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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(mǎn)足內(nèi)置式泵房設(shè)置條件的設(shè)備配置方案,開(kāi)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(kāi)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(jiàn)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(kāi)泵水位、2#開(kāi)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(jiàn)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(kāi)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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)】
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[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