預(yù)制拼裝閥門井在泵站改造工程中的應(yīng)用

祁月宗

摘? ?要：文章針對(duì)泵站改造工程中地下結(jié)構(gòu)多、管線復(fù)雜、工期緊的情況，通過有限元分析，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)防洪閥門井上成功應(yīng)用預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在提高施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，可大大縮短工期。同時(shí)，建立了建筑信息模型（BIM），利用該模型實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)分析等深度應(yīng)用，為推進(jìn)預(yù)制裝配和深入應(yīng)用該模型積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：預(yù)制拼裝閥門井;泵站改造;應(yīng)用

某工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為每天供應(yīng)原水460萬m3，將大大提高供水安全，為緊急情況下的互聯(lián)互通、互為備用創(chuàng)造條件。工程體系復(fù)雜，工期緊，施工條件差。本項(xiàng)目由上海市市政工程總院以總承包的方式實(shí)施。

1? ? 預(yù)制閥門井的設(shè)計(jì)與施工

1.1? 預(yù)制拼裝閥門井設(shè)計(jì)方法

項(xiàng)目管理公司和設(shè)計(jì)采購施工（Engineering Procurement Construction，EPC）總承包方應(yīng)溝通協(xié)商，充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，及時(shí)組織方案比選和設(shè)計(jì)優(yōu)化。經(jīng)過綜合研究，創(chuàng)造性地提出采用有限元法預(yù)制閥門井分析和保證閥門井的質(zhì)量和安全，采用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）對(duì)材料分析和正演分析進(jìn)行深入探討。實(shí)踐證明，預(yù)制閥門井安全可靠、防水性能優(yōu)良，能大大縮短現(xiàn)場施工周期，值得推廣。

本項(xiàng)目場地抗震設(shè)防烈度為7度，基本地震加速度為0.1 g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，防洪閥門井持力層為灰色黏土層，地下水及土樁混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。設(shè)計(jì)抗浮水位為地面設(shè)計(jì)高程以下0.50 m，閥井埋深3.85 m，閥門井混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，抗?jié)B等級(jí)為P6，混凝土后澆部分采用C40補(bǔ)償收縮混凝土，鋼筋為HRB400。井蓋活載為2.0 kN/m2，地面超載為10.0 kN/m2，閥門質(zhì)量為80 kN。在正常使用中，垂直墻和底板在整個(gè)澆筑和固結(jié)后均視為固結(jié)，垂直墻和垂直墻在全焊后均視為固結(jié)節(jié)點(diǎn)。通過計(jì)算，無論是鉸接還是加固，墻板和底板的應(yīng)力和變形均能滿足規(guī)范要求。

1.2? 預(yù)制拼裝閥門井施工

由于施工場地狹窄，閥門井施工期為冬季，為保證施工質(zhì)量和進(jìn)度，閥門井底板和立墻在工廠預(yù)制，運(yùn)至施工現(xiàn)場組裝。事先與預(yù)制廠充分溝通設(shè)計(jì)圖紙、工藝預(yù)埋管線位置、拼接縫槽、角鋼大樣、運(yùn)輸方案、時(shí)間節(jié)點(diǎn)等，利用BIM技術(shù)對(duì)埋件位置進(jìn)行三維檢測，確保工作管道、閥門等各環(huán)縫無問題。在預(yù)制過程中，項(xiàng)目管理公司、設(shè)計(jì)院、施工單位等技術(shù)人員多次進(jìn)駐預(yù)制廠，對(duì)構(gòu)件尺寸、鋼筋布置、埋件位置、節(jié)點(diǎn)細(xì)部、成品質(zhì)量等進(jìn)行檢查。構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場組裝時(shí)，預(yù)制廠技術(shù)人員應(yīng)配合施工單位進(jìn)行構(gòu)件吊裝、定位、組焊、局部整體澆筑等全過程。

實(shí)踐證明，經(jīng)過精心組織，預(yù)制拼裝可大大節(jié)省施工時(shí)間，減少臨時(shí)通道占用時(shí)間，基本不影響鄰近施工現(xiàn)場，滿足各方進(jìn)度要求。經(jīng)檢測，成品質(zhì)量完全滿足設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的要求。

2? ? 供水泵站運(yùn)行效率的提高對(duì)策分析

2.1? 引入變頻調(diào)速技術(shù)

利用變頻調(diào)速技術(shù)能夠保證水泵在運(yùn)行過程中保持最佳狀態(tài)，這種技術(shù)具有較好的節(jié)能效果，能夠根據(jù)所設(shè)計(jì)的壓力來調(diào)節(jié)水泵的運(yùn)行速度以及運(yùn)行數(shù)量，讓水泵在運(yùn)行過程中達(dá)到最好的節(jié)能效果。根據(jù)對(duì)水泵節(jié)能效果的分析可知，電機(jī)運(yùn)行的平均功率大概是80 kW，水泵每天消耗的電量為2 200 kW·h;運(yùn)用變頻技術(shù)所運(yùn)行的電機(jī)功率為65 kW，水泵每天消耗的電量為1 600 kW·h。可見，運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)能實(shí)現(xiàn)較高的節(jié)電效率，每年可節(jié)省的電費(fèi)大約在16萬元，節(jié)省了企業(yè)的開支。雖然使用變頻設(shè)備需要投入較大的成本，但是能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，減少保養(yǎng)次數(shù)和設(shè)備問題出現(xiàn)的次數(shù)，具有更好的節(jié)能效果，加之自身具有較高的智能化水平，方便操作，大大提升了水泵的工作效率。

2.2? 提高管路效率

目前，采用臥式混流泵，會(huì)將管路布置成折線，導(dǎo)致管路較長、出現(xiàn)的彎頭多。為了提高管路的使用效率，可以根據(jù)管路的位置，對(duì)管路進(jìn)行合理調(diào)整，將彎曲的地方改成直線，能夠有效縮短管路長度、減少彎頭。對(duì)于一些小型水泵，減少一些彎頭，就能夠減少資源損失。還可以通過減少管路附件來提高管路效率。管路附件的水頭損失較大，在運(yùn)行過程中會(huì)使用較多能源，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要減少管路附件的使用。有些泵站會(huì)利用底閥進(jìn)水的方法，這樣會(huì)導(dǎo)致局部水頭損失，而且損失水頭系數(shù)較大，因此，將底閥換成真空泵就能減少水頭的損失，或者在進(jìn)水管路使用喇叭口，也有良好的節(jié)能效果。

3? ? 供水泵站運(yùn)行的智能化科技改造分析

3.1? 增設(shè)水泵機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)

在電機(jī)、水泵軸上安裝振動(dòng)傳感器，采集振動(dòng)信號(hào)，處理數(shù)字信號(hào)，得到反映設(shè)備特征的狀態(tài)參數(shù)，結(jié)合其他設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，可對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析和診斷，以評(píng)判水泵機(jī)組的安全健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并為機(jī)組運(yùn)行、維護(hù)、大修提供有針對(duì)性的指導(dǎo)意見。

3.2? 建立綜合信息管理系統(tǒng)

在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立綜合信息管理系統(tǒng)，增加設(shè)備及建筑物管理系統(tǒng)，主要包括設(shè)備和建筑物臺(tái)賬，運(yùn)行分析報(bào)告，巡視、養(yǎng)護(hù)、維修記錄，大修報(bào)告，預(yù)防性試驗(yàn)記錄，故障缺陷記錄，運(yùn)行臺(tái)時(shí)統(tǒng)計(jì)、綜合展示等。

3.3? 增加入侵報(bào)警系統(tǒng)

增加入侵報(bào)警系統(tǒng)，并與現(xiàn)有的視頻監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行整合，對(duì)視音頻、報(bào)警信息進(jìn)行采集、編碼、存儲(chǔ)。

4? ? 結(jié)語

對(duì)泵站運(yùn)行進(jìn)行經(jīng)濟(jì)管理，目的在于減少成本、獲得更多利潤。泵站在運(yùn)行過程中可能存在很多問題，需要針對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行研究。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，泵站自動(dòng)化水平將越來越高，新技術(shù)的不斷加入有利有弊，可能會(huì)使泵站經(jīng)濟(jì)管理出現(xiàn)更多問題，需要對(duì)這些問題進(jìn)行深入研究，不斷提升技術(shù)水平，尋找解決問題的辦法，促進(jìn)泵站的良性發(fā)展。

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