泵站是为水提供势能和压力能，解决无自流条件下的排灌、供水和水资源调配问题的动力来源，因此它的作用很重要，长期以来和人类的生产生活密切相关。 应用于排水系统的传统混凝土固定泵站作为目前的主流泵站，随着时间的推移和国家城镇化进程不断加快及对环境的重视，使用中出现了一些不适应的情况。

       目前我国城乡工农业生产和居民生活产生的废水和污水由于离污水处理厂较远，或者因为原有管网的标高已经确定，自流无法接入，使有的污水直接排入附近水体或经简单处理后再排放，对水体环境造成了很大的污染和危害。面对越来越严峻的环境问题，大部分地区开始通过建传统的混凝土结构的污水提升泵站来提升污水至污水管网。此类传统泵站结构稳定性好、经久耐用，但混凝土污水泵站日益暴露出它自身难以克服的缺点：混凝土池壁容易腐蚀；泵坑杂质沉积，减小了泵站容积，还导致毒性恶臭气体挥发，带来安全隐患；水泵长期在恶劣工况下工作，磨损和故障率增加，缩短水泵寿命；集成度低下导致的自动化程度难以提高，使得泵站常常缺乏有效的监控和管理；不可重复利用；不可搬运，满足不了一些临时性、阶段性、地点变化的污水和废水收集和输送需求；混凝土泵站的造价一直居高不下。这些弊端都促使人们开始寻找一种新的替代产品。

        近几年出现的污水收集输送一体化预制泵站是一种新型地埋式污水自动化收集与提升系统。 它采用集成化设计和制造，泵站内部集成了拦污碎污装置、潜水污水泵、自动控制装置、排污管道以及阀门， 整体在工厂制造安装完毕，到现场吊装到地坑中接好外 部管路即可投入使用，安装简单快捷、省土建费用、无人值守、自动运行、远程控制、不占地面空间及可实现花园式污水泵站。

       预制泵站筒体可用金属材料制成，配合防腐涂料，也可采用玻璃钢材质，防腐性能优异、强度和刚度高、易于成形；内部可视不同情况分为积水排水层、检修层、起居层等，功能齐全，可整体搬迁、重复使用。污水收集输送一体化预制泵站，排污水能力最大可达到40 000m3 /d，筒径可达到5m、长度可超过20m。 

       泵站性能参数按实际使用工况确定，并设计制造各种个性化的定制泵站。可以用于收集和排放住宅小区、饭店、学校、工厂、部队营房和其他公共场所的污水废水等，主要安装于室外地下，也可用于室内场合。

      在东部平原微丘区某段高速公路建设中，因采用低路堤方案，所以其下挖通道是否具有良好的排除积水能力成为能否降低路基标高的关键因素之一。深圳市金诚环保设备有限公司为了帮客户彻底解决下挖通道排水困难的问题，在高速公路下挖通道中创新性地提出了使用小型一体化预制泵站的下挖通道排水装置，实现了下挖通道快速自动排水的设计目标。

一、案件背景

       低路基设计中横向下穿通道的净高要和沿线群众的生产生活需求相适应。在净高要求较高时下穿通道会下挖多一些， 使通道内低于两侧地面而形成“V 形底”，横向排水无法排泄，必然会带来通道设计上的困难和使用上的后患。特别是在不能使用机械排水的情况下，会造成较严重的工程隐患。

金诚公司设计出一套经济、实用的平原区通道积水自动排出系统，通过集水井收集积水，结合自动排水系统、自动化控制的方式，当积水水位达到设定高度时，触发自动排水系统，将通道内积水自动排到自然沟渠，解决了低路堤设计理念所带来的下挖通道排水问题。在平原区低路基高速公路条件下，利用自动泵站系统使横向下穿通道所汇集的地面水能及时排出，保证了该区域生产生活正常开展，提升了高速公路的服务水平和整体效益，是新时期绿色交通、智慧交通、平安交通的具体体现，又具有十分重要的现实意义。

二、下挖通道排水泵站系统的特点 

      泵站是将汇集到通道底部的雨水通过管道汇集到通道旁边设置的集水池中，然后用水泵将池中的水抽升上去排放到有利地形或高速公路边沟中去。较之渗井，泵站的应用效果是最快最迅速的，且设置泵站时，宜设置成暗式泵站，还可节约占地面积。

受自身结构特点与地势条件的影响，该段平原区高速公路下挖通道地势低洼，积水易、排水难，是低路基公路排水的重要环节。根据当地的地质特征，结合节地、环保的 设计理念，在分析现有通道排水装置的基础上，为了彻底解决下挖通道排水困难的问题，金诚公司在高速公路下挖通道中创新性地提出了使用预制一体化自动排水泵站的下挖通道排水装置，实现了下挖通道快速自动排水的设计目标。对平原区低路基公路、下穿道路、隧道等低洼路段公路排水都具有参考价值。

三、一体化预制泵站自动排水系统总体设计及应用 

1、自动排水系统总体布置方案 

由于高速公路所设的下挖通道数量居多，而且存在多个通道距离较近（大约 500m 左右）的情况，为提高排水系统的使用效率，按照单个通道及多个通道联合使用的方式初步确定方案，单个通道排水流向及出路，多个通道排水。 

2．设计排水流向及出路说明 

本次设计的养护治理工程采用的均为下挖式通道的结构形式。由于地势低洼，汛期各个下沉通道在方圆 200m 左右范围的雨水均汇集到各个通道内。在设计泵站自动排水系统时，充分考虑到了利用现有通道内的排水设施——浆砌片石边沟。具体积水排出的途径如下：

（1）首先在通道两端路面布置带有雨篦子的截水沟，截水沟上将流向通道内部的雨水截住；

（2）截水沟中的雨水通过纵坡的设置汇集到通道内的浆砌片石边沟中；

（3）雨水经边沟集中流向集水池，集水池的水通过地下排水钢管（泵站进水管），流向泵站系统的主筒内；

（4）当泵站主筒内的水位到达设定的高度后，泵站阀门自动打开，将水通过排水钢管排出到临近的河流或沟渠中；

（5）如果多个通道联合设置一个小型一体化预制泵站，可将每个通道内的积水通过排水钢管相连，汇集各个通道雨水至一个大的集水池中，再引流至泵站主筒内。并经由主筒出水管排出到附

近的河流或沟渠中。 

     泵站是将汇集到通道底部的雨水通过管道汇集到通道旁边设置的集水池中，然后用水泵将池中的水抽升上去排放到有利地形或高速公路边沟中去。较之渗井，泵站的应用效果是最快最迅速的，且设置泵站时，宜设置成暗式泵站，还可节约占地面积。

     泵站按水泵的操控方式可分为：人工操控泵站、自动控制泵站和遥控泵站。对于泵站的应用，目前在现有通道积水的处治方法中主要应用的有人工泵站和传统的自动排污潜水泵站，而一体化预制泵站是在近几年发展起来的，在设计和施工方面更加先进、应用更为方便的自动排水装置，可以遥控实现。

1、人工泵站排水系统 

最初的泵站较其他排水措施而言，的确给我们带来了很大的方便，但以前泵站的控制系统采用的是老的单级继电器控制，其自动化监控程度低，泵站管理、运行数据整理全部要有人工操作，劳动强度大，能耗大，而且系统检修困难。 同时其占地面积过大，体系庞大，需人工全天管理。经我们调查，一处人工泵站一天要经过三、四次人工操作排水。人工泵站对于地下水较高的处于人口居住区的高速路段可以说效果较好，但对于野外路段就显示出明显的不足。尤其是雨量较大，通道积水严重，在降雨较大的时期，高速公路养护部门只能派遣工人在现场操作抽水泵，将每个通道内的积水抽排至边沟和附近自然沟渠坑塘，使得每年每条高速公路养护部门花费近 50 万元进行这样的排水处治，造成大量的人力物力资源的浪费。 

2、传统的混凝土自动排水泵站 

传统泵站由于采用混凝土材质，大多数都在现场浇筑， 其内部空间的利用率不高。设计师为了给设备安装预留出充足的空间，要求土建工程修的较大，往往导致传统混凝土泵站“大而深”。

泵站是为水提供势能和压能，解决水在无法自流条件下的排灌、供水和水资源调配问题的一种动力来源，长期以来和人类的生产生活密切相关。应用于排水系统的传统混凝土泵站作为目前的主流泵站，有上百年的历史，为人类的防洪排涝和污水收集处理做出了很大的贡献。但随着人类文明的进步，传统混凝土泵站也日益显现出它自身难以克服的缺点：系统集成度低，占地面积大；施工周期长；混凝土池壁容易腐蚀；易产生淤积和臭气；地层不稳定产生裂缝，不防漏；水泵启停和运行会产生较大噪音，影响周边环境；

前期投入和后期管理费用都较高；限制了泵站自动化监控水平的提高。上述种种问题都促使人们要寻找一种性能更为优化的替代品。 

3、一体化预制泵站 

一体化预制泵站（简称 PPS）为一种新型的泵站一体化解决方案。泵站主体由井筒、水泵、管道、阀门、 传感器、控制系统和通风系统等部件组成，泵站的筒体采用先进的强化玻璃钢（GRP）或聚乙烯树酯（PE）自动化铸造而成。所有设备和管配件在出厂前就已经通过测试并安装完毕，甚至可以带维修间和格栅，是一种使用方便、量可靠、 土建工作少、成本较低的全新一体化泵站设备。 

预制泵站技术是应用于排水网络系统的小型泵站，比传统混凝土泵站优势明显，主要表现在：体积小、材料新、流态好、造价低、集成度高、使用安全、安装维护省时省力。 而这一切，都离不开容积优化。PPS 具有以下几方面特征： 

（1）PPS 有效容积的优化 

PPS 的容积优化就是在泵坑底部进行流体动力学水力模型优化，新型筒体材质的应用，内部管配件包括粉碎性格栅的集成化安装等通过计算有效容积的优化来实现。体积小是PPS 的一大革新，通过有效容积的严谨计算，以及所配用的高质量潜污泵的性能保障，PPS 的有效容积可以达到传统混凝土泵站有效容积的 1/3 甚至更小，由此大大缩小了PPS的尺寸，节约了土建成本，方便运输和安装，并且保证安全运行。

（2）PPS 底部空间的优化 

传统泵站的混凝土底部通常积水较深，时间一长就会有严重的污泥淤积，常常需要人工清淤来保障水泵的正常使用。 清淤过程不但繁琐，而且对于人员会有一定的危险。PPS则利用流体动力学技术原理，计算并设计优化了泵坑底部的水力模型，在三维模型中根据要求和经验更改水泵的位置和底面的形状，调整坡度，设计出最优的具有自清洁功能的底部空间，形成智能化底部，解决了泵坑堵塞的难题。 当泵站停止运行时，经流体动力学特殊设计的PPS智能化底部只允许少量的污水停留在泵坑，当泵再次启动时，泵坑水泵吸入口附近流速很大，可以达到自清洁的效果，底部不会产生污泥沉积，免除了人工清淤。由此大大方便了运行维护，保障了水泵的寿命。同时，有效抑制了恶臭气体的产生，保护了环境。

（3）新材料的应用

新材料GRP和 PE的应用，使得PPS不仅体积小，坚固，防水，运输便捷，抗腐蚀能力强，而且重量轻，造价较低。内部管配件的集成式安装，使得PPS内部空间利用率高。尤其是粉碎性格栅的使用，整体替代了人工格栅或机械格栅，大大减少了泵站占地面积，同时减少了事故发生和人工成本， 提高了安全度。 

（4）集成式内置设备PPS的集成式设计，空间优化程度非常高，充分利用了筒内的空间，管配件等设备在出厂前就已经安装到位。另外，还可以根据用户需要配备盥洗设施、工作台等设备，合理地安置在PPS的有限空间里。比如粉碎型格栅配套于PPS，只需安装在进水管路上，并加开检修井即可。粉碎型格栅体积小，方便使用，和高质量的潜污泵配合，粉碎后的小颗粒杂质可以通过潜污泵直接排出，不需要人工清渣。几乎没有增加任何土建工作，轻松达到普通格栅的效果。使得整套泵站设施保持紧凑实用。

（5）先进的监测和远程管理系统

泵站通过光纤通信，可以通过图像监视站内全景和任何一个工位，实现泵站无人值守。同时自动化泵站管理人员可以在泵站监控中心远程监测站内水池水位或进站压力、加压泵组工作状态、出站流量、出站压力等；支持水泵启动设备手动控制、自动控制、远程控制加压泵组的启停，真正实现远程监测和管理。

（6）节能环保、节地 

一体化预制泵站的运用载人航天技术预制筒体结构原理，采用高强度纤维玻璃钢铸造预制筒体，所有设备部件一体化置于预制泵站筒体内，主体采用地埋式。预制筒体竖立埋入 8-10m 深的地下，实行全自动控制，无须人工操作，环保节能、节约投资、高效快捷。一体化预制泵站高度集成， 泵体土建工程总量仅为传统混凝土结构的 1/10，总造价只有传统混凝土结构的 1/3；运用智能型全自动控制，水体排放根据储水量大小进行高效自动调节，省去人工全天候值班操作；泵站预制筒体采用密封装置，整体埋于地下深处，无异

味溢出；泵体外围经绿化，栽种花草树木，形成花园式环境。

       喀纳斯风景区是国家 5A 级景区，其供水设施的建设必须最大程度地避免对景区景观的影响。为了向某景点公共厕所供水，在景区栈道旁设置了一体化预制泵站。泵站选址位于山坡的高位，有效避免了雨季被淹没的风险，井筒也采取了相应的保温措施，秋季封山后，对水箱及泵站进行放空处理，有效防止冰冻事故的发生。

      金诚世纪的一体化预制泵站是一种集成地埋式预制泵站，完全根据客户特定要求在工厂精确预制，安装完毕后出厂。该一体化产品的井筒采用先进的材料定制生产，内部包括水泵、格栅、管路、阀门、仪表、控制设备、以及维修设施等，最大程度确保系统的成本效益及运行可靠性。

      青海省西宁市某系列地产项目存在地下车库数量过少、对供水设备低噪音要求高的诉求，为此二次供水工程采用了一体化预制泵站形式。泵站选址于社区绿化带中，井筒直径为 2 m，考虑到该社区不宜采用叠压直接抽吸，泵站进水侧设置了地埋式不锈钢水箱。泵站机组全部配置集成变频水泵，有效提高了泵站在小流量工况下的工作效率。

      一体化预制泵站是传统污水泵站的理想替代品。在一两个星期之内，一体化预制泵站就能完成包括挖掘、回填、压实、连接、泄漏测试、控制系统安装、试运行、最终调试和文件记录所有的工序。这将节省7个星期的泵站安装时间，省时比例达到80%。更重要的是，TPS能解决传统泵站渗漏和腐蚀、水泵故障、淤泥沉积、环境污染、维护频繁和成本高昂等一系列问题。