長(zhǎng)距離輸水工程管道水壓試驗(yàn)技術(shù)分析

□王明智 張 楠 謝麗清 曹麗娟

沙河市污水處理廠中水回用工程位于河北省沙河市，工程自沙河市污水處理廠引水，經(jīng)壓力管道，輸送至新建沙河電廠，設(shè)計(jì)規(guī)模為3萬(wàn)m3/d，總輸水長(zhǎng)度25km，送水泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程為93.1m，設(shè)計(jì)采用2條DN600球墨鑄鐵管輸水管道，局部交叉及轉(zhuǎn)彎處為鋼管，終點(diǎn)附近定向鉆施工處使用PE管，管道安裝完成后須對(duì)其進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

1.管道水壓試驗(yàn)技術(shù)要求

管道工程安裝完畢，在進(jìn)行大面積管溝回填之前，應(yīng)在有建設(shè)、監(jiān)理及設(shè)計(jì)等代表參加的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行后續(xù)回填、管道清洗、驗(yàn)收及交付使用等工作。

根據(jù)規(guī)范要求，管道水壓試驗(yàn)的管段長(zhǎng)度不宜大于1km；管道采用兩種或兩種以上管材時(shí)，宜按不同管材分別進(jìn)行試驗(yàn)，不具備分別試驗(yàn)的條件必須組合試驗(yàn)，設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí)，應(yīng)采用不同管材的管段中試驗(yàn)控制最嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)。

2.試驗(yàn)方法與技術(shù)比較

輸水管道在進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，管道內(nèi)水壓力會(huì)對(duì)管道接口及兩端產(chǎn)生巨大推力，對(duì)于焊接鋼管，試壓管段兩端用法蘭盲板焊接封堵，其整體性較好，可以抵抗水壓對(duì)管道接口及兩端封堵產(chǎn)生的巨大推力，無(wú)需特殊的支撐措施。

對(duì)于承插口管道，因其特有的管道接口形式，進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)須做臨時(shí)靠背支撐。若靠背不能抵擋管道水壓力，則承插口管道會(huì)發(fā)生縱向位移，造成接口脫落甚至不可預(yù)見性事故。因此，承插口管道臨時(shí)靠背支撐的可靠程度直接關(guān)系到整個(gè)工程水壓試驗(yàn)的成敗。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)及其他工程中使用過的試驗(yàn)方法，管段兩端臨時(shí)靠背支撐做法共有4種，每種方法的技術(shù)特點(diǎn)分述如下。

2.1 利用凝土或漿砌石靠背

利用混凝土或漿砌石靠背與原裝土體之間的基底摩擦力，可使管道堵頭不泄露。該做法需澆（砌）筑大型混凝土或漿砌石長(zhǎng)方體，混凝土、漿砌石砌筑養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，試驗(yàn)完成后需對(duì)其進(jìn)行拆除，再進(jìn)行下一階段管道施工。該方法操作復(fù)雜，且混凝土和漿砌石養(yǎng)護(hù)控制試驗(yàn)周期長(zhǎng)；試驗(yàn)需要大體積混凝土或漿砌石，投資較大；不可進(jìn)行重復(fù)利用，造成資源浪費(fèi)。

2.2 利用現(xiàn)有管道及附屬構(gòu)筑物

根據(jù)其他工程經(jīng)驗(yàn)，利用相鄰直管段或附屬檢查井、轉(zhuǎn)角支墩等構(gòu)筑物做臨時(shí)靠背進(jìn)行水壓試驗(yàn)。該方法護(hù)衛(wèi)靠背的管道需要進(jìn)行適當(dāng)回填，否則對(duì)已安裝完畢管道沖擊力較大，不確定性及潛在威脅較大；檢查井、支墩為承受較大試驗(yàn)壓力，需要進(jìn)行加大尺寸或者下部增加凸隼等特殊設(shè)計(jì)。該方法投資較小，實(shí)施操作便利，工期較短，但試壓段管道容易對(duì)已建管道產(chǎn)生沖擊壓力，從而產(chǎn)生不確定性因素，試驗(yàn)安全保證率較低；且本段試壓完成后，支撐、管道連接件等空間管道連接及試壓較困難。

此工程管道沿線設(shè)有連通井、截止閥井，但數(shù)量有限，遠(yuǎn)不能滿足規(guī)范對(duì)試驗(yàn)長(zhǎng)度要求。

2.3 利用原狀土體

在直管段預(yù)留一定長(zhǎng)度原狀土體不進(jìn)行開挖，并用現(xiàn)澆混凝土對(duì)靠背面進(jìn)行平整，水壓試驗(yàn)完成后再進(jìn)行該段管道的施工。該方法技術(shù)可行，但施工復(fù)雜，受原狀土體影響較大，需要對(duì)原狀土體進(jìn)行穩(wěn)定性復(fù)核，不確定性因素較多，且因靠背土體不能開挖影響工程施工進(jìn)度而耽誤工期。此工程管道沿線地質(zhì)情況為沙性土質(zhì)，原狀土體穩(wěn)定性較差，不宜采用該方法進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

2.4 人工樁基后背支撐

當(dāng)土質(zhì)承載力不足時(shí)，可以修建臨時(shí)混凝土擋土墻或采用打樁方法作為水壓試驗(yàn)段臨時(shí)后背支撐。見圖1。該方法操作簡(jiǎn)單，適用范圍廣，節(jié)省投資，且可重復(fù)利用。宜在承插口連接的管道水壓試驗(yàn)中采用。

圖1 人工樁基后背支撐示意圖

3.結(jié)論

在長(zhǎng)距離引調(diào)水工程中，水壓試驗(yàn)是管道施工安裝完成后，整體回填以前需要必須進(jìn)行的一個(gè)重要程序，用來(lái)驗(yàn)證管道及其附屬閥門設(shè)備等的安裝是否合乎標(biāo)準(zhǔn)，以保證工程質(zhì)量。鋼管和PE管具有良好的整體性，除常規(guī)操作外，無(wú)需采取支撐措施；承插口連接管道水壓試驗(yàn)有多種方法對(duì)管道兩端堵頭進(jìn)行臨時(shí)支撐，根據(jù)實(shí)際情況選取最經(jīng)濟(jì)、最便利的兩端支撐方式封堵管口。利用人工樁基做后背支撐具有節(jié)省投資、縮短水壓試驗(yàn)周期、操作方法簡(jiǎn)單及可重復(fù)利用等特點(diǎn)，宜在承插口輸水管道工程中推廣使用。