1、浅谈泵站设计中的泵房设计摘要：泵房是一个泵站的重要组成部分，相当于是泵站的心脏，它的设计合理与否直接关系到整个给排水系统能否正常运行。泵房设计是项技术性很强的工作，既要考虑到当地的地质、水质等因素，还要考虑到建筑物的实际布局状况，同时还要符合各种技术性的规范，一个合理的泵房是整个泵站高效运转的保证。 关键词：泵站；泵房设计；防渗排水；稳定性 中图分类号： TV675 文献标识码： A 前言 泵房作为取水构筑物或送水构筑物，由于工艺处理水或净化水的需要，一般处于河边或江边，地下水位较高。 泵房，顾名思义是指安置水泵的场所，泵房是给排水系统的重要组成部分，是整个给排水系统运转的重要环节。一般情况下
2、，在建筑物方案的设计阶段，给排水专业就要参与进来，并结合建筑物的自身特点，提出相应的给排水设计方案，结合当地供水的实际情况，根据项目运转周期，与建筑专业相协调，从而建立合理的、与建筑物相适应的给排水系统。 一. 泵房位置的选择 在给排水系统设置中，泵房位置的选择及其重要，泵房是设置在建筑物内还是设置在建筑物外，是单独设置还是集中设置，这是设置泵房需要考虑的基本问题。合理地设置泵站的泵房，不经能够提升建筑物的品质，而且有利于开发商节省大量设备基建投资及日后的维护管理费用。一般来说，在单栋建筑物中，泵房往往设置在最下层，这样主要是考虑到经济方面的原因，泵房安置在建筑物内，管线短，对总体影响小。由于
3、水泵质量层参不齐，泵房的噪音对居民生活质量造成很大影响，容易遭到居民的投诉，因此，某些地方出台了严禁泵房设置在建筑物内的政策，例如，上海市住宅设计标准(DGJ08202001)第 6.1.7 条规定：水泵房不应设在住宅建筑内。这类政策的出台，解决了噪音扰民的问题，但是在有些情况下，这样的规定造成了很大困难：首先，在商住楼的情况下，住宅设置在商场上面，水泵房安放在建筑物内，泵房噪音在经过商场的缓冲后，到达居住区后并不会对居民造成多大影响，这时，泵房安放在建筑物内还是可行的；其次，对于高层建筑，由于水泵出水压力很大，也需要放在建筑物内。在多栋建筑物中，每栋建筑物都设置单独的泵房，显然不太现实，这样
4、不仅需要增加大量投资，而且设备的维护管理费用也大大提高，在这种情况下，一般考虑设置集中泵房。集中泵房的设计在一些地区有具体的参考标准，同时要根据建筑物的具体情况制定设计方案。 二.水池进、出、溢流水管的设计 建筑给水排水设计规范GB50015-20032009 年版（以下简称“水规” ）中 3.2.4B 条：生活饮用水水池（箱）的进水管口的最低点高出溢流边缘的空气间隙应等于进水管管径，但不应小于 25mm，最大可不大于150mm。另 3.2.4C 条：从生活饮用水管网向消防、中水和雨水回用水等其他用水的贮水池（箱）补水量，其进水管口最低点高出溢流边缘的空气间隙不应小于 150mm。因此，往往有
5、设计中只考虑了 3.2.4B 条的规定，将消防水池的进水管设在溢流水位上一倍管径处。此条条文考虑到消防、中水和雨水回用水等用途的水池因为池内水质低于生活饮用水，并且池内水往往不能定期清洗或循环水池内的贮水，会形成死水及滋生细菌。因此消防水池的进水管管径虽为 50100mm，但与溢流边缘的空气间隙仍按不少于 150mm 设置。水池的出水管应尽量布置在进水管的最远点，应运用进、出口的位置来使水池内的水能达到最有利的循环，否则应采取防止短路的措施。 溢流管上不得设置阀门，出口处应设防虫网格，并且应采取间接排水。水池吸水槽、通气管、人孔的设置 一般钢筋混凝土水池均设置吸水槽（井） ，吸水槽（井）多为埋
6、地式（即吸水槽比水池底板埋深 0.81.0m） 。吸水槽（井）的有效容积应按最大一台水泵的 3min 的设计流量计算。并且吸水槽（井）的尺寸应满足水泵的吸水管的安装要求。通气管在生活水池和消防水池中也是常常被忽略设计的部分。通气管的管径应由最大进水量或最大出水量求得最大通气量，按最大通气量求通气管的管径和数量（一般不少于 2 根） 。通气管的未端应设置防虫网格。水池顶部应设置人孔，人孔附近应设置爬梯，并且人孔设置的位置应尽量靠近水池进水浮球阀的位置，以便以维修水池进水阀。 三.泵的配管设计 3.1 在充分满足管道柔性的前提下，设计时应使出入口管道最短，且进出口管对管道的作用力和力矩应符合制造厂
7、或 APIStd610 要求。在石油化工装置中，泵的入口工艺流程一般为切断阀过滤器低点排液泵端；泵的出口工艺流程一般为泵端压力表止回阀排液阀切断阀。若因泵的操作介质特性要求对泵的管线进行吹扫时，可在泵入口切断阀后和泵出口切断阀后加固定吹扫，若吹扫线易腐蚀，为方便检修，查找问题，因此，在敷设管线时，可放置在管沟内或在条件允许的情况下走框架进行汇总敷设。 3.2 泵吸入管道的设计应防止泵产生汽蚀现象，高温介质均需对其进行热应力计算，使对管嘴的力和力矩不得超过管嘴允许值。入口切断阀一般用闸阀或其他阻力比较小的阀门。当入口管道尺寸比泵管嘴大一级时，切断阀与管道尺寸相同，当管道尺寸比泵管嘴大二级以上时，
8、切断阀比管道尺寸小一级。 3.3 对于水平吸入的离心泵，当泵进口有变径时，偏心异径管与泵的进口间宜设置一段直管段。当管道从下向上进泵时，应采用顶平安装；当管道从上向下进泵时，宜采用顶平安装，并在低点设置放净；但输送含有固体介质或泵液时，水平管的上偏心并经管应底平安装。 3.4 泵的出口管线上的变径管应靠近泵的出口。出口切断阀最好设在易接近电动机按钮操作柱的位置。离心泵出口切断阀直径可与管道相同，也可比管道直径小，但不得小于泵管嘴直径，视具体情况而定。一般泵出口管道与泵管嘴直径相同或大一级时，切断阀直径与管道直径相同；当大于管嘴直径二级时，切断阀直径比泵管嘴大一级。 四. 关于泵房防渗排水的布置
9、 防渗排水布置应根据站址地层物质条件和泵站扬程等相关因素，结合泵房、两岸联接构造和出、进水构件的布置，设置整套的防止渗水、排水系统。当泵房地基基地防渗长度不足时，要使用钢筋混凝土铺盖水池水池底板。在铺盖时要注意设久变形缝，缝距要保持在 20m 以内，丙炔要与泵房底板永久变形缝错开布置。松砂或砂壤土地基上的防渗设施适合利用铺盖和齿墙、板桩（或截水墙）相结合的布置形式。板桩（或截水墙）宜布置在泵房底板上游端（出水侧）的齿墙下。在地震区的粉砂地基上，泵房底板下的板桩（或截水墙）布置宜构成四周封闭的形式。前池、 进水池底板上可以依据排水需要设置适量的排水孔。在渗流出口处必须设置级配良好的排水反滤层。当
10、地基持力层为较薄的砂性土层或砂砾石层，其下有相对不透水层时，可在泵房底板的上游端（出水侧）设置截水槽或短板桩。截水槽或短板桩嵌入不透水层的深度应该大于等于 1.0m。在渗流出口处应设置排水反滤层。当下卧层为相对透水层时，应验算覆盖层抗渗、抗浮性。必要时，前池、进水池可设置深入相对透水层的排水减压井。岩基上泵房可以依据防渗需要在底板上游端（出水侧）的齿墙下设置灌浆帷幕，其后应设置排水设施。高扬程泵站的泵房可依据需要在其上游侧（出水侧）岸坡上设置通畅的自然排水沟和可靠的护坡措施。所有顺水流向永久变形缝（包括沉降缝、伸缩缝）的水下缝段，应埋设不少于一道材质耐久、性能可靠的止水片（带） 。侧向防渗排水
11、布置应根据泵站扬程，岸、翼墙后土质及地下水位不等等情况整体分析结果，并应与泵站正向防渗排水布置相适当。具有双向扬程的灌排结合泵站， 其防渗排水布置应以扬程较大的一向为主， 合理选择双向布置形式。 五.关于泵房的稳定性分析及 泵房内排水的设计 泵房的稳定性分析可采取一个典型的机组段或一个连段作为计算单元。分析泵房稳定性应考虑的荷载因素主要有：自重、静水压力、扬压力、土压力、泥沙压力、波浪压力、地震作用及其它荷载等。它的计算方法应遵循下列规定：自重包括泵房结构自重、填料重量和永久设备重量；静水压力应根据各种水位运行计算。对于泥沙多的河流，应考虑单位水沙含量对水容重的影响；扬压力应包括浮托力和渗透压
12、力。渗透压力应根据地基类别，各种运行情况下的水位组合条件，泵房的基础底部防渗、 排水设施的布置等相关状况的计算确定。 对于土基，适合利用改进阻力系数计算法；对岩基，适合利用直线分布计算法。土压力应根据地基情况、回填土性质、泵房结构产生的可能变形等相关因素，按主动土压力或静止土压力计算；计算时应计及填土面上的超载作用；泥沙压力应根据泵房位置、泥沙可能淤积的情况经过计算来确定；波浪压力可采用官厅一鹤地水库公式或莆田试验站公式计算来确定；在设计水位时，风速适合利用相应时期多年平均最大风速的 1.5 至 2.0 倍；在洪（涝）水位时，风速适合利用相应埋藏多年平均最大风速；地震作用可按国家标准水工建筑物
13、抗震设计规范中的相关标准计算确定。其它荷载可依据工程实际情况确定。水泵房内应设排水设施，尽量考虑能直接靠重力排至室外排水管网。若为地下室水泵房或室外排水管网标高低于泵房排出管标高时应设置污水提升设备。水泵房内常用的排水设施是排水沟加集水井，经潜污泵提升排至室外排水管网。泵房内排水沟应设于经常易溢水、滴水、溅水的地方，且排水沟上应说明铺设可过水格栅。集水井中潜污泵的选择应该根据水池溢流量、泄流量与排入集水井的其他排水量中现在最大者。潜污泵应该设置一用一备，并设置两台泵同时启动的信号水位，以防止水池进水阀损坏时溢流量远大于设计的溢流量，以免造成水泵房被淹。集水井的有效容积应按最大一台潜污泵的 5m
14、in 的出水量计算，且潜水泵每小时启动次数不宜大于 6 次。 常见的民用建筑或普通工业建筑的生活泵房和消防泵房在设计中还有很多容易被忽视的问题，如：外网水池进水管上设置的阀门应采用杠杆式浮球阀或液压式水位控制阀等自动水位控制阀，并不得少于两个；生活贮水池应设置独立结构；水泵吸水管穿水池池壁时应采用柔性防水套管等。 总结：泵房在整个泵站中占有举足轻重的位置，做好泵房设计工作是做好整个泵站设计工作的基础。本文首先对泵房的位置选择和泵房本身设置布局进行了分析，并对泵房的防渗排水布置进行了介绍，最后探讨了确保泵房稳定性所应遵守的规范。 参考文献 1刘建军. 泵站设计中的节能措施J. 兰州工业高等专科学校学报,2004,03:39-41. 3姜凤英,王喜茂. 给排水泵站设计中设备选型问题J. 中国市政工程,1995,04:50-52. 2国家标准. 谈泵房设计中要注意的几个问题要点北京: 中国建筑工业出版社, 2002
