王圪堵輸水管道水壓試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

劉 平

(中國水電十五局水機(jī)公司 陜西 西安 710065)

管道試壓是管道工程中不可忽視的一個(gè)環(huán)節(jié)，是檢驗(yàn)管道制造、安裝質(zhì)量合格與否的有效方法。管道試壓常采用水壓試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件，可利用的試壓水源，組成管道系統(tǒng)的配件和附件（閥門、井室）的數(shù)量，管道各部位的高差情況等條件決定試壓段的長度。

1 概述

陜西省榆林市王圪堵水庫輸水工程施工Ⅰ標(biāo)段(0+000～5+620.10)總長為5620.10m，管材采用預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管（PCCP管）。根據(jù)合同要求需對(duì)安裝完畢的管道進(jìn)行分段水壓試驗(yàn)，分段水壓試驗(yàn)長度為1km左右，同時(shí)考慮到現(xiàn)場實(shí)際情況確定位置，試壓長度有所增減，分段位置根據(jù)施工進(jìn)展情況安排，選在水源便利的地段。結(jié)合本工程特點(diǎn)，分段位置定在樁號(hào)0+310～1+752段，試壓段長度1442m，管徑為1600mm，管道實(shí)際工作壓力為0.06MPa，管道設(shè)計(jì)工作壓力0.4MPa，水壓試驗(yàn)壓力取設(shè)計(jì)工作壓力。

按照規(guī)范要求，輸水管道水壓試驗(yàn)分預(yù)試驗(yàn)階段和主試驗(yàn)階段，試驗(yàn)合格的判定依據(jù)為允許壓力降值（強(qiáng)度試驗(yàn)）和允許滲水量值（嚴(yán)密性試驗(yàn)）。

2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及工藝流程

2.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1.1 后背及堵頭的設(shè)計(jì)

進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，在水的壓力的作用下，管端將產(chǎn)生巨大的推力，該推力全部作用在試壓段的后背上，如后背不堅(jiān)固，管段將產(chǎn)生很大的縱向位移，導(dǎo)致接口拔出，甚至造成管身產(chǎn)生環(huán)向開裂，極易引起安全事故。后背設(shè)計(jì)將關(guān)系到水壓試驗(yàn)的成敗。

水壓試驗(yàn)后背采用預(yù)制鋼筋混凝土后背。根據(jù)合同文件提供的資料，沿管線土壤為細(xì)砂、粉細(xì)砂及粉土，經(jīng)計(jì)算每平米能承受的承載力大約為7t。管道試驗(yàn)壓力0.4MPa，經(jīng)計(jì)算堵頭承受的水壓力（直徑為1600mm的PCCP管）為80.4t，則后背所需的最小承力面積為：S=80.4/7=11.5m2。

因此，預(yù)制鋼筋混凝土后背面積為12m2，滿足承力需要。

因試壓地段土壤比較松軟，后背與后背墻之間必須用換土(碎石)夯實(shí)的方法進(jìn)行加固，后背墻面應(yīng)平整，并應(yīng)與管道軸線垂直。

水壓試驗(yàn)采用鋼制堵頭，制作1套。每套承插口堵頭均設(shè)置排氣孔、進(jìn)水孔（加壓孔）、排水孔、壓力表等，具體設(shè)置見下圖：

2.1.2 進(jìn)水孔、排氣孔和排水孔的設(shè)計(jì)

進(jìn)水孔設(shè)置在堵頭的盲板中間，作為管道注水孔和加壓孔。

排氣孔設(shè)置在堵頭的盲板上部，由壓力管道引伸出管頂以上作為排氣孔。

排水孔設(shè)置在堵頭盲板的下部，作為管道水壓結(jié)束后的卸壓和放水孔。

2.1.3 加壓設(shè)備、壓力表的選用及安裝

加壓設(shè)備布置在水壓試驗(yàn)段管道端部的一側(cè)，加壓設(shè)備包括多級(jí)離心加壓泵（160m揚(yáng)程）、儲(chǔ)水桶、壓力管，高壓閥門等，加壓泵用壓力管與進(jìn)水孔相連接。

壓力表應(yīng)安裝在試驗(yàn)段低側(cè)端與管道軸線垂直的支管上，壓力表由主表和校核表兩塊組成，壓力表最大允許誤差不超過最高刻度的1.5%，最大量程應(yīng)為試驗(yàn)壓力的1.5倍。為方便讀數(shù)，表殼的公稱直徑不應(yīng)小于150mm。

2.1.4 排水疏導(dǎo)措施

排水孔附近修建排水溝，便于將水壓試驗(yàn)段管道內(nèi)的水排出。

2.2 工藝流程

安裝堵頭、后背→管內(nèi)注水→浸泡→安裝加壓設(shè)備→預(yù)試驗(yàn)階段→主試驗(yàn)階段→排水→加壓設(shè)備、堵頭、后背拆除。

3 試驗(yàn)方法步驟

1.根據(jù)現(xiàn)場條件取0+310～1+752段的管道作為水壓試驗(yàn)段，試驗(yàn)段長度1442m。

2.在試驗(yàn)段兩端挖出安裝后背的后背墻，將已制作好的堵頭和靠背安裝到試驗(yàn)段管道兩頭，堵頭安裝要求與管道安裝要求相同。堵頭與靠背之間用4個(gè)50t的機(jī)械千斤頂支撐，后背與后背墻之間必須用換土(碎石)夯實(shí)的方法進(jìn)行加固。

3.注水：因該地段地下水位高，在注水口處打口深井，用60m3/h流量的離心水泵從堵頭上進(jìn)水孔向管道內(nèi)注水，注水時(shí)應(yīng)打開所有排氣閥，待水注滿后有水溢出時(shí)關(guān)閉排氣閥和進(jìn)水閥，停止注水。

表5-1 人員配置表

表5-2 設(shè)備配置表

4.試驗(yàn)管段灌滿水后，應(yīng)在不大于工作壓力條件下充分浸泡再進(jìn)行試壓，浸泡時(shí)間不小于72h，使管道達(dá)到機(jī)械、熱力和化學(xué)上的平衡。

5.安裝加壓設(shè)備及壓力表：加壓泵進(jìn)水管與儲(chǔ)水桶相連，出水管通過壓力管與堵頭上的進(jìn)水孔相連；壓力表用蛇形管安裝在排氣管上，安裝兩塊壓力表，一塊為主表，一塊為校核表。壓力表選用最小單位0.02MPa，最大量程為0.8MPa，表殼的公稱直徑150mm，且在使用前進(jìn)行校正。

6.預(yù)試驗(yàn)階段：管道升壓時(shí)，管道的氣體應(yīng)排除；升壓過程中，發(fā)現(xiàn)壓力表針擺動(dòng)、不穩(wěn)，且升壓較慢時(shí)，應(yīng)重新排氣后再升壓，然后以每分鐘不大于0.01MPa的速度加壓，將管道內(nèi)水壓緩緩地升至試驗(yàn)壓力并穩(wěn)壓30min，期間如有壓力下降可注水補(bǔ)壓，但不得高于試驗(yàn)壓力。檢查管道接口、配件等處有無漏水、損壞現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)有漏水、損壞現(xiàn)象應(yīng)停止試壓，并查明原因采取相應(yīng)措施后重新試壓。

7.主試驗(yàn)階段：預(yù)試驗(yàn)合格后進(jìn)入主試驗(yàn)階段，停止注水補(bǔ)壓，保持試驗(yàn)壓力恒壓15min，當(dāng)15min后壓力下降值不超過0.03MPa時(shí)，進(jìn)行外觀檢查，若接口、管身無破損及漏水現(xiàn)象時(shí)，則判定管道強(qiáng)度試驗(yàn)合格。

8.若水壓試驗(yàn)將以允許滲水量作為最終判定依據(jù)，實(shí)測滲水量將采用注水法進(jìn)行，具體操作如下。

（1）壓力升至試驗(yàn)壓力后開始計(jì)時(shí)，每當(dāng)壓力下降，應(yīng)及時(shí)向管道內(nèi)補(bǔ)水，但最大壓降不得大于0.03MPa，保持管道試驗(yàn)壓力恒定，恒壓延續(xù)時(shí)間不得少于2h，并計(jì)量恒壓時(shí)間內(nèi)補(bǔ)入試驗(yàn)管段內(nèi)的水量。

（2）實(shí)測滲水量按下式計(jì)算確定

其中：q=實(shí)測滲水量（L/min.km）

W=恒壓時(shí)間內(nèi)補(bǔ)入管道的水量（L）

T=從開始計(jì)時(shí)至保持恒壓結(jié)束時(shí)間（min）

L=試驗(yàn)管段長度（m）

當(dāng)實(shí)測滲水量小于或等于《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中預(yù)應(yīng)力鋼銅混凝土管允許滲水量時(shí)，則判定管道嚴(yán)密性試驗(yàn)合格。

對(duì)于DN1600預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管道管道允許滲水量按下式計(jì)算得：

9.待水壓試驗(yàn)的允許壓力降值和允許滲水量都合格后，將管道內(nèi)水放掉，放水時(shí)排氣閥全部打開，可以從上下游同時(shí)放水；放水時(shí)，少部分水靠壓力直接排出，大部分水需要用水泵抽出，排出的水可以直接放至排水溝中。

10.后背、堵頭及加壓設(shè)備拆除。

4 安全保證措施

（1）試驗(yàn)前，試驗(yàn)段管道必須全部進(jìn)行定位回填，所有支墩，鎮(zhèn)墩混凝土強(qiáng)度已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

（2）試驗(yàn)段所有敞口應(yīng)堵嚴(yán)，不得有滲水現(xiàn)象，試驗(yàn)段不得采用閘閥做堵板，不得有消火栓、水錘消除器、安全閥等附件。

（3）管道注水應(yīng)從下游緩慢注入，管道上的排氣閥全部打開，將管道內(nèi)的氣體排除。

（4）試驗(yàn)現(xiàn)場設(shè)置安全警戒線，配置專職安全員，閑雜人員禁止入內(nèi)。

（5）所有工作人員必須經(jīng)過技術(shù)交底和安全教育培訓(xùn)。

（6）水壓試驗(yàn)過程中，后背頂撐，管道兩側(cè)嚴(yán)禁站人。

（7）水壓試驗(yàn)時(shí)，嚴(yán)禁對(duì)管身、接口進(jìn)行敲打或修補(bǔ)缺陷，遇到有缺陷時(shí)，應(yīng)作出標(biāo)記，卸壓后修補(bǔ)。

5 資源配置

詳見表5-1，表5-2。

6 結(jié)語

王圪堵輸水管道水壓試驗(yàn)方案詳實(shí)的闡述了預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的水壓試驗(yàn)過程。該施工方案正確指導(dǎo)了王圪堵輸水管道水壓試驗(yàn)的施工，滿足了施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度的要求，同時(shí)也為我局在同類工程施工中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，該方案設(shè)計(jì)和實(shí)施值得借鑒和學(xué)習(xí)。陜西水利