CN106437842B - 地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站 - Google Patents

地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站，所述排水泵站包括有上游排水沟、上游截水槽、导流隔墙、格栅、控制闸门、泄压消能池、隔墙配水孔、集水池、排水泵、检修平台、溢流水槽、下游排水沟、压力排水管、管道夹层、废水泵房地面层、设备运输通道、水泵吊装孔、控制台、控制柜、人孔、吊装孔、泵房检修工具间。本发明效果是该排水泵站针对地铁过海区间排水型隧道的排水量大、区间长、埋深深的特点，实现了辅助排水泵站与转输泵站的结合，并具有可停泵维护的优点，自动化程度高，减少土建投资及施工难度，提高运营排水安全可靠性。

Description

地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站
技术领域
本发明涉及一种地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站，特别是在不增加土建集水池容积前提下，通过自动控制实现工作模式切换，可停泵维护。适用于地铁过海区间排水型隧道的排水量大，区间长、埋深深等特点，提高运营排水的经济性和可靠性。
背景技术
随着青岛、厦门等临海多岛城市的轨道交通快速发展，越来越多的轨道交通线路要穿越海湾将市内岛屿经济体区域联系起来，这就需要修建众多海底隧道。海底隧道的水位一般较高，隧道受水压力较大。故海底隧道的防水多采用半包防水，使水压力减小，结构受力减小，但导致隧道排水量大且持续。以目前已投入运营的某公路海底隧道为例，结构采用半包防水排水型隧道，日常运营排水量达约4000m3/d。某在设计阶段地铁过海隧道结构专业所提供排水量资料，结构排水量约3600m3/d。同时，地铁海底隧道长度长，埋深深，隧道全长均在8公里左右，海底最深处距地面高差达80m左右，如由海底设泵站一次性提升排出室外，水泵扬程将达到120多米，水泵难于实现，且扬程过高扬水管承压过大极易发生水锤事故。因此需探索采用其他可行、可靠且更为经济的泵站设置方案。
为减少水泵扬程，目前投入运行的胶州湾跨海隧道采用二级泵站提升。在海底隧道最低点设置主泵站，在主泵站两侧设置转输泵站。但两侧转输泵站的上游隧道来水完全截留至该转输泵站中，无法实现转输泵站的停泵维护，当转输泵站出现故障，上游结构排水无法及时排除。其他设计方案中，为满足转输泵站的停泵维护，需加大转输泵站集水池容积，将集水池内分隔为两个互为备用的部分，该方案增大土建投资费用及施工难度，且分隔出的多余容积日常得不到有效利用，造成资源浪费。目前，专门针对地铁过海区间排水型隧道辅助兼转输排水泵站的优化设计尚属空白没有先例。因此，亟待研发一种可行、可靠、经济的辅助兼转输排水泵站，对地铁地下过海区间的建设及运营具有重要的价值和意义。
发明内容
针对现有技术空白，本发明的目的是提供一种地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站，该泵站既可接收上游隧道结构重力排水，同时对下游泵站来水做转输提升，又可不接收上游隧道结构重力排水，使上游排水超越该泵站直接排至下游，满足该泵站的停泵检修与维护。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站，其中：所述排水泵站包括有上游排水沟、上游截水槽、导流隔墙、格栅、控制闸门、泄压消能池、隔墙配水孔、集水池、排水泵、检修平台、溢流水槽、下游排水沟、压力排水管、管道夹层、废水泵房地面层、设备运输通道、水泵吊装孔、控制台、控制柜、人孔、吊装孔、泵房检修工具间。
所述地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站包括上下两层，下层的上游排水沟连接接入上游截水槽，上游截水槽内设置有导流隔墙、格栅和控制闸门，通过控制闸门连接泄压消能池及溢流水槽，泄压消能池通过隔墙配水孔连通集水池，泵站集水池内设排水泵；在集水池周边距池底不大于3m距池顶不小于2m高度设置方便检修维护的检修平台，溢流水槽依次连通下游排水沟、下游排水泵站，下游排水泵站的压力排水管通过泵站设在下层上游截水槽和溢流水槽之间的管道夹层连通接入泄压消能池。
所述地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站的上层为地面层，在所述集水池上方的废水泵房地面层内设置高出地面层0.7m的控制台，在控制台上放置控制柜，在废水泵房地面层地面上对应下层排水泵位置设置水泵吊装孔，在管道夹层上方地面层设置设备运输通道，废水泵房地面层旁设置泵房检修工具间，废水泵房地面层、设备运输通道及泵房检修工具间设置通至集水池及检修平台的人孔和吊装孔。
本发明的效果是通过地铁过海区间排水型隧道泵站的合理布置，在适当位置采用该辅助兼转输排水泵站，减少海底主排水泵站水泵扬程和压力排水管道内压力，且可通过上游结构排水的超越排放，实现在不增加集水池容积及水泵数量前提下，对该泵站进行停泵维护。填补了针对地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站的空白。
同样以某在建地铁排水型隧道过海区间为例，采用该发明辅助兼转输排水泵站较不采用仅设海底排水泵站直接排出室外作比较，海底排水泵扬程可减少40m，压力排水管网系统中承受最大压力降低约0.2MPa，大大减少管道渗漏及水锤爆管危险。采用该发明辅助兼转输排水泵站较采用普通排水泵站作为转输泵站比较如下：
采用该发明辅助兼转输排水泵站与普通排水泵站对比
经对比可见，本发明自动化程度高，降低土建投资及施工难度、降低运营排水管网压力，提高运营维护可靠性，对地铁过海区间排水型隧道适用性强，有很好的推广前景。
附图说明
图1为本发明泵站下层平面示意图；
图2为本发明泵站上层平面示意图。
图中：
1、上游排水沟 2、上游截水槽 3、导流隔墙 4、格栅 5、控制闸门
6、泄压消能池 7、配水孔 8、集水池 9、潜污排水泵 10、检修平台
11、溢流水槽 12、下游排水沟 13、压力排水管 14、管道夹层
15、废水泵房地面层 16、设备运输通道 17、水泵吊装孔 18、控制台
19、控制柜 20、人孔 21、吊装孔 22、泵房检修工具间
具体实施方式
结合附图对本发明的地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站结构进一步说明。
如图1、图2所示，本发明的地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站结构是包括有上游排水沟1、上游截水槽2、导流隔墙3、格栅4、控制闸门5、泄压消能池6、配水孔7、集水池8、潜污排水泵9、检修平台10、溢流水槽11、下游排水沟12、压力排水管13、管道夹层14、废水泵房地面层15、设备运输通道16、水泵吊装孔17、控制台18、控制柜19、人孔20、吊装孔21、泵房检修工具间22和其他配套管道附件等组成。
所述地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站包括上下两层，下层的上游排水沟1连接接入上游截水槽2，上游截水槽2内设置有导流隔墙3、格栅4和控制闸门5，通过控制闸门5连接泄压消能池6及溢流水槽11，泄压消能池6通过隔墙配水孔7连通集水池8，泵站集水池8内设排水泵9；在集水池8周边距池底不大于3m距池顶不小于2m高度设置方便检修维护的检修平台10，溢流水槽11依次连通下游排水沟12、下游排水泵站，下游排水泵站的压力排水管13通过泵站设在下层上游截水槽2和溢流水槽11之间的管道夹层14连通接入泄压消能池6。
所述地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站的上层为地面层，在所述集水池8上方的废水泵房地面层15内设置高出地面层0.7m的控制台18，在控制台18上放置控制柜19，在废水泵房地面层15地面上对应下层排水泵9位置设置水泵吊装孔17，在管道夹层14上方地面层设置设备运输通道16，废水泵房地面层15旁设置泵房检修工具间22，废水泵房地面层15、设备运输通道16及泵房检修工具间22设置通至集水池8及检修平台10的人孔20和吊装孔21。
所述上游截水槽2底标高高度小于上游排水沟1接入截水槽2处的底标高高度，且在正对上游排水沟1位置设置有防冲刷挡墙。
所述控制闸门5包括有手动控制、电动控制及远程监控的控制结构，并与设置在集水池8内的超声波液位计连接，所述超声波液位计及控制闸门5的各控制结构均与控制柜19接线连接。
所述下游排水沟12连接溢流水槽11处的底标高小于上游排水沟1连接上游截水槽2处的底标高，且大于溢流水槽11底标高；上游截水槽2底部为倾斜坡，坡度不小于0.2％，坡向排水泵房方向。
所述检修平台10外侧边缘设防护栏杆，并设有通至废水泵房地面层15、泵房检修工具间22内人孔20的爬梯和通至集水池8底的爬梯。
所述下游排水泵站压力排水管13通过管道夹层14依次穿过上游截水槽2、泄压消能池6，穿过上游截水槽2处需在槽内预埋通长球墨铸铁管，压力排水管13在上游截水槽2内的预埋管内穿过上游截水槽2。
所述泄压消能池6底设有防止水流对池底冲刷的300mm厚混凝土保护层，隔墙配水孔7设置在高于泄压消能池6底1m处，以满足配水及水泵最低水位要求。
本发明的地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站功能是这样实现的：
所述上游截水槽2底标高低于上游排水沟1底标高，且在正对上游排水沟1位置设置有防冲刷挡墙，用于收集上游结构排水。所述控制闸门5包括有手动控制、电动控制及远程监控的控制方式，且根据设置在集水池8内的液位信号进行相应启闭动作。在集水池8内设置超声波液位计，并将液位信号传至控制柜19中，当集水池8内液位达到预设的超高报警液位，传感器信号报警，并通过控制柜19中的控制模块，自动关闭泄压消能池6侧的闸门，打开溢流水槽11侧的闸门，使上游排水超越该泵站排至下游排水沟。所述的下游排水沟12底标高不超过上游排水沟1底标高，且高于溢流水槽11底标高，实现上游结构排水超越泵站排至下游。所述检修平台10外侧边缘设防护栏杆，并设有通至其上方与上层人孔20连接的爬梯和通至其下方集水池8底的爬梯。所述下游排水泵站压力排水管通过管道夹层穿过上游截水槽再穿至泄压消能池，穿过上游截水槽2处需在槽内预埋通长DN300-DN400球墨铸铁管，压力排水管13在预埋管内穿过上游截水槽2。所述泄压消能池6底设有防止水流对池底冲刷的300mm厚混凝土保护层，隔墙配水孔7孔中心距泄压消能池6底1m，以满足配水及水泵最低水位要求。所述的下游排水泵站压力排水管13由管道夹层14穿过上游截水槽2穿至泄压消能池6，使泵站具有转输提升下游泵站来水之功能。
具体实施的地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站结构包括上下两层，排水通过下层的上游排水沟1、上游截水槽2、槽内设置的导流隔墙3和格栅4、利用槽内设置的控制闸门5选择排水去向，既可排入泄压消能池6、也可排至溢流水槽11。泄压消能池6内水通过隔墙预留的配水孔7，排至泵站集水池8，利用池内排水泵9，提升排至室外。在集水池8周边适当高度设置检修平台10方便检修维护。溢流水槽11内水溢流排至下游排水沟12，排至下游排水泵站。下游排水泵站压力排水管13由管道夹层14将下游排水泵站水提升排入该泵站泄压消能池6内。上层为地面层，在集水池8上方为废水泵房地面层15，在泵房内设置高出地面0.7m的控制台18并在其上放置控制柜19，防止泵房内积水对控制柜造成影响，在泵房地面上设置水泵吊装孔17，用于下方水泵的吊装，在管道夹层14上方地面设置设备运输通道16，废水泵房地面层15旁设置泵房检修工具间22用于存放设备备件及工具，上层地面设置通至下层的人孔20和吊装孔21，方便人员及材料设备的运输安装。
平时运行时，可关闭溢流水槽11侧闸门，打开泄压消能池6侧闸门，使上游结构排水排至该泵站集水池8内，通过水泵提升，同时下游泵站扬水管13可由管道夹层14将下游排水泵站水提升排入该泵站泄压消能池6内，该泵站作为下游排水泵站转输泵站。在该泵站需停泵维护时，可通过现场手动或自动控制闸门5启闭，可打开溢流水槽11侧闸门，关闭泄压消能池6侧闸门，同时关闭下游排水泵站压力排水管13上的阀门，使水不排至该泵站内，上游结构排水由溢流水槽11溢流排至下游排水沟12排至下游泵站集水池，待完成该泵站的维护工作后再行启用。
以上所述，仅是本发明的一种实施例而已，并非对本发明的技术内容作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均认为属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站，其特征是：所述排水泵站包括有上游排水沟(1)、上游截水槽(2)、导流隔墙(3)、格栅(4)、控制闸门(5)、泄压消能池(6)、隔墙配水孔(7)、集水池(8)、排水泵(9)、检修平台(10)、溢流水槽(11)、下游排水沟(12)、压力排水管(13)、管道夹层(14)、废水泵房地面层(15)、设备运输通道(16)、水泵吊装孔(17)、控制台(18)、控制柜(19)、人孔(20)、吊装孔(21)、泵房检修工具间(22)；
所述地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站包括上下两层，下层的上游排水沟(1)连接接入上游截水槽(2)，上游截水槽(2)内设置有导流隔墙(3)、格栅(4)和控制闸门(5)，通过控制闸门(5)连接泄压消能池(6)及溢流水槽(11)，泄压消能池(6)通过隔墙配水孔(7)连通集水池(8)，泵站集水池(8)内设排水泵(9)；在集水池(8)周边距池底不大于3m距池顶不小于2m高度设置方便检修维护的检修平台(10)，溢流水槽(11)依次连通下游排水沟(12)、下游排水泵站，下游排水泵站的压力排水管(13)通过泵站设在下层上游截水槽(2)和溢流水槽(11)之间的管道夹层(14)连通接入泄压消能池(6)；
所述地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站的上层为地面层，在所述集水池(8)上方的废水泵房地面层(15)内设置高出地面层0.7m的控制台(18)，在控制台(18)上放置控制柜(19)，在废水泵房地面层(15)地面上对应下层排水泵(9)位置设置水泵吊装孔(17)，在管道夹层(14)上方地面层设置设备运输通道(16)，废水泵房地面层(15)旁设置泵房检修工具间(22)，废水泵房地面层(15)、设备运输通道(16)及泵房检修工具间(22)设置通至集水池(8)及检修平台(10)的人孔(20)和吊装孔(21)。
2.根据权利要求1所述的地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站，其特征是：所述上游截水槽(2)底标高高度小于上游排水沟(1)接入截水槽(2)处的底标高高度，且在正对上游排水沟(1)位置设置有防冲刷挡墙。
3.根据权利要求1所述的地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站，其特征是：所述控制闸门(5)包括有手动控制、电动控制及远程监控的控制结构，并与设置在集水池(8)内的超声波液位计连接，所述超声波液位计及控制闸门(5)的各控制结构均与控制柜(19)接线连接。
4.根据权利要求1所述的地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站，其特征是：所述下游排水沟(12)连接溢流水槽(11)处的底标高小于上游排水沟(1)连接上游截水槽(2)处的底标高，且大于溢流水槽(11)底标高；上游截水槽(2)底部为倾斜坡，坡度不小于0.2％，坡向排水泵房方向。
5.根据权利要求1所述的地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站，其特征是：所述检修平台(10)外侧边缘设防护栏杆，并设有通至废水泵房地面层(15)、泵房检修工具间(22)内人孔(20)的爬梯和通至集水池(8)底的爬梯。
6.根据权利要求1所述的地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站，其特征是：所述下游排水泵站压力排水管(13)通过管道夹层(14)依次穿过上游截水槽(2)、泄压消能池(6)，穿过上游截水槽(2)处需在槽内预埋通长球墨铸铁管，压力排水管(13)在上游截水槽(2)内的预埋管内穿过上游截水槽(2)。
7.根据权利要求1所述的地铁过海区间排水型隧道的辅助兼转输排水泵站，其特征是：所述泄压消能池(6)底设有防止水流对池底冲刷的300mm厚混凝土保护层，隔墙配水孔(7)设置在高于泄压消能池(6)底1m处，以满足配水及水泵最低水位要求。
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