1 工程概况

　　长江大保护岳阳项目按照厂网河(湖)岸一体、泥水并重、资源能源回收、建设养护全周期的原则进行投资建设和运营，项目主要以城镇污水治理为切入点，完善城市基础建设、提升排水能力、完善排水系统，是城市可持续发展的重要环节。湖滨污水系统收集管网完善工程主要包括5个一体化污水提升泵站，现结合甑壁山一体化污水提升泵站及配套压力管线工程，探讨甑壁山一体化污水提升泵站方案的选择与实施。泵站分布位置如图1所示。

　　该排水系统存在污水直排、合流制直排、混接错接、外水入渗、工业废水排放、管道沉积堵塞的问题。长江大保护项目以改善城市水环境整体质量为目标，以系统联治为原则，以南湖流域为单元，通过截污、雨污分流、内源治理等方法，全面建设排水分流体系，为城市排水基础设施提质增效。

　　

　　图1 泵站分布位置 

　　 

　　甑壁山社区是南湖新区湖滨街道下辖社区之一，社区内部道路以甑壁山路为主，由南向北贯穿甑壁山社区，南高北低。甑壁山社区相对老旧，管网系统不完善，属于严重合流制排水系统(见图2)。

　　

　　图2 管网排水系统问题  

　　 

　　2 适用范围

　　一体化污水提升泵站主要用于防洪排涝、河道修复、黑臭水治理、雨水收集利用等海绵城市建设中，适用于收集与输送社区污水、城镇污水处理厂污水、城区低洼地区雨水，以及市政污水管网建设与改造、老旧泵站改造与扩建、湖泊水体循环及各领域产生的污水。

　　3 排水现状

　　3.1 甑壁山路南

　　甑壁山社区内建筑多为5,6层住宅，分布在甑壁山路两侧，汇水面积为15.2hm²。甑壁山路上有1根污水管、2根雨水管，道路两侧有雨水口，但很多住户的污水管与雨水管连通，2根雨水管实际上为雨污合流管。2个污水排口中，1个DN800的污水排口在社区卫生院东侧，由甑壁山路南侧排出，沿沟渠排入洞庭湖，此排口污水是从岳阳中学接出的生活污水。目前甑壁山社区南侧有1座一体化污水处理设施，处理此排口污水后排至洞庭湖。另一个排口在甑壁山路西侧洞庭湖堤岸上，管径400mm，由甑壁山路上污水管排出。

　　3.2 甑壁山路北

　　甑壁山社区北侧面积为4.9hm²，居民住宅较分散，污水量约27m³/d。该区块雨、污分流管道各4根，均直排入洞庭湖。此处地势较甑壁山路南段低，污水无法流入下游污水干管，污水量较小。

　　4 方案选择

　　4.1 初步方案

　　4.1.1 污水提升泵站设计方案

　　在甑壁山南侧排口附近设置1座一体化污水提升泵站，将合流制改为分流制后，污水通过泵站提升至黄沙湾社区污水重力管道，最终收集至湖滨污水处理厂。甑壁山南管网排水体系如图3所示。

　　

　　图3 甑壁山南管网排水体系  

　　 

　　1)保留甑壁山路2根DN400的雨污合流管道，用作雨水管，接入改造的污水支管，疏通道路两侧雨水篦子，清除管道内污泥，沿甑壁山路向西排入洞庭湖。

　　2)沿甑壁山路东西两侧新建DN400～DN600的污水管道，长620m，沿甑壁山路北侧2条小路分别新建188,279m长的DN400污水支管，将甑壁山社区污水全部汇集到社区卫生所东侧。

　　3)由于地形因素，甑壁山社区污水无法通过重力流向黄沙湾社区，只能通过水泵提升才可进入下游污水干管，在社区卫生所东侧空地新建一体化污水提升泵站提升污水，泵站规模为1 000m³/d。

　　4)从一体化污水提升泵站出口，沿甑壁山路向东新建DN200污水压力管道，至岳阳中学南侧甑壁山路污水干管起端，全长450m。

　　4.1.2 污水处理设施设计方案

　　保留分流制雨水管，沿甑壁山路由南向北新建196m长的DN400污水管道，串联4根污水管，对污水进行统一截流。在甑壁山路北端的岳阳县湖洲学校门口空地新建1座一体化污水处理设施，日处理量30m³，达标后排入洞庭湖(见图4)。

　　4.2 优化方案

　　4.2.1 方案分析

　　因一体化污水处理设施处理过程存在噪声及异味，同时湖洲学校以《湖南省中小学校幼儿园规划建设条例》(2016)相关内容为由，不同意在该处修建一体化污水处理设施，要求调整管线排污方向，将由南向北排放变更为自北向南排放。为保证收集全部污水，考虑经济、社会等各方面的效益，将原设计方案优化为一体化污水提升泵站，收集处理甑壁山社区南北片区污水，保证污水全收集、收集全处理、处理全达标。

　　

　　图4 甑壁山北管网排水体系  

　　 

　　4.2.2 泵站选址

　　甑壁山社区以甑壁山路为中心，分布在甑壁山景区周边，社区内部包含商业、学校、住宅等，根据甑壁山社区排口位置，结合用地情况及地形等因素，甑壁山一体化污水提升泵站选址于甑壁山路以东，设计泵站施工所需占地面积约150m²，此处为自然山体和居民菜地。

　　4.2.3 泵站选型

　　传统混凝土泵站适用于各种建设规模，而一体化泵站受限于生产规模、技术条件、交通运输等因素，只适用于小型污水提升泵站。考虑甑壁山污水提升泵站用地属于规划南湖景区范围，不宜新建大型建(构)筑物，因此，选用地埋式一体化泵站，地下部分为主体结构，地上部分为自控设施(见图5)。

　　

　　图5 地埋式一体化泵站  

　　 

　　4.2.4 设计内容

　　甑壁山污水提升泵站收集该社区生活污水，通过污水泵提升至黄沙湾社区重力污水管起端。工程涉及甑壁山社区区域，本片区规划总用地面积23.02km²，考虑该区域实际用水量较小，近期综合生活用水量指标300L/(人·d)，产污率按0.85计算，取地下水入渗系数为10%，新建1座设计规模1 800m³/d的一体化污水提升泵站。以甑壁山污水提升泵站为起点，至黄沙湾社区DN400污水管道，沿甑壁山道路敷设710m长的DN160球墨铸铁污水压力管道。

　　4.2.5 泵站设计

　　甑壁山污水提升泵站为全地下式泵站，采用一体化预制泵站成套设备，泵站筒体采用直径2.5m的玻璃钢，高5.5m，设计筒体内有效水深≥1.0m，筒体内配置3台水泵，两用一备，单台水泵流量Q=80m³/h，高程H=20m，功率N=7.5k W，水泵每小时最多启动15次，泵站四周设防护围墙(见图6)。泵站配套PLC控制系统，水泵采用液位控制，自动轮换运行水泵，保证水泵累计运行时间基本相同。

　　

　　图6 一体化污水提升泵站  

　　 

　　4.3 泵站特点

　　1)地埋式一体化泵站不仅节约用地，且安装后通过地面回填进行绿化处理，对周边环境及景观影响小，安装、调试方便，节约工期，增加效益。甑壁山泵站设备总重约1.7t，造价较低。

　　2)一体化污水提升泵站通过水泵为水提供压能，用于无法依靠重力作用自行排污以及远离市政污水管网的设施中，借助污水泵的提升将污水输送到污水管网，最后排入污水处理厂，达标后进行排放。

　　5 支护设计

　　5.1 总体思路

　　甑壁山泵站位于甑壁山路附近，背靠山体边坡，邻近洞庭湖，工程场地主要由山体开挖形成，地势总体东高西低，西侧近道路侧建有砌石挡墙，背面开挖后形成高约10m的边坡，须进行支护，距坡顶11～15m处有居民房屋，泵站距道路约5.8m。泵站东侧山坡的设计支护方案为边坡开挖锚索支护，泵站基坑支护设计为灌注桩+钢板内支撑支护，泵站基坑采用高压旋喷止水帷幕。基坑支护施工如图7所示。

　　

　　图7 基坑支护施工  

　　 

　　5.2 山体边坡支护

　　东侧挖方边坡开挖坡度较大，为保证边坡施工安全，开挖前对坡顶一定范围内的土层进行注浆加固，场地背面挖方边坡采用格构梁喷锚支护，节点处采用无粘结预应力锚索。

　　5.2.1 土体注浆加固

　　土体采用孔口封闭灌浆法自上而下分段灌浆进行加固，钻孔孔径为75mm，孔深8m，注浆沿边坡支护边向外侧延伸4m进行加固。坡顶加固剖面如图8所示。

　　

　　图8 坡顶加固剖面  

　　 

　　5.2.2 格构梁喷锚支护

　　场地背面挖方边坡采用格构梁喷锚支护，格构梁为C30钢筋混凝土结构，间距2m×2m，截面尺寸400mm×400mm，混凝土保护层厚30mm，格构梁直接利用排桩冠梁作为基础梁。格构梁喷锚支护立面如图9所示。

　　开挖坡面采用挂钢筋网喷混凝土进行支护，挂网钢筋采用8@150×150，喷C25混凝土，厚150mm。开挖坡面格构中部设置排水孔，采用75PVC花管，间距2m×2m，孔深3m，上仰角6°，管外包土工布。

　　5.2.3 锚索支护

　　采用无粘结预应力锚索，锚索为3^s15.2钢绞线(1×7股)，公称抗拉强度标准值1 860MPa，设计锚固力220k N，设计轴向拉力338k N。

　　

　　图9 格构梁喷锚支护立面  

　　 

　　锚索水平间距2 000mm，每隔2m设置1道居中隔离架，钻孔孔径200mm，格构梁节点处作为锚索台座，钢垫板采用Q235B钢板，锚具采用0VM15型。锚索总长22～28m，锚固段长10m，自由段长12～18m。锚索注浆采用强度等级42.5的纯水泥浆，锚固段二次压力注浆，注浆管和回浆管采用管径20mm的PVC管。

　　5.3 泵站基坑支护

　　5.3.1 围护桩

　　一体化泵站基坑深约6m，不具备放坡空间，且背靠人工边坡，综合考虑采用排桩+内支撑支护方案，灌注桩采用C30混凝土，直径1 000mm，间距1 500mm，嵌固深度10m。冠梁采用C30钢筋混凝土，截面尺寸1 200mm×600mm。

　　5.3.2 止水帷幕

　　在一体化泵站和污水检查井周边设置封闭止水帷幕，帷幕采用高压旋喷桩与排桩搭接，旋喷桩采用双管成桩，桩径800mm，搭接150mm，帷幕穿透碎石土层后，进入相对隔水土层内≥1.5m，且应伸至基坑底以下1.5m处。排桩支护平面如图10所示。

　　

　　图1 0 排桩支护平面  

　　 

　　6 泵站安装

　　泵站安装流程如下:准备工作→基坑开挖、支护→垫层、底板施工→筒体吊装→水泵、格栅安装→一次回填→管道接口连接→二次回填→电缆线铺设调试→试运行。

　　6.1 垫层、底板基础施工

　　1)基础垫层采用C15混凝土进行施工，厚100mm，垫层超出混凝土底板边缘100mm。

　　2)基础底板泵站底板采用C30混凝土，抗渗等级P6;底板内钢筋采用HRB400级钢，按14@150双层双向布置，钢筋混凝土保护层厚40mm，底板厚400mm，泵站基础尺寸为4 000mm×4 000mm。底板底部与顶部钢筋在底板边缘侧面的弯钩处交错搭接150mm，侧面封边分布筋按12@200进行设置。底板顶层安装钢筋时按14@1 000×1 000设置撑筋。

　　6.2 泵站吊装

　　综合考虑泵站设备质量(1.631t)及吊装距离(12m)，甑壁山一体化污水泵站采用25t汽车式起重机进行辅助安装。筒体必须小心卸载，且安全放置于地面上，使泵站底部整体着地，尽量避免底部圆弧局部承重。

　　6.3 水泵、格栅安装

　　1)水泵安装安装前检查并确认顶盖和安全栅得到适当支撑，完成设备运输和地面安装后，检查确认泵站内所有设备已紧固妥当并处于正确位置，检查所有的电气连接，清理井底碎片，使用水平仪或铅垂线检查确认导杆放置的竖直度，确保电缆无锐弯或挤压。当泵到达底部位置后，将自动连接至预先装配的出水连接上。

　　2)格栅安装卸下电机与格栅法兰连接处的螺栓，将导杆支撑装在中间，再拧上卸下的螺栓，使安装成一体的粉碎格栅导杆支撑抓住导杆，格栅沿导杆慢慢下滑到底，将提升链固定在上部链钩上。

　　6.4 管道接口连接

　　连接前，须在泵站井筒四周使用卵石或砂回填到连接管最底面并压实。检查进口端的安装，管和密封圈须干净，进水管对准连接处，紧固连接的地脚螺栓。法兰节须密封严实，对准管口，并对称均匀紧固。对接进出水口管路时，管路重力不能压在泵站上，避免损坏软连接，长管路做好支撑支架。

　　6.5 泵站完善

　　泵站安装完成后，须保证通往泵站通道便于日常维修、设备起吊及泵站地面完善和修复。

　　7 结语

　　通过从甑壁山一体化污水提升泵站方案选择与实施，分析与控制各阶段的效益，到对全过程资料进行汇总、处理、分析，优化设计-施工等不同阶段。以完全消除片区黑臭水体、大范围提升污水收集和处理能力、全面改善水环境质量为目标，建立全产业链水环境综合治理模式。