武漢金融港應(yīng)急排澇泵站工程關(guān)鍵技術(shù)研究

張成

摘 要 中國(guó)南方地區(qū)汛期暴雨引發(fā)城市內(nèi)澇的問題越來越突出，并引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注和政府部門的高度重視，本文結(jié)合武漢金融港應(yīng)急排澇泵站工程的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)豎井式貫流泵泵站工程的土建施工和設(shè)備安裝施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞 豎井式貫流泵;淤泥質(zhì)黏土;安裝與調(diào)試;鋼護(hù)筒;CFD優(yōu)化與模型試驗(yàn)

前言

本文結(jié)合武漢金融港應(yīng)急排澇泵站工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)泵站土建施工和設(shè)備安裝施工技術(shù)進(jìn)行探討。金融港泵站主要服務(wù)于金融港地區(qū)光谷大道干管排水系統(tǒng)及濱湖路沿線局部地塊排水，總的匯水面積約為9.2km2。金融港泵站作為金融港地區(qū)應(yīng)急排澇泵站，是金融港區(qū)域超標(biāo)漬水的排除設(shè)施，泵站選址位于秀湖南側(cè)，濱湖路以北，濱湖路規(guī)劃公交首末站以東，現(xiàn)狀秀湖明渠以西，面積約8942m2。泵站用地地勢(shì)低洼，平均地面高程約18.2～20.2m。南側(cè)濱湖路為現(xiàn)狀路，現(xiàn)狀路面高程約20.6m。金融港應(yīng)急排澇泵站設(shè)計(jì)流量為Q=40m3/s，工程內(nèi)容主要有豎井式貫流泵站1座，配套閘門5 座，濱湖路雨水截流管（d1200～d2000mm）長(zhǎng)約1.8km，沿湖綠道L=2.1km及金融港泵站北側(cè)洼地清淤等。

1總體施工思路

工程總體施工思路為以泵站主體結(jié)構(gòu)施工為主線，優(yōu)先施工泵房，管理房、閘門、管線施工穿插進(jìn)行。施工前按照交通疏解要求首先進(jìn)行場(chǎng)地圍蔽，依次進(jìn)行泵站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、支撐開挖施工、墊層、主體結(jié)構(gòu)（泵站及管道）、機(jī)電安裝、二次結(jié)構(gòu)、土方回填、道路景觀施工等，綜合管理樓、閘門在具備施工條件時(shí)適時(shí)施作[1]。

2淤泥質(zhì)黏土地質(zhì)條件下的鉆孔灌注樁施工技術(shù)

本工程范圍包括泵站主體結(jié)構(gòu)、二孔箱涵、五孔箱涵、雨水管道、閘門等的施工，地質(zhì)情況主要為淤泥、淤泥質(zhì)黏土，含水量大、流動(dòng)性強(qiáng)，基礎(chǔ)主要采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁基直徑為0.8m～1.0m，樁基共489根，工期緊任務(wù)重，樁基施工直接制約著工期，為了加快進(jìn)度，確保樁基的施工質(zhì)量，項(xiàng)目技術(shù)人員進(jìn)行了淤泥質(zhì)黏土地質(zhì)條件下鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究，確定采用長(zhǎng)鋼護(hù)筒輔助施工措施。施工要點(diǎn)如下：進(jìn)行旋挖鉆作業(yè)時(shí)，護(hù)筒的長(zhǎng)度應(yīng)穿過淤泥層，防止鉆進(jìn)時(shí)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采取12m長(zhǎng)護(hù)筒（壁厚15mm），為了保證樁徑及成樁質(zhì)量，φ800的樁用φ1000的護(hù)筒，φ1000的樁用φ1200的護(hù)筒。此方法樁基施工操作簡(jiǎn)單，施工快速，能夠確保施工質(zhì)量，且能減少對(duì)地下水的污染，大大地提高工作效率[2]。

3流道CFD優(yōu)化與模型試驗(yàn)

武漢金融港泵站采用豎井式貫流泵，單泵流量10m3/s，共4臺(tái)（一期2臺(tái)），總流量40m3/s。為保證工程的可靠性和安全性，委托了揚(yáng)州大學(xué)進(jìn)行進(jìn)出水流道CFD水力優(yōu)化和水泵裝置模型試驗(yàn)。

3.1 進(jìn)出水流道CFD優(yōu)化

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算方法的改進(jìn)，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)數(shù)值性能預(yù)測(cè)研究工具-CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）技術(shù)成為水泵水力優(yōu)化的主流，武漢金融港應(yīng)急排澇泵站工程采用CFD計(jì)算技術(shù)和模型試驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合的方法，依據(jù)實(shí)際工程控制尺寸對(duì)進(jìn)、出水流道進(jìn)行多方案的優(yōu)化比較，提出最優(yōu)方案，給出流道單線圖及斷面尺寸圖。依據(jù) CFD 計(jì)算結(jié)果對(duì)泵裝置在特征工況下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)水流道、出水流道的水力損失等定量指標(biāo)及內(nèi)部三維流線進(jìn)行分析;同時(shí)根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，對(duì)豎井貫流泵裝置的能量性能進(jìn)行定量預(yù)測(cè)，以此為水泵裝置研制提供理論依據(jù)。

以金融港應(yīng)急排澇泵站工程豎井貫流泵裝置大流量到小流量不同的工況作為優(yōu)化的基礎(chǔ)。豎井進(jìn)水流道、直管出水流道和出水涵洞在 UG 中進(jìn)行參數(shù)化建模，進(jìn)出水流道模型，如圖1和圖2所示。

通過豎井式貫流泵裝置CFD數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，優(yōu)化設(shè)計(jì)的進(jìn)水流道內(nèi)部流速均勻度較高，泵裝置整體效率較高，出水流道水力損失較小，壓力遞變均勻，水流擴(kuò)散較為合理，經(jīng)優(yōu)化的方案整體泵內(nèi)部裝置流線圖，如圖3所示。

根據(jù)豎井式貫流泵CFD計(jì)算，確定了整體泵裝置進(jìn)出水流道單線圖，如圖4所示。

3.2 水泵裝置模型試驗(yàn)

為驗(yàn)證進(jìn)出水流道CFD優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，從而更準(zhǔn)確地掌握武漢金融港應(yīng)急排澇泵站豎井貫流泵裝置的能量性能、空化性能和飛逸特性等水力性能，確保泵站安全可靠運(yùn)行并高效地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，模型試驗(yàn)于2017年11-12月在揚(yáng)州大學(xué)流體動(dòng)力工程實(shí)驗(yàn)室高精度水力機(jī)械試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行，試驗(yàn)臺(tái)為立式封閉循環(huán)系統(tǒng)。

在優(yōu)化進(jìn)、出水流道的基礎(chǔ)上，制作模型泵裝置并進(jìn)行了模型試驗(yàn)，獲得了金融港應(yīng)急排澇泵站水泵模型裝置的能量、汽蝕、飛逸特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)。武漢金融剛泵站裝置綜合性能曲線[3]。

4主水泵、主電機(jī)及齒輪箱的安裝技術(shù)

4.1 安裝前準(zhǔn)備工作

（1）機(jī)組安裝中心線及高程控制線的測(cè)放

機(jī)組安裝中心線是根據(jù)土建工程機(jī)組中心位置的控制線引至主機(jī)層，用彈線的方法，將中心線彈在主機(jī)層的地面上。

安裝高程控制線是由指定的高程基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)放到廠房機(jī)組兩側(cè)的墻壁上，每臺(tái)機(jī)組兩側(cè)各測(cè)一點(diǎn)。各部位安裝高程就以此點(diǎn)為高程標(biāo)準(zhǔn)控制點(diǎn)。

（2）預(yù)埋部位二期砼表面打糙及中心、高程的修正，基礎(chǔ)可調(diào)墊鐵的部位砼表面打平整，調(diào)整鐵放置后水平，保證底平面與砼有70%以上的接觸面，高程略偏低2mm左右。

（3）設(shè)備出廠及到工驗(yàn)收

協(xié)助監(jiān)理人進(jìn)行設(shè)備的出廠前驗(yàn)收，主設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后，配合監(jiān)理人對(duì)設(shè)備進(jìn)行開箱檢驗(yàn)。檢查運(yùn)輸過程中各項(xiàng)設(shè)備有無損傷，對(duì)照設(shè)備圖紙及裝箱單清點(diǎn)，將緊固件、密封件及裝箱部件入庫(kù)保管，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)向監(jiān)理人匯報(bào)。開箱檢查后的電機(jī)設(shè)備妥善保存，做到防雨，防潮，防盜。

（4）檢查清理

設(shè)備安裝前，根據(jù)有關(guān)規(guī)定和圖紙、資料，對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，以確定合同規(guī)定的各項(xiàng)設(shè)備是否完整和完好;各施工圖紙和所需的資料是否齊全;預(yù)留鋼鋼筋的位置和數(shù)量是否符合圖紙要求。對(duì)上述檢查如發(fā)現(xiàn)有缺件、部件的損壞等情況，書面報(bào)監(jiān)理人，并按圖紙和資料的要求進(jìn)行修復(fù)或其他處理。設(shè)備安裝前，按圖紙和資料的有關(guān)規(guī)定，對(duì)設(shè)備進(jìn)行必要的清理和保養(yǎng)。

（5）埋設(shè)件等的安裝

埋設(shè)件：相互協(xié)調(diào)，明確分工，保證不漏埋、錯(cuò)埋。埋設(shè)件滿足施工圖紙和制造廠的規(guī)定，埋實(shí)填設(shè)件外二期混凝土。

埋設(shè)件保管：對(duì)埋設(shè)件的管道、設(shè)備、零件，妥善保管，防止銹蝕和損壞，不沾有影響粘接強(qiáng)度的污物（如油脂等）。

埋設(shè)件監(jiān)護(hù)：澆筑混凝土的過程中，派專人監(jiān)護(hù)，以保證埋設(shè)件的數(shù)量和位置的準(zhǔn)確。

混凝土強(qiáng)度：基礎(chǔ)二期混凝土在未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度50%以前，不允許在機(jī)組上拆卸重件和進(jìn)行撞擊性工作;在未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以前，不放置重物，不擰緊地腳螺栓和啟動(dòng)機(jī)組。

4.2 主水泵的安裝與調(diào)試

（1）將前錐管、葉輪外殼和導(dǎo)體在泵房?jī)?nèi)組裝。

（2）將組裝件吊入機(jī)坑放在基礎(chǔ)支墩上就位，墊好調(diào)整塊，穿好地腳螺栓，調(diào)整高程水平，臨時(shí)固定。

（3）找正水泵中心線和葉輪中心線。

（4）以水泵中心線和葉輪中心線為基礎(chǔ)，找正葉輪外殼、導(dǎo)葉體的中心。

（5）將前錐管、葉輪外殼和導(dǎo)葉體的上部分打開，將導(dǎo)軸承安裝在導(dǎo)葉體內(nèi)，推力軸承安裝就位。

（6）調(diào)整并找正葉輪外殼、導(dǎo)軸承、推力軸承三者之間的同心，偏差控制在0.1mm之內(nèi)。

（7）澆注地腳螺栓二期混凝土，待達(dá)到強(qiáng)度要求后，擰緊地腳螺栓，并復(fù)查再找正，直至達(dá)到要求。

（8）將泵軸部件吊入電機(jī)坑，從填料密封孔中穿過伸入泵體內(nèi)，擱在導(dǎo)軸承及推力軸承上就位，調(diào)整軸向位置及中心。

（9）轉(zhuǎn)輪部件與泵軸部件進(jìn)行組裝，盤車測(cè)量擺度。泵體部件上半部分復(fù)位，測(cè)量葉片與外殼的間隙。

（10）水管路進(jìn)行清洗與耐壓試驗(yàn)，各接頭處不泄漏。

（11）操作、控制、保護(hù)和指示裝置進(jìn)行模擬試驗(yàn)，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。

4.3 主電機(jī)的安裝與調(diào)試

（1）主電機(jī)的安裝方法及安裝程序及其調(diào)試按照設(shè)備承包商提供的安裝說明書以及（SL317-2004）、（GBJ81-79）（水輪發(fā)電機(jī)篇）的有關(guān)規(guī)定，并在設(shè)備承包商的技術(shù)指導(dǎo)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行。

（2）主電機(jī)的安裝一般以安裝好的齒輪箱為基準(zhǔn)，調(diào)整電動(dòng)機(jī)軸與齒輪箱的同心度及軸向位置，其同軸度偏差不大于0.1mm。

（3）電動(dòng)機(jī)測(cè)溫裝置的安裝符合下列規(guī)定：

1）測(cè)溫裝置進(jìn)行檢查，其標(biāo)號(hào)一致。

2）各溫度裝飾值予以校核，并無異?，F(xiàn)象。

3）總絕緣電阻一般不小于0.5MΩ。

（4）主電機(jī)的試驗(yàn)

1）試驗(yàn)依據(jù)：試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 1992-07-01實(shí)施GB 50150-91《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》。

2）試驗(yàn)項(xiàng)目：測(cè)量繞組的絕緣電阻和吸收比;測(cè)量繞組的直流電組;檢查定子繞組的極性及其連線的正確性;定子繞組的交流耐壓試驗(yàn)。

3）主要試驗(yàn)設(shè)備：2500V絕緣電阻表、QJ44型電橋、成套交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備

4.4 齒輪箱的安裝與調(diào)試

（1）齒輪箱的安裝方法及安裝程序及其調(diào)試按照設(shè)備承包商提供的安裝說明書的有關(guān)規(guī)定，并在設(shè)備承包商的指導(dǎo)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行。

（2）齒輪箱的安裝以安裝好的水泵為基準(zhǔn)，調(diào)整齒輪箱軸與水泵軸的同軸度及軸向位置，其同軸度偏差不大于0.1mm。

（3）齒輪箱測(cè)溫裝置的安裝符合下列規(guī)定：

1）測(cè)溫裝置進(jìn)行檢查，其標(biāo)號(hào)高一致。

2）各溫度裝飾值予以校核，并無異?，F(xiàn)象。

3）總絕緣電阻一般不小于0.5MΩ。

參考文獻(xiàn)

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