防汛泵站排水系統大修改造的質量管理研究

0 引言

防汛泵站本身承擔著區域防汛以及防汛除澇的重要責任，是我國基礎設施建設中的重要組成部分，同時也是維持國民經濟穩定發展的根本保障。而在當前多方關注水資源、水環境、水安全的前提下，如何全面提升泵站本身的運行穩定性已經成為多方關注的重點，因此合理地進行排水系統的優化，打造科學有效的質量管控方案，能夠有效解決原有設施老化以及年久失修產生的一系列問題。本文則是建立在案例分析法以及理論分析法的基礎上，綜合泵站排水大修改造工程的細節展開分析，確保可以為排水系統的安全建設奠定良好基礎。

1 防汛泵站發展現狀及排水系統規劃情況

1.1 工程案例分析

排水公司下屬某泵站位于光復西路，屬新師大排水系統。服務范圍：東起滬杭鐵路；西至華東師大；南到蘇州河；北至金沙江路。泄水面積24公頃，暴雨重現期P=1年，徑流系數ψ＝0.5。該泵站為合流制泵站，屬G3型，旱流污水和初期雨水送到合流一期，雨水排入蘇州河。

該泵站建于1962年。總排水能力1.2m/s，總配機功率110kW。格柵井平臺標高2.80m，防汛開泵水位2.00m，防汛停泵水位1.40m。進水管管徑Ф1050mm，管底標高0.50m；出水管管徑Ф1050mm，管底標高0.50m。雨水通過引流之后直接排入區域的河流，污水系統直接進入泵站的節流井，經過處理之后排放到河流中。在前期建設的過程中，泵站并無單獨的進水閥門并且泵站前設置了雨污分流井以及雨水轉折井泵站，格柵井內設置了兩臺格柵，其中雨水格柵主要為人工格柵，污水格柵配備了回轉式格柵除污機，格柵底部是聯通結構。

泵房下部為方形沉井，內凈尺寸為16×11.25m。沉井的下部位置設置了集水井以及出水壓力井，同時還配備了水泵房，其中還有水泵層和電機層。當前的水泵主要為大小泵搭配的方式，其中大泵電機層的地平標高為4.8m，基座層的地平標高為－0.28m，單泵的流量為每秒鐘1.5立方米，電機的功率設置為155kW；小泵電機層地坪標高為2.15m，小泵基座層地坪標高－0.55m。單泵的流量為每秒鐘0.6立方米，電機的功率為55kW。

1.2 排水系統的規劃現狀

地區的排水規劃是落實后續改造和大修的前提，同時也將作為后續創新的指導方針。結合區域的排水系統方案，確定了新的排水系統主要采取雨污合流系統。污水系統的設置主要結合區域的人口密度進行調整，污水量的標準則結合階段性監測來定位具體的標準量。雨水系統的設計標準控制在P=-3a，徑流系數沙調整為0.8。污水系統的設計標準結合人口的毛密度為每公頃450批，結合污水的量標準418.5L/（P·d），確保地下水的滲入量，按照平均污水量的10%進行計算，截流的倍數確定為2河流管道的計算流量控制為每秒鐘21.33立方米，其中包含的雨水量為每秒鐘19.5立方米，污水節流量為每秒鐘1.83立方米。確定雨水沿著中路進入河流泵站，設計管徑約為DN1200～DN3500。

根據規劃，按照區域的排水工程建設總體目標，設計實施規劃總管以及聯絡管，再結合泵站原有的實際情況，分層次廢除原有的管道，打造新的立體化排水體系。

2 泵站現存排水系統問題分析

針對泵站現存的問題進行全方位的勘查和梳理，將得出的結果作為泵站大修以及改造的前提條件，也能夠確定改造和大修的具體內容，這也是影響工程造價以及工程效率的根本性因素。本工程通過現場實地勘察以及各部門走訪確定了相關資料和各項信息，定位了當前存在的突出問題。

首先泵站未能設置進水閘門井，在進水前它雖然設置了進水井，但是通過日常檢修發現斷流難度較大，對于日常檢修造成了較大困擾。

其次泵站的雨水進水格柵井內部雖然設置了格柵，但是傳統的人工格柵，從設置到至今已經有近幾十年的時間，存在較為嚴重的銹蝕問題，同時運行期間存在停機現象，使用效果不佳，在常規清理垃圾的過程中會造成較大困難，同時維護難度大。

污水進水格柵井內雖然設置了回轉式格柵，但是格柵井安裝平臺低于泵站的地坪，在日常打撈和清理需要不斷上下臺階，增加了工作難度。

雨水泵房內設置了二臺軸流泵，從泵站運行至今已經使用了多年，存在較為嚴重的老化情況（圖1），同時會對泵站造成一定的安全隱患，污水泵房內設置了污水離心泵，也同樣存在著較為嚴重的老化和漏水情況，無法進入水泵基礎層。

圖1 泵房車間圖

泵站內部未設置具有針對性的除臭裝置，污水節流格柵位置存在較為嚴重的異味，對于整體的運行環境和人員健康產生了一定的威脅。

泵站的自動控制系統不夠完善，缺乏自動監控設備以及視頻監控體系，門禁系統和緊急報警系統也不夠完善。

泵站管理平房主要為平屋頂，上部的建筑為臨時鋼結構坡屋頂，雖然未見較為明顯的漏水問題，但是后續的使用也存在較多隱患。例如建筑內外墻為涂料墻墻體存在著較多的涂料剝落以及裂痕情況，下部沉井結構中存在混凝土面開裂，鋼筋外露的現象。泵站內部的場地以及道路為混凝土路面通過長時間的使用，已經出現了較為嚴重的磨損，局部破損開裂且坑洼不平。泵站內雖已有部分6s標準的標示標牌，但尚不完善，不符合排水公司關于6s標準的相關要求。

3 泵站排水系統大修及改造內容確定以及實施

泵站排水系統大修工作是一個系統的工程，牽扯面較廣，工程周期較長，開始實施前一定要從泵站的全盤考慮，比如泵站服務范圍、泵站設計流量、泵站泵機選擇、臨排措施等，要在確保泵站未來安全運行的前提下，要根據前期調研的結果、汛情排水能力、發揮好泵站的運行效益。大修工作不僅是提升泵站運行效益與經濟效益，也是通過調整泵站基礎設施設備的工況中，提高了泵站的運行安全，可以讓泵站泵機合理抽水，減少空轉引起的故障的發生。

結合上述整理的各項問題，確定了泵站，排水系統以及基礎設施結構的大修改造方案，其前期的主要內容包含新建進水閘門井、機械格柵更換、除臭設備安裝、防汛泵以及截污泵更換、PLC自動控制系統建立、增設電源。從具體的實踐層面來講，主要細節有以下幾個方面。

首先結合室外排水設計規范中的相關要求，建立在地方相關部門印發的設計指導規劃的基礎上，確定了改造的區域以及具體改造方案。合理規劃中央商務排水系統，這一工程屬于深層調試池管渠服務范圍，因此規劃將借助擬建的深層調蓄管渠，并且增加雨水總管，確保整體系統達標。大修工程以及改造工程確保原有規模與改造之后的規模一致，雨水排水能力為每秒鐘2.7立方米，截污能力為每秒鐘0.5億立方米。

3.1 施工質量保證措施

3.1.1 質量目標

施工質量應嚴格貫徹國家強制性質量標準和質量要求。以國家施工及驗收規范、工程質量驗評標準及《工程建設規范強制性條文》、設計圖紙等為依據，以技術管理的手段，全面實現工程項目合同約定的質量目標。

①對工程項目施工全過程實施質量控制，以質量預控為重點。

②對工程項目的人員、機械、材料、方法、環境等因素進行全面的質量控制，質量保證體系落實到位。

③嚴格執行有關材料試驗制度和設備檢驗制度。

④堅持不合格的建筑材料、構配件和設備不準在工程上使用。

⑤堅持本工序質量不合格或未進行驗收不予簽認，下一道工序不得施工。

3.1.2 工程質量控制的方法

①質量控制應以事前控制（預防）為主。

②應按監理規劃、監理實施細則的要求對施工過程進行檢查，及時糾正違規操作，消除質量隱患，跟蹤質量問題，驗證糾正效果。

③應采用必要的檢查、測量和試驗手段，以驗證施工質量。

④應對工程的關鍵工序和重點部位施工過程進行旁站監理。

⑤嚴格執行現場見證取樣和送檢制度。

3.1.3 質量管理流程

對質量的控制我們將嚴格遵循我們制定的質量控制程序對工程質量實施全過程控制，把質量控制過程分為三個階段：事前、事中、事后。通過這三階段來對本標段工程各分部分項工程的施工進行有效的階段性質量控制。

3.1.3.1 事前控制階段

事前控制是在正式施工活動開始前進行的質量控制，事前控制是先導。事前控制，主要是建立完善的質量保證體系，質量管理體系，編制《質量保證計劃》。議定現場的各種管理制度，完善計量及質量檢測技術和手段。對工程項目施工所原材料、半成品、構配件進行質量檢查和控制，并編制相應的檢驗計劃。進行設計交底，圖紙會審等工作，并根據本標段工程特點確定施工流程、工藝及方法。對本標段工程將要采用的新技術、新結構、新工藝、新材料均要審核。

3.1.3.2事中控制階段

事中控制是指在施工過程中進行的質量控制，是關鍵，主要有：完善工序質量控制，把影響工序質量的因素納入管理范圍。及時檢查質量統計分析資料和質量控制圖表，抓住影響質量的關鍵問題進行處理；加強交檢制度的落實，對達不到質量要求的前道工序決不交給下道工序施工，直至質量符合要求為止；按照質量評定標準和辦法進行檢查、驗收；審核設計變更和圖紙修改。同時，如施工中出現特殊情況，隱蔽工程未經驗收而擅自封閉，掩蓋或使用無合格證的工程材料，或擅自變更替換工程材料等，項目總工程師有權向項目經理建議下達停工令。

3.1.3.3 事后控制階段

事后控制是指對施工過的產品進行質量控制，是彌補。按規定的質量評定標準和辦法，對完成的單位工程，單項工程進行檢查驗收。整理所有的技術資料，并編目、建檔。在保修階段，對本標段工程進行維修。

3.1.4 質量保證體系建立

依據工程的情況，建立質量保證體系，進行維護保養工程質量的全面管理和控制，同時接受業主單位、管理單位、監理單位的監督、檢查和指導。

3.2 大修工藝的設計以及實踐

結合上文論述的一系列需求和總體目標，本次工程中的大修不針對泵站規模進行擴大，僅考慮現有的防汛泵更新工作。首先傳統的配泵方式為一大二小的搭配方法，水泵出水穿墻管處存在較為明顯的漏水情況，初步調整之后的水泵配泵方式為二臺同流量水泵，但是改變水泵的流量則需要改變水泵出水穿墻位置，這會進一步增大漏水風險，因此保留原有的水泵配備方法，更新了水泵型號以及相關參數，首先大泵的單臺水泵流量控制在每秒鐘1.5立方米，揚程為4.6，功率設置為115kW，小泵的單臺水泵流量為每秒鐘0.6立方米，揚程為4.2，功率設置為45kW，更新了二臺離心泵，兩臺正常使用，單臺水泵的流量控制為每秒鐘0.3立方米，量程為14.7，功率設置為75kW。

其次，針對原有的進水格柵井的人工格柵進行改造（圖2），將其更改為鋼絲繩牽引，格柵寬度控制在2.4m，柵條間隙調整為70mm；原有的污水隔站則更換為反撈式隔站寬度為2m，柵條之間的間隙為20mm，并且配備除臭設備。

圖2 格柵改造平面圖

在兩部格柵的后方設置螺旋輸送壓榨一體機，其功率為4.5kW，同時放置垃圾回收小車。另外由于泵站本身的占地面積較小，僅為750平方米，因此新建的進水井閘門需要利用雨污分流井，在其原有的分流井內部道路上新建閘門，并且設置暗桿閘門，不會影響原有道路的通行功能。完善6s標準的標示標牌。

表1 格柵改造主要設備清單

3.3 基礎結構的大修和改造

為了進一步滿足更新之后的機械格柵安裝、水泵更換等相關需求需要重新建立雨污進水井，隔大平臺以及基礎，重新打造水泵泵基，加固原有的泵房頂板，同時要落實好場地翻新以及墻體粉刷。

3.3.1 電氣設備的大修

為了進一步提升電氣設備的大修，質量維持良好的安全運行狀態，針對當前的電源供電體系進行了改造，擬增加一路10kV的電源供電（圖3）。由于泵站本身的建筑面積有限，向供電部門申請1路0.4kV電源（低壓大容量150 kW）供電。為了進一步避免電源系統運行過程中存在的安全風險，在10kV電源出現故障時，0.4kV的備用電源可以確保防汛泵以及防汛閘門正常運行。

圖3 電源供電體系改造

電氣設備改造應嚴格遵照電氣工程施工流程，保證質量穩定可控（圖4）。

圖4 電氣工程施工流程圖

3.3.2 自動化控制體系的優化

原有的泵站未能建立自動化控制體系，僅設置了一套rtu站對數據進行監控，在后續改造的過程中，為了進一步提升系統的自動化水平，同時全面增強運行安全性和穩定性，新增了自動化控制系統，并且選擇智能化檢測儀表、泵站計算機監控系統、安全警報系統、攝影監視系統進行優化，以PLC自動控制技術以及物聯網技術實現各環節的對接，打造安全穩定的控制網絡。

3.4 安全及質量優化減速

在泵站新建的進水閘門井以及泵站大修的過程中，必須要堅持斷水施工，工程可以開展在非汛期，這樣不僅能夠提升施工安全性，也可以避免影響區域防汛的需求。施工過程中需要由專業運行圖落實施工工序的調整，進一步縮短斷水時間。由于本工程的泵站使用已近50年，在確定翻修加固方案之前，要求由專業機構對傳統基礎設施結構進行全方位的質量檢測，分析其安全性和可行性，在此基礎上選擇加固或者推翻重建。

其次落實好排水系統的優化選擇。排水系統的優化選擇，能夠影響最終泵站的運行安全性和穩定性，同時也可以有效避免滲漏水情況的出現。因此在排水系統選擇的過程中，必須要確保系統獨立且具有極強的可靠性，要提供備用系統作為輔助系統排水泵的選擇主要以前污泵、臥式安裝為主，不僅可以提升排水的可靠性和及時性，又可以確保整體系統維持清潔狀態。

再次，選擇變頻調速技術進行系統改造具有較強的節能效果，同時變頻調速技術的范圍較廣，啟停時的沖擊荷載較小，能夠延長設備使用壽命，同時也是自動化管理中的重要一環。泵站冷卻潤滑供水系統內的管道泵和供水泵，均可在供水母管上安裝壓力傳感器，采用變頻調速恒壓技術保證冷卻潤滑水的可靠供給，排水系統則由于自身特點只需工頻運行即可。

4 泵站排水系統大修的效益及推廣意義

泵站大修工作是通過前期的摸排、梳理，建立相對完善的管理體系，為下一步大修工程的提質增效及優化管理提供技術支撐。本次對泵站排水系統大修的研究，擬在形成防汛泵站大修及改造的模式范本，并具體到可復制、可拓展的現場工作指南，為后期其他泵站的大修改造提供經驗支撐。此舉有助于實現中心城區排水調度一體化，為后續本市泵站精細化管理等各項工作開展創造最有利條件。

案例中泵站的大修成果的挖掘應用可形成成果指南，在未來類似工程中進行推廣，這既能進一步提高泵站運行管理的效率，提升排水管網系統的調度管理水平，優化城市排水的運行，減少排水系統的安全風險，帶來巨大的環境效益；也可以結合不同泵站的實際情況，有步驟地繼續推進本市各條干線上相關泵站的普查工作，對今后需要改造的泵站進行批量集中開展，節約工程中臨排的使用經費，還可節省設施的電耗和人工費用，具有經濟效益。

另外，大修工程中也需要一支具備專業、高素質的管理團隊，管理隊伍中的每個人都具有豐富的相關專業管理經驗，這也可大大降低泵站大修工作中的事故發生，做到及時糾偏防范于未然。構建的管理人員工作模式及專業涉及清單，也可形成可借鑒的管理模式，并在此基礎上結合常規培訓教育管理，形成一批泵站改造人員管理人才，并編制相應改造工作人員入門指南，這對推動排水行業泵站改造管理工作發展起到良好作用。

5 結束語

綜上所述，在當前的泵站大修以及改造過程中打造完善的排水系統，能夠為后續的安全運行奠定良好基礎，而從質量管理以及可靠性維護的層面來講，還需要全面提升人員的綜合能力，落實好各項數據資料的收集；建立在專業部門檢測的基礎上，來制定加固以及維修方案；同時合理利用信息技術打造自動化檢測體系，這不僅可以提升排水系統改造的成功率，更可以為整體泵站自動化水平的增強奠定良好基礎。