用，其设计经验可为国内其他类似项目提供借鉴[2]。
参考文献
[1] 肖艳.世博园区浦明全地下式雨水泵站设计[J].给水排水，2010，36（3）：46-49.
[2] 刘绪为，徐洁等.正定新区全地下污水处理厂工程设计[J].中国给水排水，2017，33（4）：48-50.
论文作者:叶世火,肖宇芳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/7
标签：泵站论文; 地下论文; 基坑论文; 海河论文; 污水论文; 泵房论文; 天津论文; 《建筑学研究前沿》2018年第17期论文;