防汛泵站排水系统大修改造的质量管理研究

0 引言

防汛泵站本身承担着区域防汛以及防汛除涝的重要责任，是我国基础设施建设中的重要组成部分，同时也是维持国民经济稳定发展的根本保障。而在当前多方关注水资源、水环境、水安全的前提下，如何全面提升泵站本身的运行稳定性已经成为多方关注的重点，因此合理地进行排水系统的优化，打造科学有效的质量管控方案，能够有效解决原有设施老化以及年久失修产生的一系列问题。本文则是建立在案例分析法以及理论分析法的基础上，综合泵站排水大修改造工程的细节展开分析，确保可以为排水系统的安全建设奠定良好基础。

1 防汛泵站发展现状及排水系统规划情况

1.1 工程案例分析

排水公司下属某泵站位于光复西路，属新师大排水系统。服务范围：东起沪杭铁路；西至华东师大；南到苏州河；北至金沙江路。泄水面积24公顷，暴雨重现期P=1年，径流系数ψ＝0.5。该泵站为合流制泵站，属G3型，旱流污水和初期雨水送到合流一期，雨水排入苏州河。

该泵站建于1962年。总排水能力1.2m/s，总配机功率110kW。格栅井平台标高2.80m，防汛开泵水位2.00m，防汛停泵水位1.40m。进水管管径Ф1050mm，管底标高0.50m；出水管管径Ф1050mm，管底标高0.50m。雨水通过引流之后直接排入区域的河流，污水系统直接进入泵站的节流井，经过处理之后排放到河流中。在前期建设的过程中，泵站并无单独的进水阀门并且泵站前设置了雨污分流井以及雨水转折井泵站，格栅井内设置了两台格栅，其中雨水格栅主要为人工格栅，污水格栅配备了回转式格栅除污机，格栅底部是联通结构。

泵房下部为方形沉井，内净尺寸为16×11.25m。沉井的下部位置设置了集水井以及出水压力井，同时还配备了水泵房，其中还有水泵层和电机层。当前的水泵主要为大小泵搭配的方式，其中大泵电机层的地平标高为4.8m，基座层的地平标高为－0.28m，单泵的流量为每秒钟1.5立方米，电机的功率设置为155kW；小泵电机层地坪标高为2.15m，小泵基座层地坪标高－0.55m。单泵的流量为每秒钟0.6立方米，电机的功率为55kW。

1.2 排水系统的规划现状

地区的排水规划是落实后续改造和大修的前提，同时也将作为后续创新的指导方针。结合区域的排水系统方案，确定了新的排水系统主要采取雨污合流系统。污水系统的设置主要结合区域的人口密度进行调整，污水量的标准则结合阶段性监测来定位具体的标准量。雨水系统的设计标准控制在P=-3a，径流系数沙调整为0.8。污水系统的设计标准结合人口的毛密度为每公顷450批，结合污水的量标准418.5L/（P·d），确保地下水的渗入量，按照平均污水量的10%进行计算，截流的倍数确定为2河流管道的计算流量控制为每秒钟21.33立方米，其中包含的雨水量为每秒钟19.5立方米，污水节流量为每秒钟1.83立方米。确定雨水沿着中路进入河流泵站，设计管径约为DN1200～DN3500。

根据规划，按照区域的排水工程建设总体目标，设计实施规划总管以及联络管，再结合泵站原有的实际情况，分层次废除原有的管道，打造新的立体化排水体系。

2 泵站现存排水系统问题分析

针对泵站现存的问题进行全方位的勘查和梳理，将得出的结果作为泵站大修以及改造的前提条件，也能够确定改造和大修的具体内容，这也是影响工程造价以及工程效率的根本性因素。本工程通过现场实地勘察以及各部门走访确定了相关资料和各项信息，定位了当前存在的突出问题。

首先泵站未能设置进水闸门井，在进水前它虽然设置了进水井，但是通过日常检修发现断流难度较大，对于日常检修造成了较大困扰。

其次泵站的雨水进水格栅井内部虽然设置了格栅，但是传统的人工格栅，从设置到至今已经有近几十年的时间，存在较为严重的锈蚀问题，同时运行期间存在停机现象，使用效果不佳，在常规清理垃圾的过程中会造成较大困难，同时维护难度大。

污水进水格栅井内虽然设置了回转式格栅，但是格栅井安装平台低于泵站的地坪，在日常打捞和清理需要不断上下台阶，增加了工作难度。

雨水泵房内设置了二台轴流泵，从泵站运行至今已经使用了多年，存在较为严重的老化情况（图1），同时会对泵站造成一定的安全隐患，污水泵房内设置了污水离心泵，也同样存在着较为严重的老化和漏水情况，无法进入水泵基础层。

图1 泵房车间图

泵站内部未设置具有针对性的除臭装置，污水节流格栅位置存在较为严重的异味，对于整体的运行环境和人员健康产生了一定的威胁。

泵站的自动控制系统不够完善，缺乏自动监控设备以及视频监控体系，门禁系统和紧急报警系统也不够完善。

泵站管理平房主要为平屋顶，上部的建筑为临时钢结构坡屋顶，虽然未见较为明显的漏水问题，但是后续的使用也存在较多隐患。例如建筑内外墙为涂料墙墙体存在着较多的涂料剥落以及裂痕情况，下部沉井结构中存在混凝土面开裂，钢筋外露的现象。泵站内部的场地以及道路为混凝土路面通过长时间的使用，已经出现了较为严重的磨损，局部破损开裂且坑洼不平。泵站内虽已有部分6s标准的标示标牌，但尚不完善，不符合排水公司关于6s标准的相关要求。

3 泵站排水系统大修及改造内容确定以及实施

泵站排水系统大修工作是一个系统的工程，牵扯面较广，工程周期较长，开始实施前一定要从泵站的全盘考虑，比如泵站服务范围、泵站设计流量、泵站泵机选择、临排措施等，要在确保泵站未来安全运行的前提下，要根据前期调研的结果、汛情排水能力、发挥好泵站的运行效益。大修工作不仅是提升泵站运行效益与经济效益，也是通过调整泵站基础设施设备的工况中，提高了泵站的运行安全，可以让泵站泵机合理抽水，减少空转引起的故障的发生。

结合上述整理的各项问题，确定了泵站，排水系统以及基础设施结构的大修改造方案，其前期的主要内容包含新建进水闸门井、机械格栅更换、除臭设备安装、防汛泵以及截污泵更换、PLC自动控制系统建立、增设电源。从具体的实践层面来讲，主要细节有以下几个方面。

首先结合室外排水设计规范中的相关要求，建立在地方相关部门印发的设计指导规划的基础上，确定了改造的区域以及具体改造方案。合理规划中央商务排水系统，这一工程属于深层调试池管渠服务范围，因此规划将借助拟建的深层调蓄管渠，并且增加雨水总管，确保整体系统达标。大修工程以及改造工程确保原有规模与改造之后的规模一致，雨水排水能力为每秒钟2.7立方米，截污能力为每秒钟0.5亿立方米。

3.1 施工质量保证措施

3.1.1 质量目标

施工质量应严格贯彻国家强制性质量标准和质量要求。以国家施工及验收规范、工程质量验评标准及《工程建设规范强制性条文》、设计图纸等为依据，以技术管理的手段，全面实现工程项目合同约定的质量目标。

①对工程项目施工全过程实施质量控制，以质量预控为重点。

②对工程项目的人员、机械、材料、方法、环境等因素进行全面的质量控制，质量保证体系落实到位。

③严格执行有关材料试验制度和设备检验制度。

④坚持不合格的建筑材料、构配件和设备不准在工程上使用。

⑤坚持本工序质量不合格或未进行验收不予签认，下一道工序不得施工。

3.1.2 工程质量控制的方法

①质量控制应以事前控制（预防）为主。

②应按监理规划、监理实施细则的要求对施工过程进行检查，及时纠正违规操作，消除质量隐患，跟踪质量问题，验证纠正效果。

③应采用必要的检查、测量和试验手段，以验证施工质量。

④应对工程的关键工序和重点部位施工过程进行旁站监理。

⑤严格执行现场见证取样和送检制度。

3.1.3 质量管理流程

对质量的控制我们将严格遵循我们制定的质量控制程序对工程质量实施全过程控制，把质量控制过程分为三个阶段：事前、事中、事后。通过这三阶段来对本标段工程各分部分项工程的施工进行有效的阶段性质量控制。

3.1.3.1 事前控制阶段

事前控制是在正式施工活动开始前进行的质量控制，事前控制是先导。事前控制，主要是建立完善的质量保证体系，质量管理体系，编制《质量保证计划》。议定现场的各种管理制度，完善计量及质量检测技术和手段。对工程项目施工所原材料、半成品、构配件进行质量检查和控制，并编制相应的检验计划。进行设计交底，图纸会审等工作，并根据本标段工程特点确定施工流程、工艺及方法。对本标段工程将要采用的新技术、新结构、新工艺、新材料均要审核。

3.1.3.2事中控制阶段

事中控制是指在施工过程中进行的质量控制，是关键，主要有：完善工序质量控制，把影响工序质量的因素纳入管理范围。及时检查质量统计分析资料和质量控制图表，抓住影响质量的关键问题进行处理；加强交检制度的落实，对达不到质量要求的前道工序决不交给下道工序施工，直至质量符合要求为止；按照质量评定标准和办法进行检查、验收；审核设计变更和图纸修改。同时，如施工中出现特殊情况，隐蔽工程未经验收而擅自封闭，掩盖或使用无合格证的工程材料，或擅自变更替换工程材料等，项目总工程师有权向项目经理建议下达停工令。

3.1.3.3 事后控制阶段

事后控制是指对施工过的产品进行质量控制，是弥补。按规定的质量评定标准和办法，对完成的单位工程，单项工程进行检查验收。整理所有的技术资料，并编目、建档。在保修阶段，对本标段工程进行维修。

3.1.4 质量保证体系建立

依据工程的情况，建立质量保证体系，进行维护保养工程质量的全面管理和控制，同时接受业主单位、管理单位、监理单位的监督、检查和指导。

3.2 大修工艺的设计以及实践

结合上文论述的一系列需求和总体目标，本次工程中的大修不针对泵站规模进行扩大，仅考虑现有的防汛泵更新工作。首先传统的配泵方式为一大二小的搭配方法，水泵出水穿墙管处存在较为明显的漏水情况，初步调整之后的水泵配泵方式为二台同流量水泵，但是改变水泵的流量则需要改变水泵出水穿墙位置，这会进一步增大漏水风险，因此保留原有的水泵配备方法，更新了水泵型号以及相关参数，首先大泵的单台水泵流量控制在每秒钟1.5立方米，扬程为4.6，功率设置为115kW，小泵的单台水泵流量为每秒钟0.6立方米，扬程为4.2，功率设置为45kW，更新了二台离心泵，两台正常使用，单台水泵的流量控制为每秒钟0.3立方米，量程为14.7，功率设置为75kW。

其次，针对原有的进水格栅井的人工格栅进行改造（图2），将其更改为钢丝绳牵引，格栅宽度控制在2.4m，栅条间隙调整为70mm；原有的污水隔站则更换为反捞式隔站宽度为2m，栅条之间的间隙为20mm，并且配备除臭设备。

图2 格栅改造平面图

在两部格栅的后方设置螺旋输送压榨一体机，其功率为4.5kW，同时放置垃圾回收小车。另外由于泵站本身的占地面积较小，仅为750平方米，因此新建的进水井闸门需要利用雨污分流井，在其原有的分流井内部道路上新建闸门，并且设置暗杆闸门，不会影响原有道路的通行功能。完善6s标准的标示标牌。

表1 格栅改造主要设备清单

3.3 基础结构的大修和改造

为了进一步满足更新之后的机械格栅安装、水泵更换等相关需求需要重新建立雨污进水井，隔大平台以及基础，重新打造水泵泵基，加固原有的泵房顶板，同时要落实好场地翻新以及墙体粉刷。

3.3.1 电气设备的大修

为了进一步提升电气设备的大修，质量维持良好的安全运行状态，针对当前的电源供电体系进行了改造，拟增加一路10kV的电源供电（图3）。由于泵站本身的建筑面积有限，向供电部门申请1路0.4kV电源（低压大容量150 kW）供电。为了进一步避免电源系统运行过程中存在的安全风险，在10kV电源出现故障时，0.4kV的备用电源可以确保防汛泵以及防汛闸门正常运行。

图3 电源供电体系改造

电气设备改造应严格遵照电气工程施工流程，保证质量稳定可控（图4）。

图4 电气工程施工流程图

3.3.2 自动化控制体系的优化

原有的泵站未能建立自动化控制体系，仅设置了一套rtu站对数据进行监控，在后续改造的过程中，为了进一步提升系统的自动化水平，同时全面增强运行安全性和稳定性，新增了自动化控制系统，并且选择智能化检测仪表、泵站计算机监控系统、安全警报系统、摄影监视系统进行优化，以PLC自动控制技术以及物联网技术实现各环节的对接，打造安全稳定的控制网络。

3.4 安全及质量优化减速

在泵站新建的进水闸门井以及泵站大修的过程中，必须要坚持断水施工，工程可以开展在非汛期，这样不仅能够提升施工安全性，也可以避免影响区域防汛的需求。施工过程中需要由专业运行图落实施工工序的调整，进一步缩短断水时间。由于本工程的泵站使用已近50年，在确定翻修加固方案之前，要求由专业机构对传统基础设施结构进行全方位的质量检测，分析其安全性和可行性，在此基础上选择加固或者推翻重建。

其次落实好排水系统的优化选择。排水系统的优化选择，能够影响最终泵站的运行安全性和稳定性，同时也可以有效避免渗漏水情况的出现。因此在排水系统选择的过程中，必须要确保系统独立且具有极强的可靠性，要提供备用系统作为辅助系统排水泵的选择主要以前污泵、卧式安装为主，不仅可以提升排水的可靠性和及时性，又可以确保整体系统维持清洁状态。

再次，选择变频调速技术进行系统改造具有较强的节能效果，同时变频调速技术的范围较广，启停时的冲击荷载较小，能够延长设备使用寿命，同时也是自动化管理中的重要一环。泵站冷却润滑供水系统内的管道泵和供水泵，均可在供水母管上安装压力传感器，采用变频调速恒压技术保证冷却润滑水的可靠供给，排水系统则由于自身特点只需工频运行即可。

4 泵站排水系统大修的效益及推广意义

泵站大修工作是通过前期的摸排、梳理，建立相对完善的管理体系，为下一步大修工程的提质增效及优化管理提供技术支撑。本次对泵站排水系统大修的研究，拟在形成防汛泵站大修及改造的模式范本，并具体到可复制、可拓展的现场工作指南，为后期其他泵站的大修改造提供经验支撑。此举有助于实现中心城区排水调度一体化，为后续本市泵站精细化管理等各项工作开展创造最有利条件。

案例中泵站的大修成果的挖掘应用可形成成果指南，在未来类似工程中进行推广，这既能进一步提高泵站运行管理的效率，提升排水管网系统的调度管理水平，优化城市排水的运行，减少排水系统的安全风险，带来巨大的环境效益；也可以结合不同泵站的实际情况，有步骤地继续推进本市各条干线上相关泵站的普查工作，对今后需要改造的泵站进行批量集中开展，节约工程中临排的使用经费，还可节省设施的电耗和人工费用，具有经济效益。

另外，大修工程中也需要一支具备专业、高素质的管理团队，管理队伍中的每个人都具有丰富的相关专业管理经验，这也可大大降低泵站大修工作中的事故发生，做到及时纠偏防范于未然。构建的管理人员工作模式及专业涉及清单，也可形成可借鉴的管理模式，并在此基础上结合常规培训教育管理，形成一批泵站改造人员管理人才，并编制相应改造工作人员入门指南，这对推动排水行业泵站改造管理工作发展起到良好作用。

5 结束语

综上所述，在当前的泵站大修以及改造过程中打造完善的排水系统，能够为后续的安全运行奠定良好基础，而从质量管理以及可靠性维护的层面来讲，还需要全面提升人员的综合能力，落实好各项数据资料的收集；建立在专业部门检测的基础上，来制定加固以及维修方案；同时合理利用信息技术打造自动化检测体系，这不仅可以提升排水系统改造的成功率，更可以为整体泵站自动化水平的增强奠定良好基础。