地鐵盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)置式泵房設(shè)備配置方案

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【摘要】盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)置式泵房設(shè)置于區(qū)間隧道內(nèi)，受道床及結(jié)構(gòu)空間影響，供泵房設(shè)備工作過(guò)程中可利用的水位較淺，為研究能滿足內(nèi)置式泵房設(shè)置條件的設(shè)備配置方案，開展實(shí)體試驗(yàn)，模擬真實(shí)區(qū)間隧道條件，為設(shè)備選型及現(xiàn)場(chǎng)施工提供指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】?jī)?nèi)置式泵；房潛水泵

常規(guī)地鐵地下區(qū)間廢水泵房通常結(jié)合聯(lián)絡(luò)通道設(shè)置在區(qū)間最低點(diǎn)，然而，針對(duì)軟土地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道（兼廢水泵房）的施工，一般采用“凍結(jié)法加固、礦山法暗挖”，存在施工風(fēng)險(xiǎn)大、工程造價(jià)高，后期融沉沉降量大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。區(qū)間內(nèi)置式泵房就是創(chuàng)新性的將廢水泵房從聯(lián)絡(luò)通道調(diào)整至區(qū)間隧道軌行區(qū)下方，利用軌道下方道床及隧道結(jié)構(gòu)空間作為集水池。本文針對(duì)區(qū)間內(nèi)置式泵房的設(shè)置特點(diǎn)，著重研究與之相符合的設(shè)備配置方案。

1試驗(yàn)?zāi)康?/p>

為了研究盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)置式泵房的設(shè)備配置方案，搭建實(shí)體試驗(yàn)平臺(tái)開展試驗(yàn)。試驗(yàn)測(cè)試在正常工況下及消防工況下，泵房?jī)?nèi)潛污泵運(yùn)行的排水效果，以及液位控制方案的運(yùn)行效果。同時(shí)指導(dǎo)系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2試驗(yàn)條件

2.1結(jié)構(gòu)條件

試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)拼裝12環(huán)盾構(gòu)管片模擬地鐵盾構(gòu)區(qū)間，其中在第4環(huán)和第9環(huán)盾構(gòu)管片底部采用鑿除的方式分別設(shè)置兩處潛水泵泵坑，泵坑尺寸480mm（L）×800mm（W）×220mm（D）。

2.2道床條件

在拼裝好的盾構(gòu)管片上澆筑混凝土，在底部中間預(yù)留14400mm（L）×800mm（W）×600mm（D）集水池，兩端設(shè)混凝土擋水墻封閉。道床混凝土澆筑前，道床與管片貼合面底部、管片與擋水墻貼合面頂部均采用遇水膨脹聚氨酯止水膠封閉，避免水進(jìn)入道床下或滲出擋水墻外。兩側(cè)道床之間每間隔1.2m設(shè)置一處橫撐，橫撐尺寸800mm（L）×200mm（W）×200mm（H）。道床面預(yù)留水管槽和電纜槽，槽深寬均為100mm。道床澆筑完畢后在整個(gè)集水池底部涂抹20mm厚防水砂漿。泵房試驗(yàn)土建條件布置圖詳見圖1、圖2。

3試驗(yàn)設(shè)備

3.1設(shè)備參數(shù)

潛水泵選用A、B、C三種型號(hào)水泵各兩臺(tái)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。潛水泵參數(shù)對(duì)比如表1。

3.2試驗(yàn)管道設(shè)置

考慮限界要求及管路水力條件，單泵出水管設(shè)置為DN65，雙泵出水管設(shè)置為DN125，反沖洗管設(shè)置為DN40。并在單管出水管路上設(shè)置橡膠軟接頭、壓力表、止回閥、流量計(jì)、閘閥等管道附件。壓力表和流量計(jì)分別用來(lái)測(cè)試潛水泵運(yùn)行過(guò)程中的揚(yáng)程和流量。3.3控制系統(tǒng)工作方式集水池中設(shè)液位傳感器，液位傳感器提供就地高報(bào)警水位、1#開泵水位、2#開泵水位、停泵水位、低報(bào)警水位顯示，通過(guò)控制柜實(shí)現(xiàn)就地自動(dòng)控制泵的啟、停。集水池內(nèi)設(shè)潛水泵兩臺(tái)，平時(shí)一用一備，依次輪換工作，消防或必要時(shí)兩臺(tái)同時(shí)工作。集水池內(nèi)設(shè)四個(gè)水位，分別是：超低報(bào)警水位、停泵水位、第一臺(tái)泵啟泵水位、第二臺(tái)泵啟泵水位兼超高報(bào)警水位。其控制要求如下：（1）超低水位報(bào)警，同時(shí)控制回路保證水泵均處于停泵狀態(tài)。（2）當(dāng)水位達(dá)到停泵水位時(shí)，兩臺(tái)泵均能停止工作。（3）當(dāng)水位上升到達(dá)第一臺(tái)泵啟泵水位時(shí)，第一臺(tái)泵啟動(dòng)。（4）當(dāng)水位繼續(xù)上升到達(dá)第二臺(tái)泵啟泵水位時(shí)，第二臺(tái)泵啟動(dòng)，控制回路保證兩臺(tái)泵都處于運(yùn)行狀態(tài)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

4試驗(yàn)內(nèi)容

以5m³/h（正常工況）、38m³/h（消防工況）的流量往集水池中注入水，潛水泵在自動(dòng)控制模式下運(yùn)行，主要考察潛水泵是否能將注入的水及時(shí)排出集水池，同時(shí)檢測(cè)如下指標(biāo)。檢測(cè)潛水泵的如下指標(biāo)：（1）流量；（2）揚(yáng)程。檢測(cè)液位控制系統(tǒng)的如下指標(biāo)：（1）第一臺(tái)水泵啟動(dòng)水位動(dòng)作；（2）第二臺(tái)水泵啟動(dòng)水位動(dòng)作；（3）超高水位動(dòng)作（報(bào)警）；（4）停泵水位動(dòng)作；（5）超低水位動(dòng)作（報(bào)警）。

5試驗(yàn)結(jié)果

5.1潛水泵參數(shù)測(cè)試

在相同的管路條件下，測(cè)試潛水泵的流量、揚(yáng)程參數(shù)。（見表2）

5.2控制系統(tǒng)測(cè)試

潛水泵在自動(dòng)控制模式下運(yùn)行，設(shè)置超低水位報(bào)警液位H1，停泵液位H2，一泵啟泵液位H3，二泵啟泵水位兼超高水位報(bào)警液位H4。以5m³/h（正常工況）、38m³/h（消防工況）的流量往集水池中注入水，測(cè)試潛水泵控制系統(tǒng)動(dòng)作情況。為測(cè)試超低水位報(bào)警情況，手動(dòng)開啟潛水泵將集水池液位抽至設(shè)定H1值，測(cè)試控制系統(tǒng)報(bào)警情況。（試驗(yàn)液位至均以潛水泵所處泵坑位置底面為0.00）（1）試驗(yàn)1（設(shè)計(jì)液位間隔）：H1=0.25m，H2=0.30m，H3=0.55m，H4=0.75m。（見表3）（2）試驗(yàn)2（100mm液位間隔）：H1=0.25m，H2=0.35m，H3=0.45m，H4=0.55m。（見表4）（3）試驗(yàn)3（50mm液位間隔）：H1=0.25m，H2=0.30m，H3=0.35m，H4=0.40m。（見表5）在設(shè)計(jì)液位間隔、100mm液位間隔、50mm液位間隔條件下，三種潛水泵控制系統(tǒng)均能夠正常運(yùn)行，正?？刂茲撍玫膭?dòng)作，能夠發(fā)出設(shè)定的液位報(bào)警信號(hào)。但C型潛水泵由于采用浮球式液位計(jì)，受限于液位計(jì)精度問(wèn)題，水泵動(dòng)作水位較設(shè)計(jì)水位偏離較大。

6結(jié)論

試驗(yàn)中選用的三種潛水泵采用不同的液位控制系統(tǒng)、不同的水泵電機(jī)冷卻系統(tǒng)，試驗(yàn)結(jié)果顯示三種設(shè)備均能在設(shè)定情況下有效動(dòng)作，但是隨著控制系統(tǒng)的精度提升，設(shè)備的動(dòng)作靈敏程度也逐步增強(qiáng)。另外，由于C型水泵不具備自冷卻系統(tǒng)，在試驗(yàn)過(guò)程低液位運(yùn)行的情況下，水泵出現(xiàn)了發(fā)熱較為嚴(yán)重的情況。綜上，建議在盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)置式泵房中選用控制系統(tǒng)精度高，水泵具備自冷卻系統(tǒng)的設(shè)備。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王暉，李大勇，等地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工三維數(shù)字模擬分析[J]地下空間與工程學(xué)報(bào)，2011(7).

[2]朱瑤宏內(nèi)置式泵房在城市軌道交通工程中的創(chuàng)新應(yīng)用[J]城市軌道交通研究，2018(8).

作者：崔家琪 單位：廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司