一體化預制智能泵站

      1.1 一般規(guī)定

      1.1.1 預制泵站的總體布置要求和站址應根據(jù)地質(zhì)條件、工程設計以及泵站運行等，經(jīng)技術經(jīng)濟比較確定。

      1.1.2 預制泵站布置應符合《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB50069的規(guī)定，并應符合下列規(guī)定：

           1 滿足機電設備布置、安裝、運行和檢修要求；

           2 滿足結(jié)構(gòu)布置要求；

           3 滿足通風、采暖和采光要求，并符合防潮、防火、防噪聲、節(jié)能、勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生等技術規(guī)定；

           4 滿足交通運輸要求；

           5 做到布置美觀，且與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

      1.1.3 預制泵站底板高程應根據(jù)水泵安裝高程和進水流道布置或管道安裝要求等因素，并結(jié)合預制泵站所處的地形、地質(zhì)條件綜合確定。

      1.1.4 安裝在預制泵站內(nèi)水泵四周的輔助設備、電氣設備及管道、電纜道等，其布置應避免交叉干擾。

      1.1.5 預制泵站運行過程中的噪聲應符合現(xiàn)行國家標準《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設計規(guī)范》GB/T50087的規(guī)定。

      1.1.6 預制泵站的耐火等級不應低于二級。預制泵站附近應設消防設施，并應符合現(xiàn)行國家標準《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016和國家現(xiàn)行標準《水利水電工程設計防火規(guī)范》SL 329的規(guī)定。

      1.1.7 預制泵站的設計應符合《泵站設計規(guī)范》GB50265的規(guī)定。

      1.1.8 預制泵站所配水泵采用自耦式濕式安裝，水泵間和進水井集成在同一個井筒內(nèi)，宜帶內(nèi)部維修平臺和地面控制面板。

      1.1.9 預制泵站設計應考慮混合污水溢流排放的后果，泵站內(nèi)外的噪音、振動和臭氣，發(fā)生故障的后果，視覺影響等對環(huán)境的影響。

      1.1.10 預制泵站結(jié)構(gòu)設計應考慮結(jié)構(gòu)抗浮、承載能力及土壤的化學屬性、建筑結(jié)構(gòu)和入水管、出水管以及其他裝置之間可能的沉降差異。

      1.2 泵站設計

      1.2.1 一體化預制泵站的的形式應根據(jù)設置的地理位置，地形條件和地質(zhì)情況等因素綜合選用。

      1.2.2 泵站場地應具備必要的交通條件、施工吊裝作業(yè)條件。

      1.2.3 預制泵站設計應根據(jù)工程所在地相應管網(wǎng)建設規(guī)劃，結(jié)合給水、排水工程規(guī)模、近、遠期建設情況，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后確定。

      1.2.4 泵站宜按近遠期規(guī)劃相結(jié)合原則，確定適宜的工程規(guī)模。

      1.2.5 泵站平面布置應符合下列規(guī)定：

          1 潛水自耦式安裝的水泵，其平面布置可不考慮水泵維修空間，只滿足水泵安裝和水力流態(tài)要求；

          2 干式安裝的水泵，平面布置應需考慮水泵安裝和水泵吸水管流態(tài)要求；

          3 水泵配套風冷電機時，泵站平面布置還應滿足水泵的散熱要求；

          4 模塊化濕井泵站平面尺寸和布置應滿足水泵和格柵等主要設備安裝、提升和日常運行要求；

          5 模塊化集成泵站濕井平面尺寸要滿足水泵吸水管流態(tài)要求和格柵安裝、提升和日常運行要求；

          6 模塊化集成泵站干井平面尺寸要滿足水泵和控制柜安裝、散熱、維修和日常運行要求；

          7 模塊化集成泵站應在干井內(nèi)設置集水坑和排水泵，用于排除井內(nèi)積水；

          8 控制柜可安裝在泵站干井內(nèi)或地面上，如果安裝在干井內(nèi)，應考慮通風、散熱和除濕；

          9 當泵站采用多個井筒組合時，平面布置應滿足泵站整體安裝和運行的要求，各個井筒內(nèi)宜安裝相同型號和數(shù)量的水泵。

      1.2.6 泵站設計應對泵站結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)、配套設備的選型，泵站的平面布置，泵站豎向布置和泵站配套儀表、電氣和控制設備等分別進行設計。

      1.2.7 泵站水泵選型應與流量要求相匹配，宜采用統(tǒng)一的泵型。

      1.2.8 單臺水泵功率較大時，宜采用軟啟動或變頻啟動，泵站流量和揚程變化較大時可采用變頻調(diào)速裝置。

      1.2.9 對于排水泵站，宜設置潛水離心泵，雨水泵站，可不設置備用泵。

      1.2.10 濕式安裝的潛水泵，水泵宜配套電機冷卻系統(tǒng)，干式安裝的水泵，可采用IP54或以上水冷或風冷電機。

      1.2.11 對于采用重力管網(wǎng)的泵站宜采用液位自動控制，采用壓力管網(wǎng)的泵站宜采用壓力自動控制。所有泵站都應具備手動控制、自動控制和遠程控制功能，并應具備自由切換控制方式的功能。

      1.2.12 采用液位控制水泵自動開停時，泵池內(nèi)最 高液位和最 低液位之間的有效容積應根據(jù)水泵每小時啟停次數(shù)確定，可采用(3.2.12-1)式計算：

            式中： VEff——泵站有效容積（m）

            Qp——泵站最 大一臺泵的泵送流量（m/h）

            Zmax——水泵每小時最 大啟停次數(shù)。

            當利用集水池的進水流量和每臺水泵抽水之間的規(guī)律推算時，可采用(5.2.12-2)式計算有效容積：

            Vmin=TminQ/4 (5.2.12-2)

            式中 Vmin——集水池最小有效容積（m）

            Tmin——水泵最小工作周期（s）

            Q——水泵流量（m/s）

      1.2.13泵站豎向高程設計應符合下列規(guī)定：

             1 泵站最 高和最 低水位之間的有效高度，由泵站有效容積和平面尺寸確定；

             2 泵站最 低水位到泵坑底部的距離應大于配套水泵最小停泵高度；

             3 多井筒設計的并聯(lián)泵站宜采用相同的最 高和最 低水位；

             4 雨水泵站和合流污水泵站集水池的設計最 高水位，應與進水管管頂相平。當設計進水管道為壓力管時，集水池的設計最 高水位可高于進水管管頂；

             5 污水泵站集水池的設計最 高水位，應按進水管充滿度計算。

      1.3 荷載及穩(wěn)定分析

      1.3.1 用于預制泵站穩(wěn)定分析的荷載應包括：自重、靜水壓力、揚壓力、土壓力、泥沙壓力、波浪壓力、地震作用及其它荷載等。其計算應遵守下列規(guī)定：

           1 自重包括泵站結(jié)構(gòu)自重、填料重量和永 久設備重量；

           2 靜水壓力應根據(jù)各種運行水位計算。對于多泥沙河流，應計及含沙量對水的重度的影響；

           3 揚壓力應包括浮托力和滲透壓力。滲透壓力應根據(jù)地基類別，各種運行情況下的水位組合條件，泵站基礎底部防滲、排水設施的布置情況等因素計算確定。對于土基，宜采用改進阻力系數(shù)法計算；對巖基，宜采用直線分布法計算；

           4 土壓力應根據(jù)地基條件、回填土性質(zhì)、擋土高度、填土內(nèi)的地下水位、泵站結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的變形情況等因素，按主動土壓力或靜止土壓力計算。計算時應計及填土頂面坡角及超載作用；

           5 淤沙壓力應根據(jù)泵站位置、泥沙可能淤積的情況計算確定；

           6 風壓力應根據(jù)當?shù)貧庀笈_站提供的風向、風速和泵站受風面積等計算確定。計算風壓力時應考慮泵站周圍地形、地貌及附近建筑物的影響；

           7 其他荷載可根據(jù)工程實際情況確定。

      1.3.2 預制泵站可能同時受各種荷載進行組合作用。用于泵站穩(wěn)定分析的荷載組合應按表3.3.2的規(guī)定，必要時還應考慮其它可能的不利組合。

表3.3.2 　荷載組合表

      1.3.3 各種荷載組合情況下的泵站基礎底面應力應不大于泵站地基承載力。

土基上泵站基礎底面應力不均勻系數(shù)的計算值不應大于本規(guī)程附錄A表A.0.1規(guī)定的值。

巖基上泵站基礎底面應力不均勻系數(shù)可不控制，但在非地震情況下基礎底面邊沿的最小應力應不小于零，在地震情況下基礎底面邊沿的最小應力應不小于-100kPa。

      1.4 荷載與揚程計算

      1.4.1 設計泵站時應將可能同時作用的各種荷載進行組合。

      1.4.2 泵站沿基礎底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)應按(5.4.2-1)式或(5.4.2-2)式計算：

              Kc=fΣG/ΣH　 (5.4.2-1)

              Kc=f′ΣG+C0A/ΣH　 (5.4.2-2)

              式中　Kc——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；

              ΣG——作用于泵站基礎底面以上的全部豎向荷載（包括泵站基礎底面上的揚壓力在內(nèi)，kN）；

              ΣH——作用于泵站基礎底面以上的全部水平向荷載(kN)；

              A——泵站基礎底面積(m)；

              f——泵站基礎底面與地基之間的摩擦系數(shù)，可按試驗資料確定；當無試驗資料時，可按本標準附錄A表A.0.2規(guī)定值采用；

              f′——泵站基礎底面與地基之間摩擦角Φ0的正切值，即f'=tgΦ0；

              C0——泵站基礎底面與地基之間的單位面積粘結(jié)力(kPa)。

              對于土基，Φ0、C0值可根據(jù)室內(nèi)抗剪試驗資料，按本標準附錄A表A.0.3的規(guī)定采用；對于巖基，Φ0、C0值可根據(jù)野外和室內(nèi)抗剪試驗資料，采用野外試驗峰值的小值平均值或野外和室內(nèi)試驗峰值的小值平均值。

              當泵站受雙向水平力作用時，應核算其沿協(xié)力方向的抗滑穩(wěn)定性。

              當泵站地基特力層為較深厚的軟弱土層，且其上豎向作用荷載較大時，尚應核算泵站連同地基的部分土體沿深層滑動的抗滑穩(wěn)定性。

              對于巖基，若有不利于泵站抗滑穩(wěn)定的緩傾角軟弱夾層或斷裂面存在時，尚應核算泵站可能組合滑裂面滑動的抗滑穩(wěn)定性。

      1.4.3　預制泵站基礎底面應力應根據(jù)泵站結(jié)構(gòu)布置和受力情況等因素計算確定。

           1　對于矩形或圓形基礎，當單向受力時，應按(5.4.3-1)式計算：

              Pmaxmin=ΣG/A±ΣM/W?。?.3.4-1)

              式中：Pmaxmin——泵站基礎底面應力的最 大值或最 小值(kPa)；

              ΣM——作用于泵站基礎底面以上的全部豎向和水平向荷載對于基礎底面垂直水流向的形心軸的力矩 (kN·m)；

              W——泵站基礎底面對于該底面垂直水流向的形心軸的截面矩(m)。

           2　對于矩形或圓形基礎，當雙向受力時，應按(5.4.3-2)式計算：

              Pmaxmin=ΣG/A±ΣMx/Wx±ΣMy/Wy　 （3.4.3-2)

              式中：ΣMx、ΣMy——作用于泵站基礎底面以上的全部水平向和豎向荷載對于基礎底面形心軸x、y的力矩 (kN·m)；

              Wx、Wy——泵站基礎底面對于該底面形心軸x、y的截面矩(m)。

      1.4.4 　設計揚程應按設計流量時的集水池水位與出水管水位差和水泵管路系統(tǒng)的水頭損失以及安全水頭確定。在設計揚程下，應滿足泵站設計流量要求。

      1.4.5　平均揚程可按(5.4.5)式計算加權平均凈揚程，并計入水力損失確定；或按泵站進、出平均水位差，并計入水力損失確定。

              H=ΣHiQiti/ΣQiti　(3.4.5)

              式中　H——加權平均凈揚程(m)；

              Hi——第i時段泵站進、出水運行水位差(m)；

              Qi——第i時段泵站提水流量(m/s)；

              ti——第i時段歷時(d)。

              在平均揚程下，水泵應在高效區(qū)工作。

      1.4.6　最 高揚程應按泵站出水最 高運行水位與進水池最 低運行水位之差，并計入水力損失確定。

      1.4.7　最 低揚程應按泵站進水最 高運行水位與出水最 低運行水位之差，并計入水力損失確定。

      1.5 抗浮計算

      1.5.1 預制泵站的抗浮計算，應滿足下式要求：

（3.5.1）

              式中

              ——抗浮力；

              ——抗浮穩(wěn)定性安全系數(shù)，應按5.5.2條的規(guī)定采用；

              ——浮托力標準值，按第5.5.4條確定。

              當不滿足式（5.5.1）時，可采取井壁下端四周澆搗混凝土配重或錨桿等方法解決抗浮問題。

      1.5.2 預制泵站抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)應按(3.5.2)式計算：

              Kf=Σv / Σu　(3.5.2)

              式中：Kf——抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)；

              Σv——作用于泵房基礎底面以上的全部重力(kN)；

              Σu——作用于泵房基礎底面上的揚壓力(kN)。

      1.5.3 預制泵站抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)值，不分泵站級別和地基種別，基本荷載組合下為1.10，特殊荷載組合下為1.05。

      1.5.4 地下水對預制泵站筒體壁作用的標準值應按下列規(guī)定確定：

              1 預制泵站筒體壁上的水壓力按靜水壓力計算；

              2 水壓力標準值的相應設計水位，應根據(jù)勘察部門和水文部門提供的數(shù)據(jù)采用。對于可能出現(xiàn)的最 高和最 低水位，應綜合考慮一段時間變化及工程設計基準期可能的發(fā)展趨勢確定；

              3 水壓力標準值的相應設計水位，應根據(jù)對結(jié)構(gòu)的荷載效應確定取最 高水位或最 低水位。當取最 高水位時，相應的準永 久值系數(shù)可取平均水位與最 高水位的比值；當取最 低水位時，相應的準永 久值系數(shù)應取1.0。

              4 地下水對預制泵站筒體壁作用的壓力，應按(3.5.4)式計算：

                 Fw,k=γwhw (3.5.4)

                 式中

                 Fw,k—地下水對預制筒體壁作用的壓力標準值（kN/m2）；

                 γw—地下水的重度（kN/m3）；

                 hw—地下水設計水位至基礎底面的距離（m）。

      1.6 地基計算

      1.6.1　預制泵站選用的地基應滿足承載能力、穩(wěn)定和變形的要求。

      1.6.2　預制泵站地基應優(yōu)先選用自然地基。標準貫進擊數(shù)小于4擊的粘性土地基和標準貫進擊數(shù)小于或即是8擊的砂性土地基，不得作為自然地基。當預制泵站地基巖土的各項物理力學性能指標較差，且工程結(jié)構(gòu)又難以協(xié)調(diào)適應時，可采用人工地基。

      1.6.3　只有豎向?qū)ΨQ荷載作用時，預制泵站基礎底面均勻應力不應大于預制泵站地基特力層承載力；在豎向偏心荷載作用下，除應滿足基礎底面均勻應力不大于地基持力層承載力外，還應滿足基礎底面邊沿最 大應力不大于1.2倍地基持力層承載力的要求；在地震情況下，預制泵站地基持力層承載力可適當減少。

      1.6.4　預制泵站地基承載力應根據(jù)站址處地基原位試驗數(shù)據(jù)，按照本規(guī)程附錄B.1所列公式計算確定。

      1.6.5　當預制泵站地基持力層內(nèi)存在軟弱土層時，除應滿足持力層的承載力外，還應對軟弱夾層的承載力進行核算，經(jīng)深度修正，并應滿足(3.6.5)式要求：

                 Pc+Pz=[Rz]　(3.6.5)

                 式中：Pc——軟弱夾層頂面處的自重應力(kPa)；

                 Pz——軟弱夾層頂面處的附加應力(kPa)，可將泵站基礎底面應力簡化為豎向均布、豎向 三角形頒和水平向均布等情況，按條形或矩形基礎計算確定；

                 [Rz]——軟弱夾層的承載力(kPa)。

                 復雜地基上大型泵站地基承載力計算，應作專門論證確定。

      1.6.6　當預制泵站基礎受振動荷載影響時，其地基承載力可降低，并可按(3.6.6)式計算：

                                  [R']≤ψ[R]　(3.6.6)

                 式中：[R']——在振動荷載作用下的地基承載力(kPa)；

                 [R]——在靜荷載作用下的地基承載力(kPa)；

                 ψ——振動折減系數(shù)，可按0.8～1.0選用。高揚程機組的基礎可采用小值，低揚程機組的塊基型整體式基礎可采用大值。

      1.6.7　預制泵站地基終 極沉降量可按(3.6.7)式計算：

                 S∞=Σ(e1i-e2i)/(1+e1i)*hi (i=1,n)　(3.6.7)

                 式中：S∞——地基終 極沉降量(cm)；

                 i——土層號；

                 n——地基壓縮層范圍內(nèi)的土層數(shù)；

                 e1i、e2i——泵站基礎底面以下第i層土在均勻自重應力作用下的孔隙比和在平均自重應力、均勻附加應力共同作用下的孔隙比；

                 hi——第i層土的厚度(cm)。

                 地基壓縮層的計算深度應按計算層面處附加應力與自重應力之等于0.1∽0.2（堅實地基取大值，軟土地基取小值）的條件確定。當其下尚有壓縮性較大的土層時，地基壓縮層的計算深度應計至該土層的底面。

      1.6.8　預制泵站地基沉降量和沉降差，應根據(jù)工程具體情況分析確定，滿足泵站結(jié)構(gòu)安全和不影響泵房內(nèi)機組的正常運行。

      1.6.9　預制泵站的地基處理方案應綜合考慮地基土質(zhì)、泵站結(jié)構(gòu)特點、施工條件和運行要求等因素，宜按本規(guī)程附錄B表B.2，經(jīng)技術經(jīng)濟比較確定。換土墊層、樁基礎、沉井基礎、振沖砂（碎石）樁和強夯等常用地基處理設計應符合國家現(xiàn)行標準《建筑地基處理技術規(guī)范》JGJ 79、《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ 94、《既有建筑地基基礎加固技術規(guī)范》JGJ 123的有關規(guī)定。

      1.7 構(gòu)造

      1.7.1 預制泵站鋼筋混凝土的施工中，混凝土的水泥用量應滿足設計要求，且不宜低于200kg/m。

      1.7.2 預制泵站筒體堅固，纖維纏繞玻璃鋼的強度，應完全抵抗腐蝕、撕裂和其他破壞力，并永 久防水。

      1.7.3 預制泵站外部材質(zhì)應力和荷載應采用FEA進行計算，有限元模型采用軸對稱模型，外壓力作用于泵站的圓柱周面，大小等效于水壓的1.6倍。

      1.7.4 泵站頂蓋結(jié)構(gòu)設計應根據(jù)泵站埋設的位置確定，頂蓋結(jié)構(gòu)強度應能承受頂部最 大荷載。

      1.7.5 埋設在道路上的泵站，頂蓋高度應與周圍地坪齊平，并根據(jù)道路荷載來復核頂蓋強度，泵站井筒側(cè)壁不應承受道路荷載。

      1.7.6 預制泵站采用自清潔底部設計，減少泵站沉積。