P C C P D E管道水壓試驗(yàn)成果分析與應(yīng)用

姜潤文

（遼寧省水利廳，遼寧沈陽110003）

P C C P D E管道水壓試驗(yàn)成果分析與應(yīng)用

姜潤文

（遼寧省水利廳，遼寧沈陽110003）

通過對(duì)采用P C C P D E管道進(jìn)行長距離、多目標(biāo)、大流量的壓力密閉輸配水系統(tǒng)的32次水壓試驗(yàn)方法及相關(guān)成果進(jìn)行整理和對(duì)實(shí)際滲水量值進(jìn)行分析，所得出的各項(xiàng)監(jiān)測技術(shù)參數(shù)顯示P C C P D E管道系統(tǒng)運(yùn)行正常，也充分證明產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、安裝鋪設(shè)及調(diào)度管理的工作是成功的，可供類似引水工程參考。

P C C P D E；水壓試驗(yàn)；滲水量；分析

1 概述

大伙房水庫輸水（二期）工程輸水管道主要采用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（簡稱P C C P），即由鋼筒和鋼筒內(nèi)、外兩側(cè)混凝土層組成管芯并在管芯混凝土外側(cè)纏繞環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絲，然后制作水泥砂漿保護(hù)層而制成的輸水管。本工程使用的輸水管是接頭采用了兩根橡膠密封圈進(jìn)行柔性密封連接的雙膠圈埋置式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（簡稱P C C P D E）。依據(jù)完工統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，共安裝P C C P D E管道全長250.5km，其中從上游至下游依次為：D N 3200雙線管道長60.3km，D N 2400雙線管道長152.8km，D N 2400單線管道長37.4km。D N 3200有效長度為5m，D N 2400有效長度為6m。

本管道工程設(shè)計(jì)要求采用注水法進(jìn)行水壓試驗(yàn)，合格的判定依據(jù)為允許壓力降值和允許滲水量值兩項(xiàng)指標(biāo)。分段水壓試驗(yàn)含沿線交叉穿越的鋼管段及檢修閥、空氣閥、泄水閥、絕緣法蘭等各類設(shè)備，只有沿線配水加壓站內(nèi)鋼管水壓試驗(yàn)需單獨(dú)進(jìn)行。

2 分段水壓試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)區(qū)段劃分

管道功能性試驗(yàn)主要目的是為了驗(yàn)證管材制造和安裝施工質(zhì)量，當(dāng)P C C P D E和鋼管兩種不同管材不具備分別試驗(yàn)的條件，必須組合試驗(yàn)時(shí)，采用不同管材中的管道長度最長、控制最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)；當(dāng)不同管徑的同一種管材不具備分別試驗(yàn)的條件時(shí)，依據(jù)規(guī)范要求分別計(jì)算允許滲水量值后用累加值來判定；當(dāng)有條件要考慮減少臨時(shí)封堵對(duì)管材的影響時(shí)，區(qū)段劃分盡力減少。

2.2 試驗(yàn)壓力

P C C P D E管道設(shè)計(jì)工作壓力分別為0.6MP a、0.8MP a，相應(yīng)試驗(yàn)壓力分別為0.9MP a、1.1MP a；考慮到由于同一試驗(yàn)區(qū)段的管道中心高程存在差異，同一斷面管道內(nèi)水壓力也存在高程差，將試驗(yàn)壓力基準(zhǔn)點(diǎn)確定為試驗(yàn)區(qū)段管道內(nèi)底高程最低處，以該點(diǎn)達(dá)到試驗(yàn)壓力為準(zhǔn)。

2.3 允許滲水量值

依據(jù)《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（G B 50268-2008）第9.2.11條規(guī)定，允許滲水量值按下列公式計(jì)算：

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管：

式中：q——允許滲水量，L/m i n·km；Di——管道內(nèi)徑，m m。

按照設(shè)計(jì)文件要求，本工程P C C P D E管道的允許滲水量為在試驗(yàn)壓力下不超過2.22 L/m i n·km；鋼管段允許滲水量不超過式計(jì)算后與設(shè)計(jì)文件要求對(duì)比見表1，本工程采用設(shè)計(jì)允許滲水量值做為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 管道封堵方式

本工程采用的管道封堵方式有3種。一是根據(jù)試驗(yàn)壓力、試驗(yàn)條件，使用有P C C P D E承（插）口按上述公

表1 各種管材及相應(yīng)的允許滲水量值表

的鋼制堵頭及鋼制背板，支撐系統(tǒng)選用液壓頂進(jìn)方式，利用兩端堵頭、背板擠壓混凝土預(yù)制梁后背的回填土聯(lián)合止推，同時(shí)可控制和減小加壓過程的變形量，止推計(jì)算依據(jù)朗肯理論被動(dòng)土壓力公式進(jìn)行；二是使用管線上的控制蝶閥代替試驗(yàn)段兩側(cè)的堵頭；三是使用已正常安裝的打壓管方式，利用打壓管附近多節(jié)管道與土體的摩擦力傳遞推力。

3 水壓試驗(yàn)的主要步驟

3.1 準(zhǔn)備工作

（1）管道接口單口全部完成2次水壓試驗(yàn)并驗(yàn)收合格；管內(nèi)接口填充材料已驗(yàn)收合格；管道內(nèi)清掃干凈。管線的鎮(zhèn)支墩以及混凝土工程等均應(yīng)完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

（2）檢查合格并經(jīng)相關(guān)各方確認(rèn)后，在空氣閥和閘閥處于開啟狀態(tài)下，對(duì)管道進(jìn)行緩慢注水，利用空氣閥充分排出氣體，當(dāng)管段注滿水時(shí)，關(guān)閉閘閥。

（3）在不大于工作壓力的條件下充分浸泡72h，并及時(shí)排出管道內(nèi)的氣體。

（4）一般采用0.2、0.4、0.6、0.9 MP a4個(gè)級(jí)別分級(jí)升壓，每級(jí)穩(wěn)壓10m i n，每3km左右設(shè)一個(gè)壓力監(jiān)測點(diǎn)。

（5）當(dāng)升壓至0.2MP a時(shí)，統(tǒng)一開啟閘閥，再次排氣和驗(yàn)證空氣閥是否漏水，隨即關(guān)閉閘閥；對(duì)于有壓力監(jiān)測點(diǎn)的空氣閥，閘閥不關(guān)閉。

（6）當(dāng)發(fā)現(xiàn)彈簧壓力計(jì)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；每升一級(jí)應(yīng)檢查后背、支墩、管身及接口，當(dāng)無異?，F(xiàn)象時(shí)，再繼續(xù)升壓。

（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，遇有缺陷時(shí)，應(yīng)作出標(biāo)記，卸壓后修補(bǔ)。

3.2 預(yù)試驗(yàn)階段

將管道內(nèi)水壓緩緩地升至試驗(yàn)壓力并穩(wěn)壓30m i n，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，有漏水、損壞現(xiàn)象時(shí)應(yīng)及時(shí)停止試壓，查明原因并采取相應(yīng)措施后重新試壓。

3.3 主試驗(yàn)階段

停止注水補(bǔ)壓，穩(wěn)定15m i n；當(dāng)15m i n后壓力下降不超過允許壓力降數(shù)值0.03 MP a時(shí)，將試驗(yàn)壓力降至工作壓力并保持恒壓30m i n，進(jìn)行外觀檢查若無漏水現(xiàn)象，則允許壓力降值合格。

當(dāng)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0.03MP a，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)段內(nèi)的水量，實(shí)測滲水量不超過2.22L/m i n·km時(shí)為合格。

由于本工程管道較長，無條件分段過細(xì)，同時(shí)為了避免由于分段過細(xì)增加的堵板破壞管道結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)分區(qū)段主要以沿線設(shè)置的檢修閥門為區(qū)段劃分界限，造成試驗(yàn)區(qū)段較長，且含有不同管材和設(shè)備。按從嚴(yán)原則，在主試驗(yàn)階段當(dāng)試驗(yàn)壓力逐級(jí)升至試驗(yàn)壓力后，穩(wěn)壓15m i n滿足規(guī)范要求時(shí)，P CC P D E管線段不再將試驗(yàn)壓力降至工作壓力，直接在試驗(yàn)壓力下恒壓30m i n進(jìn)行外觀檢查，以達(dá)到試驗(yàn)區(qū)段內(nèi)全部管道水壓力大于工作壓力進(jìn)行觀測，直至合格為準(zhǔn)，與規(guī)范相比也更加嚴(yán)格。

4 水壓試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求及《給排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（G B 50268-2008）規(guī)定，P C C P D E管線段（含過河、過路鋼管段）分別進(jìn)行了7段1km首段水壓試驗(yàn)和25段通水前水壓試驗(yàn)，在預(yù)試驗(yàn)和主試驗(yàn)2個(gè)階段中，全線各段壓力降值、實(shí)測滲水量值均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，分別見表2、3。

表2 1k m首段水壓試驗(yàn)成果表（7段）

表3 通水前水壓試驗(yàn)成果表（25段）

5 結(jié)語

本管道工程采用長距離、多目標(biāo)、大流量的壓力密閉輸配水系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)和組成十分復(fù)雜，由于壓力密閉的特點(diǎn)，干支線水力聯(lián)系密切，相互作用、相互影響，組合工況多，經(jīng)水壓試驗(yàn)各段實(shí)測壓力降值及滲水量值均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。同時(shí)自2010年11月14日正式通水運(yùn)行以來，已累計(jì)安全運(yùn)行1330多天，向下游六城市供水7.6億m3，發(fā)揮了較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3年多來，P C C P D E管道系統(tǒng)運(yùn)行管理過程中所取得的各項(xiàng)監(jiān)測技術(shù)參數(shù)顯示該管道系統(tǒng)運(yùn)行正常，也充分證明了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、安裝鋪設(shè)及調(diào)度管理的工作是成功的，可供類似的引水工程參考。

［1］G B/T 19685-2005.預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管［S］.

［2］G B 50268-2008.給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［3］張海森，王平.大伙房水庫輸水工程P C C P管安裝靜水壓試驗(yàn)［J］.廣西水利水電技術(shù)，2012（06）.

圖7 系統(tǒng)運(yùn)行成果圖

（2）關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)測指標(biāo)的控制原則

①水壓試驗(yàn)設(shè)備：采用壓力偏差0.03和打壓次數(shù)不超過3次來進(jìn)行控制；

②蒸養(yǎng)設(shè)備：利用監(jiān)測數(shù)據(jù)可分析升溫和恒溫蒸養(yǎng)的時(shí)間、偏差值（10℃）來控制；

③纏絲設(shè)備：采用纏絲應(yīng)力偏差來控制（5%）；

④噴漿與拌合：采用各項(xiàng)指標(biāo)的偏差率來控制（水泥、摻和料、水、外加劑稱量允許誤差+1%，骨料稱量允許誤差+2%）。

4 結(jié)論

（1）本成果的研究采用理論結(jié)合實(shí)踐的方式進(jìn)行，首先在1#管廠建設(shè)示范研究，在試驗(yàn)應(yīng)用成熟后，在其他六座管廠進(jìn)行了推廣應(yīng)用，該模式起到了良好的效果。

（2）通過系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)管廠關(guān)鍵生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的全程記錄和信息化管理，有利于軟件直接形成分析、評(píng)價(jià)和報(bào)警報(bào)告，對(duì)管廠的生產(chǎn)質(zhì)量保障能力提升顯著。

（3）目前，P C C P管在我國大型輸水工程中得到了廣泛的應(yīng)用，作為供水工程主體的一個(gè)基本單元，其生產(chǎn)質(zhì)量關(guān)乎工程質(zhì)量和供水安全。因此本成果在P C C P管生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣闊的推廣前景，其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

參考文獻(xiàn)

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B

1672-2469（2015）06-0053-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.06.018

姜潤文（1967年—），男，高級(jí)工程師。