鄂北工程試驗(yàn)段PCCP管道水壓試驗(yàn)研究分析

戴 敏，田祥勇，陳華貴

（鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)與管理局(籌)，430071，武漢）

鄂北工程試驗(yàn)段PCCP管道水壓試驗(yàn)研究分析

戴 敏，田祥勇，陳華貴

（鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)與管理局(籌)，430071，武漢）

鄂北地區(qū)水資源配置工程在老河口孟樓鎮(zhèn)和棗陽(yáng)七方鎮(zhèn)崗地之間有72 km低凹地段，該段為倒虹吸工程，采用了3根PCCP同槽埋設(shè)。PCCP倒虹吸工程在湖北省首次應(yīng)用，為確保工程質(zhì)量和安全，先期在襄州黃集鎮(zhèn)太山村開展了5 km試驗(yàn)段水壓試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。通過(guò)試驗(yàn)，驗(yàn)證了管道的密封性，為后續(xù)主體工程PCCP管道安裝提供了寶貴的技術(shù)數(shù)據(jù)。

鄂北地區(qū)水資源配置工程；倒虹吸；PCCP；水壓試驗(yàn)

鄂北地區(qū)水資源配置工程試驗(yàn)段項(xiàng)目位于襄州區(qū)黃集鎮(zhèn)太山村，項(xiàng)目總長(zhǎng)5.0 km，項(xiàng)目設(shè)計(jì)流量為38.0 m3/s，采用3根DN3 800 mm的PCCP并排同槽布置，管道工作壓力為0.4 MPa，設(shè)計(jì)壓力為0.6 MPa。通過(guò)對(duì)管道進(jìn)行水壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)其密封性，確保管網(wǎng)系統(tǒng)整體安全可靠，從而保障輸水工程的質(zhì)量。鄂北工程孟樓—七方倒虹吸工程為亞洲連續(xù)最長(zhǎng)的倒虹吸工程。

一、試驗(yàn)?zāi)康募叭蝿?wù)

依據(jù)《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50268—2008)要求，給水管道安裝完成后應(yīng)進(jìn)行管道水壓試驗(yàn)。通過(guò)單管1 km分段及5 km全線水壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)管道的密封性。

二、管道試驗(yàn)壓力及壓力表讀數(shù)計(jì)算

1.管道試驗(yàn)壓力計(jì)算

試驗(yàn)采用 DN3 800 mmPCCP，其工作壓力為0.4 MPa，依據(jù)《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》相關(guān)要求，管道試驗(yàn)壓力為0.6 MPa。

2.水壓試驗(yàn)壓力表讀數(shù)計(jì)算

由于管道高低起伏，所以在水壓試驗(yàn)過(guò)程中管道最低點(diǎn)必須達(dá)到試驗(yàn)壓力。依據(jù)壓力計(jì)算1 MPa=100 m水柱，即 1 m=0.01 MPa。

工作壓力時(shí)壓力表讀數(shù)=工作壓力-0.01 MPa/（m×壓力表與最低點(diǎn)管中心高程差）

試驗(yàn)壓力時(shí)壓力表讀數(shù)=試驗(yàn)壓力-0.01 MPa/（m×壓力表與最低點(diǎn)管中心高程差）

水壓試驗(yàn)壓力表布置及讀數(shù)計(jì)算見(jiàn)表1和表2。

三、判定標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目試驗(yàn)時(shí)采用壓力降及滲水量?jī)煞N標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行同時(shí)判定。

壓力降：當(dāng)壓力升至試驗(yàn)壓力值時(shí)，立即停止升壓，并穩(wěn)壓15 min后，如果壓力下降沒(méi)有超過(guò)0.03 MPa，繼續(xù)降壓至0.04 MPa，穩(wěn)定壓力30 min后，對(duì)管道進(jìn)行外部檢測(cè)，如果未出現(xiàn)漏水破損現(xiàn)象，則水壓試驗(yàn)合格。

滲水量：滲水量試驗(yàn)時(shí)間不低于2小時(shí)，按規(guī)范要求PCCP管道允許滲水量應(yīng)不大于 8.63 L/（min·km）。

表1 1 km水壓試驗(yàn)表布置及讀數(shù)計(jì)算表

表2 5 km水壓試驗(yàn)表布置及讀數(shù)計(jì)算表

四、水壓試驗(yàn)

PCCP安裝好后，為保障管網(wǎng)的整體可靠性，依據(jù)管線長(zhǎng)度進(jìn)行分段和全線兩種水壓試驗(yàn)。管道水壓試驗(yàn)前，將試驗(yàn)段管道兩側(cè)至管頂以上500 mm進(jìn)行土方回填分層夯實(shí)，管線的鎮(zhèn)墩等達(dá)到規(guī)范要求的強(qiáng)度后開始水壓試驗(yàn)，其中試驗(yàn)的壓力及方法都依據(jù) 《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行。水壓試驗(yàn)流程如圖1。

圖1 水壓試驗(yàn)流程

1.管端封堵裝置及后背設(shè)計(jì)

水壓試驗(yàn)段管道工作壓力為0.4 MPa，依照 《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》，水壓試驗(yàn)的壓力為0.6 MPa。

試驗(yàn)段安裝完畢，接頭試驗(yàn)合格后，在其兩端安裝長(zhǎng)0.7 m、直徑3.8 m的承插口封堵裝置。封堵裝置由平蓋封頭、短管和承插口鋼件3部分組成。平蓋封頭由鋼板制作，短管由鋼板卷制而成，短管一端焊接在平蓋封頭上，另一端焊接在PCCP管承插口鋼件上。封堵裝置設(shè)計(jì)如圖2。

圖2 封堵裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖（單位：mm）

采用開挖后的原狀土作為后背墻，在墻前加混凝土支墩，使推力方向與混凝土支墩寬度中心線基本重合。

2.水源選擇

針對(duì)管線的實(shí)際情況，水源從襄陽(yáng)市樊莊水庫(kù)抽取。樊莊水庫(kù)設(shè)計(jì)總庫(kù)容1 868萬(wàn)m3，興利庫(kù)容1 382萬(wàn)m3，水源來(lái)自港溝河和引丹干渠六支渠，水質(zhì)較好，現(xiàn)水庫(kù)蓄水1 000萬(wàn)m3以上，水質(zhì)和水量滿足水壓試驗(yàn)要求。

3.注水升壓

注水分兩階段進(jìn)行，第一階段注水采用DN150mm鋼管，注水時(shí)，當(dāng)注水口相應(yīng)水位上升至排氣三通頂位置(水面不溢出)，立即停止注水，而后加蓋盲法蘭，隨后進(jìn)入第二階段注水；第二階段注水采用DN50mm鋼管，當(dāng)注滿水后停止注水，而后采用逆止閥和球閥進(jìn)行封閉加壓注水，最后對(duì)管道進(jìn)行排氣檢查。

4.試驗(yàn)方法

（1）允許壓降值法

管道水壓試驗(yàn)采用強(qiáng)度與嚴(yán)密性兩種試驗(yàn)方法，兩種方法同時(shí)進(jìn)行，通過(guò)嚴(yán)密性試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)管道強(qiáng)度，其中嚴(yán)密性試驗(yàn)分為預(yù)試驗(yàn)和主試驗(yàn)兩個(gè)階段。

第一階段(預(yù)試驗(yàn))：向管道注滿水，經(jīng)過(guò)72小時(shí)浸泡后進(jìn)行，試驗(yàn)采用分級(jí)升壓，每級(jí)0.2 MPa，每升一級(jí)后穩(wěn)壓不少于10 min，將管道內(nèi)水壓慢慢升至試驗(yàn)壓力并穩(wěn)定壓力30 min。在這期間如果出現(xiàn)壓力下降時(shí)進(jìn)行注水補(bǔ)壓，但管道壓力不能高于試驗(yàn)壓力，并對(duì)管道各處進(jìn)行檢查，如果出現(xiàn)漏水破損等情況時(shí)立即停止試壓，并采取相應(yīng)措施后重新試壓。

第二階段(主試驗(yàn))：在第一階段結(jié)束停止注水補(bǔ)壓后，穩(wěn)定壓力15 min，當(dāng)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定壓力30 min，對(duì)管道外觀進(jìn)行檢查，如果沒(méi)有出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，則該試驗(yàn)合格。

（2）滲水量法

用滲水量判定最終試驗(yàn)是否合格時(shí)，按照注水法進(jìn)行滲水量檢測(cè)。依照以下程序進(jìn)行：當(dāng)水壓達(dá)到試驗(yàn)壓力時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)壓力下降，立即進(jìn)行注水補(bǔ)壓，但降壓不得大于0.03 MPa，使管道的試驗(yàn)壓力保持恒定，持續(xù)時(shí)間2小時(shí)，同時(shí)對(duì)恒壓期間內(nèi)補(bǔ)入試驗(yàn)管段內(nèi)的水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。依據(jù)規(guī)范要求，最大滲水量為8.63 L/（min·km）。

實(shí)測(cè)滲水量計(jì)算：q=W/(TL)

式中，q 為實(shí)測(cè)滲水量 [L/（min·km）]，W為恒壓期間內(nèi)補(bǔ)入管道的水量(L)，T為從開始計(jì)時(shí)至保持恒壓結(jié)束的時(shí)間(min)，L 為試驗(yàn)管段的長(zhǎng)度(km)。

五、結(jié)果與分析

1.結(jié)果

（1）分段水壓試驗(yàn)

允許壓降值法：管道壓力達(dá)到試驗(yàn)壓力0.6 MPa后，穩(wěn)定壓力15 min壓力下降為0.00 MPa，將試驗(yàn)壓力降至工作壓力，同時(shí)保持恒定壓力30 min，對(duì)管道兩段及鎮(zhèn)墩處外觀檢查，都未出現(xiàn)漏水破損現(xiàn)象。

滲水量法：當(dāng)水壓升至試驗(yàn)壓力開始計(jì)時(shí)，當(dāng)壓力下降，立即向管道內(nèi)注水補(bǔ)壓，使其試驗(yàn)壓力始終保持恒定，持續(xù)時(shí)間2小時(shí)，中途共計(jì)補(bǔ)水1次，補(bǔ)水118 L，計(jì)算實(shí)測(cè)滲水量為 0.98 L/（min·km）。

（2）全線水壓試驗(yàn)

允許壓降值法：管道壓力達(dá)到試驗(yàn)壓力0.6 MPa后，穩(wěn)定壓力15 min壓力下降為0.00 MPa，將試驗(yàn)壓力降至工作壓力，同時(shí)保持恒定壓力30 min，對(duì)管道兩段及鎮(zhèn)墩處進(jìn)行外觀檢查，都未出現(xiàn)漏水破損現(xiàn)象。

滲水量法：當(dāng)水壓升至試驗(yàn)壓力開始計(jì)時(shí)，當(dāng)壓力下降，立即向管道內(nèi)注水補(bǔ)壓，使管道試驗(yàn)壓力始終保持恒定，持續(xù)時(shí)間2小時(shí)，中途共計(jì)補(bǔ)水1次，補(bǔ)水224 L，計(jì)算實(shí)測(cè)滲水量為 0.37 L/（min·km）。

2.結(jié)果分析

試驗(yàn)通過(guò)允許壓降值法和滲水量法同時(shí)檢查水壓試驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)允許壓降值法檢測(cè)，1 km分段管道兩端及鎮(zhèn)墩處外觀檢查均無(wú)漏水現(xiàn)象，試壓結(jié)果滿足規(guī)范要求，水壓試驗(yàn)合格；5 km全線管道兩端及鎮(zhèn)墩處外觀檢查都未出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，試壓結(jié)果滿足規(guī)范要求，則該水壓試驗(yàn)合格。

通過(guò)滲水量法檢測(cè)，1 km分段實(shí)測(cè)滲水量為 0.98 L/（min·km）<8.63 L/（min·km），試驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)范要求，水壓試驗(yàn)合格；5 km全線實(shí)測(cè)滲水量為 0.37 L/（min·km）<8.63 L/（min·km），試驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)范要求,水壓試驗(yàn)合格。

[1]給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范(GB 50268—2008)[S].2008.

[2]張法.PCCP管道靜水壓試驗(yàn)在南水北調(diào)配套工程PCCP輸水線路工程中的實(shí)踐和控制 [J].廣東科技，2012（15）.

[3]楊進(jìn)新，等.長(zhǎng)距離大口徑PCCP管道水壓試驗(yàn)方法改進(jìn)研究[J].水利水電技術(shù)，2009（12）.

Hydrostatic test for PCCP in experiment section of Water Resources Allocation Scheme in North Hubei Province

Dai Min,Tian Xiangyong,Chen Huagui

Water Allocation Scheme in North Hubei Province has a 72 km low-lying areas between Menglou Township in Laohekou City and Qifang Township in Zaoyang City.In this section,an inverted siphon is planned with PCCP3 slot buried.It is the first time for PCCP inverted siphon applied in Hubei Province.In order to ensure project quality and safety,hydrostatic test for 5km experiment section had been conducted in Taishan Village in the early stage and the result of experiment had been evaluated.It demonstrates that the leakproofness of the pipeline is good,which provides valuable technical data to the later installation of PCCP of main works.

Water Resources Allocation Scheme in North Hubei Province;inverted siphon;Prestressed Concrete Cylinder Pipe;hydrostatic test

TV68+TV672.5

B

1000-1123（2017）22-0034-03

2017-10-11

戴敏，工程師。

責(zé)任編輯 韋鳳年