南水北調(diào)安陽(yáng)配套工程靜水壓試驗(yàn)方法

□李擁軍（安陽(yáng)市彰武南海水庫(kù)工程管理局）

1 工程概況

河南省南水北調(diào)受水區(qū)供水配套工程在安陽(yáng)市境內(nèi)輸水線路全長(zhǎng)約 120㎞，共設(shè)4座分水口門（35、37、38、39號(hào)口門）向安陽(yáng)供水，年分配水量為3.34億m3。4條輸水管線大部分為預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP），少量為預(yù)應(yīng)力混凝土管（PCP），穿越工程為鋼管（SP）或頂進(jìn)施工法用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（JPCCP）。目前，大部分管道已填埋，閥井、鎮(zhèn)墩已澆筑，閥件已安裝。

2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1 試驗(yàn)分段

根據(jù)安陽(yáng)供水配套工程實(shí)際情況，確定以檢修閥或控制閥作為試驗(yàn)分段節(jié)點(diǎn)，并結(jié)合工程總體布置、水源及排水條件等因素確定分段原則。

2.1.1 按工程分標(biāo)分段

試驗(yàn)分段與工程施工分標(biāo)相對(duì)應(yīng)，任務(wù)清楚，責(zé)任主體明確，但應(yīng)注意在各標(biāo)段分界點(diǎn)是否有合適的堵頭位置，若分界點(diǎn)沒(méi)有合適的堵頭位置，標(biāo)段間應(yīng)相互協(xié)商縮短或延長(zhǎng)試驗(yàn)段長(zhǎng)度。

2.1.2 按檢修閥分段

輸水管道沿線每5 km左右及在河道、鐵路、公路等穿越工程進(jìn)出口、支線分水口處均設(shè)有檢修閥，靜水壓試驗(yàn)可以檢修閥分段，且一個(gè)試驗(yàn)段內(nèi)可有多個(gè)檢修閥。

2.1.3 按管材壓力分段

由于管道壓力隨著輸水管線長(zhǎng)度不同而變化，故安陽(yáng)供水配套工程設(shè)計(jì)輸水管道工作壓力（PW）分別為0.40 MPa、0.60 MPa、0.80 MPa、1.00 MPa等壓力級(jí)別，因此在一個(gè)試驗(yàn)段內(nèi)不能出現(xiàn)兩個(gè)管材壓力級(jí)別。

2.1.4 按管材類型分段

當(dāng)一條輸水管線管道采用多種管材類型時(shí)，應(yīng)按不同管材分別進(jìn)行分段試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)壓力

南水北調(diào)安陽(yáng)供水配套工程由于輸水管線分布廣，管材類型多，管道直徑大，內(nèi)水壓力、水源條件、排水條件不同，管線長(zhǎng)短差別大等因素，為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)壓力規(guī)定為：當(dāng)管道工作壓力Pw≤1.50 MPa時(shí)，輸水管道靜水壓試驗(yàn)取值為1.20 Pw，當(dāng)Pw＞1.50 MPa時(shí)，輸水管道靜水壓試驗(yàn)取值為Pw+0.30 MPa。但應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是試驗(yàn)壓力應(yīng)不大于試驗(yàn)段內(nèi)最不利點(diǎn)管材的設(shè)計(jì)壓力；二是試驗(yàn)壓力不宜小于試驗(yàn)段內(nèi)任一點(diǎn)管道工作壓力。根據(jù)管線縱斷面設(shè)計(jì)，以檢修閥為控制節(jié)點(diǎn)，計(jì)算兩點(diǎn)之間的最大工作壓力，據(jù)此確定管道的試驗(yàn)壓力。

2.3 堵頭（板）確定

閥門（檢修閥、控制閥）可作為靜水壓試驗(yàn)的堵頭，但應(yīng)復(fù)核受力條件，若不能滿足試壓要求，則應(yīng)將閥門卸掉焊接堵板或采取其它措施，以確保試壓安全。堵板應(yīng)采用特制柔性接口堵板，同時(shí)在堵板后加肋板。

2.4 止推靠背確定

安陽(yáng)供水配套工程在檢修閥井前后設(shè)置了止推環(huán)，閥門關(guān)閉后由靜水壓力產(chǎn)生的推力可通過(guò)止推環(huán)傳到閥井上，故可利用閥井作靠背，但應(yīng)通過(guò)止推計(jì)算確認(rèn)閥井是否滿足抗滑穩(wěn)定要求。試壓前應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是檢查止推環(huán)焊接是否牢固，是否與閥井井壁之間留有縫隙，以免靜水壓產(chǎn)生的推力傳不到閥井上，使閥井起不到靠背作用，引起管道位移；二是檢查閥井墻后填土是否密實(shí)，是否與井壁間留有縫隙，以免閥井發(fā)生滑移帶動(dòng)管道位移。

2.5 指揮（導(dǎo)）機(jī)構(gòu)

成立由市建管局、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、設(shè)備廠家等單位人員組成的試驗(yàn)工作指揮（導(dǎo)）小組，負(fù)責(zé)試驗(yàn)的組織、實(shí)施、技術(shù)指導(dǎo)、突發(fā)事件處理、試驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)等工作，見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)和通訊設(shè)備一覽表

2.6 實(shí)施、維護(hù)責(zé)任單位

成立由監(jiān)理、施工標(biāo)段等單位人員組成的試驗(yàn)工作實(shí)施小組。施工單位為試驗(yàn)責(zé)任主體，其項(xiàng)目經(jīng)理為實(shí)施小組責(zé)任人，負(fù)責(zé)實(shí)施小組一切試驗(yàn)工作落實(shí)和完成，負(fù)責(zé)完成各試驗(yàn)段的人員配置、注水、試驗(yàn)記錄、突發(fā)事件應(yīng)急處理、修補(bǔ)、排水、試驗(yàn)資料整理等各項(xiàng)工作。

3 試驗(yàn)實(shí)施

水壓試驗(yàn)基本步驟為：充水→試壓→結(jié)果判定→泄壓排水。

3.1 充水

3.1.1 水源

充水水源可根據(jù)試驗(yàn)段實(shí)際情況，就近選用河道、水庫(kù)、地下水或總干渠水源，但應(yīng)辦理相關(guān)的啟用手續(xù)，并完成相關(guān)的充水水源建設(shè)、臨時(shí)建筑物和設(shè)施的施工及安裝調(diào)試。

3.1.2 水質(zhì)

充水水源水質(zhì)應(yīng)經(jīng)相關(guān)部門化驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足Ⅰ～Ⅲ類且不低于Ⅲ類飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.3 充水口

充水口應(yīng)選擇在試驗(yàn)段內(nèi)的上游高程較高點(diǎn)，利用空氣閥、進(jìn)人孔充水，不影響充水時(shí)管道排氣。

3.1.4 充水流速

充水時(shí)應(yīng)控制注水流量，以流速≤0.30 m3/s為宜，以減少余留空氣量及水錘壓力。

3.1.5 充水過(guò)程及注意事項(xiàng)

一是充水前必須打開(kāi)試驗(yàn)段內(nèi)所有排氣閥，關(guān)閉排空閥。二是充水時(shí)，先不安裝試壓裝置，利用管道法蘭孔自由注水，待快注滿管道時(shí)，再安裝試壓裝置，繼續(xù)注水。三是充水時(shí)，應(yīng)將管段內(nèi)排氣閥前半球閥全部打開(kāi)，進(jìn)行排氣，并從管道低處緩慢注水，注水水量與管道的排氣量相匹配，使管道內(nèi)的氣體從管道高點(diǎn)自然排出，避免氣體滯留在管內(nèi)，形成氣囊而影響試驗(yàn)效果。四是管道充滿水后，用試壓泵向管內(nèi)注水。五是充水完成后，關(guān)閉注水口及閥門，逐個(gè)檢查閥井及沿線管道是否存在漏水現(xiàn)象。六是每個(gè)閥井處安排專人看守，隨時(shí)開(kāi)關(guān)閥門，確保充水安全。3.1.6 管道浸泡

試驗(yàn)管段注滿水后，宜在不大于工作壓力條件下充分浸泡72 h后再進(jìn)行水壓試驗(yàn)，以使管道混凝土細(xì)微裂縫充分吸水飽和后愈合。

3.2 試壓

3.2.1 壓力分級(jí)

試驗(yàn)加壓時(shí)要逐步緩慢分級(jí)升壓，每級(jí)0.10 MPa。

3.2.2 預(yù)試壓階段

開(kāi)始升壓試驗(yàn)時(shí)，先進(jìn)行預(yù)試壓，采取逐步緩慢分級(jí)升壓，將管道內(nèi)水壓緩升至試驗(yàn)壓力，并穩(wěn)壓30 min，期間如有壓力下降可注水補(bǔ)壓，但不得高于試驗(yàn)壓力。

3.2.3 主試壓階段

停止注水補(bǔ)壓，穩(wěn)壓15 min后，根據(jù)試驗(yàn)段管材不同，當(dāng)鋼管壓力下降為0，PCCP及PCP管壓力下降不超過(guò)0.03 MPa時(shí)，將試驗(yàn)壓力降至工作壓力并保持恒壓30 min，進(jìn)行外觀檢查有無(wú)漏水現(xiàn)象。

3.2.4 試驗(yàn)監(jiān)測(cè)

每升壓一級(jí)后穩(wěn)壓≥15 min，進(jìn)行觀測(cè)檢查，對(duì)應(yīng)檢查后背、支墩、管身、鎮(zhèn)墩、閥井、閥件及接口，并及時(shí)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集，當(dāng)無(wú)異?，F(xiàn)象時(shí)，再繼續(xù)升壓。

3.3 結(jié)果判定

3.3.1 進(jìn)行外觀檢查

重點(diǎn)檢查管道接口、配件等處有無(wú)漏水、損壞現(xiàn)象，若無(wú)漏水、損壞現(xiàn)象，則水壓試驗(yàn)合格。

3.3.2 檢查滲水量

若實(shí)際滲水量小于規(guī)范規(guī)定的允許滲水量，則最終判定該段管道水壓試驗(yàn)合格。

3.4 些壓排水

水壓試驗(yàn)結(jié)束后，利用試驗(yàn)段內(nèi)的排空閥進(jìn)行卸壓排水。但應(yīng)注意：一是卸壓過(guò)程中要緩慢開(kāi)關(guān)卸壓閥，任何情況下閥門不能全開(kāi)，防止產(chǎn)生水錘，引起管道顫動(dòng)；同時(shí)逐步打開(kāi)空氣閥，以向管道內(nèi)補(bǔ)充氣體。二是試壓段排水應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，在確保人員、交通、周邊環(huán)境及設(shè)施安全的前提下，可分段開(kāi)啟具有排水條件的排空閥進(jìn)行自流排水，且過(guò)閥流速≤0.30 m3/s，對(duì)自流不盡的管道積水利用水泵進(jìn)行強(qiáng)排。三是排水過(guò)程中應(yīng)注意控制閥門的開(kāi)度，防止形成負(fù)壓。四是排水結(jié)束后，應(yīng)檢查排氣閥及排水口處的水位，確認(rèn)無(wú)危險(xiǎn)后方可緩慢打開(kāi)閥門，拆除試壓設(shè)備。

4 靜水壓試驗(yàn)注意事項(xiàng)

一是兩端堵頭是否有足夠的抗壓應(yīng)力阻擋水壓，堵頭后面的試壓靠背是否穩(wěn)固。二是管內(nèi)注水時(shí)，試驗(yàn)人員應(yīng)24 h巡查管線及各種閥門工作是否正常。三是管道內(nèi)灌滿水后仍需繼續(xù)充水至排氣孔出水為止。四是水壓試驗(yàn)時(shí)嚴(yán)禁對(duì)管身、接口敲打或修補(bǔ)缺陷，遇有缺陷，應(yīng)作出標(biāo)記，卸壓后修補(bǔ)，無(wú)法修補(bǔ)的應(yīng)予拆除。五是試驗(yàn)儀表在安裝前應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)一率定。六是水壓試驗(yàn)過(guò)程中，后背頂撐、管道兩端嚴(yán)禁站人。