焦作市供水配套工程鋼管水壓試驗(yàn)施工技術(shù)

寧凱樂(lè)

(中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，鄭州 450000)

1 工程概況

本標(biāo)段為焦作供水配套工程施工2標(biāo)，管線長(zhǎng)約9km，設(shè)計(jì)輸水流量為0.7L/s，管材為DN1000的涂塑復(fù)合鋼管，管道標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)度為12m和6m，其他非標(biāo)準(zhǔn)段跟實(shí)際地形，由廠家定制。管溝形式為城區(qū)段垂直開(kāi)挖，郊區(qū)段放坡開(kāi)挖，覆土深度3-5m，底部采用粗砂墊層，其他部位原土回填。

2 實(shí)驗(yàn)的目的及方法

根據(jù)招標(biāo)文件、相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)圖紙要求，對(duì)26號(hào)線博愛(ài)供水工程施工2標(biāo)進(jìn)行靜水壓力試驗(yàn)，檢驗(yàn)管道的材質(zhì)、強(qiáng)度、安裝連接及其他閥件質(zhì)量等，確保工程質(zhì)量及運(yùn)行安全。

3 試驗(yàn)小組建立與分工

1)試驗(yàn)前由建設(shè)單位組織召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議，確認(rèn)各方職責(zé)，建立聯(lián)絡(luò)機(jī)制，保持信息暢通。

2)施工方作為試驗(yàn)的實(shí)施單位，主要負(fù)責(zé)落實(shí)試驗(yàn)人員的組織、試驗(yàn)器具的準(zhǔn)備、按照批復(fù)方案實(shí)施水壓試驗(yàn)、整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)、提交試驗(yàn)報(bào)告等[1]。

4 試驗(yàn)段劃分

4.1 試驗(yàn)段選取和劃分原則

1)分段原則：充分考慮管線坡降、閘閥及工作井位置、管材壓力等級(jí)、供排水條件等因素確定。

2)考慮到本工程特點(diǎn)，結(jié)合管件閥件安裝情況，本標(biāo)段水壓試驗(yàn)段長(zhǎng)度取2-4km區(qū)段進(jìn)行。

4.2 試驗(yàn)段劃分

本工程試驗(yàn)分三段進(jìn)行，第一段從起點(diǎn)至27號(hào)檢修閥井，第二段從27號(hào)檢修閥井至34號(hào)檢修閥井，第三段從34號(hào)檢修閥井至終點(diǎn)。詳見(jiàn)表1。

5 焊縫暴露

因標(biāo)段坐落在城區(qū)，管線大部分為垂直開(kāi)挖，開(kāi)挖深度大，臨近縣城主要道路、居民小區(qū)及廠區(qū)，車(chē)流量大，路經(jīng)人員多，進(jìn)入汛期雨水豐富，管溝不及時(shí)回填安全隱患、質(zhì)量隱患較大，故本次水壓試驗(yàn)將部分管道段(避開(kāi)管道轉(zhuǎn)角、鎮(zhèn)墩、閥井等位置)焊縫暴露，暴露焊縫比例控制約占焊縫總量的20%，以檢查焊縫質(zhì)量及滲漏情況[2]。

6 試驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作

1)按照批復(fù)的水壓試驗(yàn)方案，配置各工種作業(yè)人員及管理人員，明確分工及各自職責(zé)；提前準(zhǔn)備滿足試驗(yàn)要求的各種打壓器具和備用器具。

2)根據(jù)批復(fù)方案做好技術(shù)交底、安全技術(shù)交底，設(shè)計(jì)與設(shè)備廠家同時(shí)參與；

3)管道內(nèi)雜物已清理，相關(guān)閘閥已封閉或者采取其他措施。

4)注水口位置、排水路線設(shè)置。

a)注水水源水質(zhì)為I-III類(lèi)，第一試驗(yàn)段水源選用就近的機(jī)井；第二段和第三段選用就近市政供水管網(wǎng)取水口(消防栓或其他設(shè)施)。

b)注水口位置：根據(jù)26號(hào)分水口門(mén)輸水管道情況，注水口宜設(shè)置在管道試驗(yàn)段下游，利于充水階段管道排氣。

5)試驗(yàn)壓力選取及確定：

試驗(yàn)壓力選取及確定原則：根據(jù)設(shè)計(jì)院提供管道設(shè)計(jì)工作壓力計(jì)算，詳見(jiàn)表3。

7 堵頭及后靠背設(shè)計(jì)

7.1 堵板布置

在試驗(yàn)段首尾兩端各設(shè)置盲板做堵板，堵板用法蘭加橡膠墊片，螺栓與管道連接，充水及補(bǔ)水位置堵板留置注水孔和壓力表三通，起點(diǎn)第一節(jié)以及終點(diǎn)最后一節(jié)管道生產(chǎn)加工時(shí)與法蘭焊接牢固；在各個(gè)檢修閥井蝶閥伸縮節(jié)位置設(shè)置水壓試驗(yàn)堵板，法蘭、螺栓連接[3]。

7.2 堵板以及法蘭、螺栓規(guī)格

1)堵板規(guī)格：堵板采用與主管道同規(guī)格Q345C型鋼板，厚度為16.1mm。

2)法蘭、螺栓規(guī)格：堵板所用法蘭、墊片及螺栓規(guī)格與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的檢修閥井蝶閥伸縮節(jié)的法蘭、墊片及螺栓規(guī)格相同，滿足試驗(yàn)要求。

3)堵板厚度計(jì)算：堵板厚度可按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

(1)

式中：S為堵板厚度，mm；K為堵板系數(shù)，取0.45；DW為堵板內(nèi)徑，mm；P為水壓試驗(yàn)最高允許壓力，MPa；[σ]為許用應(yīng)力([σ]20℃=12.4kg/mm2)；η為基本應(yīng)力修正系數(shù)，取1.05；

堵板采用特制鋼板或由廠家定做。

經(jīng)計(jì)算：堵板厚度S=0.45×1000×1.66÷(100×12.4×1.05)=16.1mm

4)后背：在閥井鎮(zhèn)墩回填土壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的情況下，借用原有水平鎮(zhèn)墩、直管段鋼管自重及土重、直管段未挖土體以及閥井止推環(huán)作為后背。在管線端頭后背墻應(yīng)進(jìn)行推力驗(yàn)算，千斤頂須間隔、對(duì)稱(chēng)、均勻布設(shè)。

8 進(jìn)水管路、加壓管路及設(shè)備

試驗(yàn)兩端進(jìn)水管路及加壓設(shè)備如圖1所示，主要包含堵板、注水管路、補(bǔ)水管路、加壓泵及壓力表等[4]。

圖1 進(jìn)水管路、加壓管路及設(shè)備設(shè)計(jì)圖

9 靜水壓試驗(yàn)步驟和工作流程

試驗(yàn)步驟及流程見(jiàn)圖2。

圖2 試驗(yàn)步驟及流程圖

10 靜水壓試驗(yàn)實(shí)施

10.1 注水

1)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就緒并經(jīng)工作小組檢查確認(rèn)后即可開(kāi)始注水。

2)注水流速不超過(guò)規(guī)范允許值。

3)充水前檢查各排氣閥為打開(kāi)狀態(tài)。

4)充水過(guò)程中和完成后，檢查閥件與管線工況良好，無(wú)滴水。

5) 注水相關(guān)要素，見(jiàn)表4。

液壓標(biāo)定裝置是由4臺(tái)液壓千斤頂、1只油箱、1臺(tái)油泵、1臺(tái)多通路換向閥以及連接各設(shè)備的油管組成，在換向閥上安裝1臺(tái)壓力變送器，用于檢測(cè)千斤頂對(duì)秤體所施加的壓力。換向閥是1個(gè)四路出油，另外四路回油的裝置，以保證加載在4個(gè)稱(chēng)重傳感器上的壓力一致[9]。

表4 注水相關(guān)要素表

10.2 管道浸泡

試驗(yàn)段注水完成后，先對(duì)管線浸泡，浸泡壓力控制在工作壓力以內(nèi)，時(shí)間不低于72h。

10.3 水壓試驗(yàn)

1) 水壓應(yīng)緩慢升至試驗(yàn)壓力，本管線試驗(yàn)壓力為1.66MP，按照批復(fù)方案升壓程序，每級(jí)升壓0.2MP。

2)升壓泵處安裝兩個(gè)壓力表，兩個(gè)壓力表相互校核，確保讀數(shù)準(zhǔn)確。

3)每級(jí)穩(wěn)壓不少于10分鐘，過(guò)程中檢驗(yàn)試驗(yàn)管段、閘閥、接口等有無(wú)滲水現(xiàn)象，排查整個(gè)管線無(wú)滲水可繼續(xù)升壓。

4)升壓至1.66MP(試驗(yàn)壓力)后，保持壓力不變，合格標(biāo)準(zhǔn)為穩(wěn)壓時(shí)間和補(bǔ)水量不超過(guò)設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定或者規(guī)范要求。

5)其他事項(xiàng)參照規(guī)范要求執(zhí)行。

10.4 排水

根據(jù)事先規(guī)劃的排水方案，將水引排至市政雨污管網(wǎng)或業(yè)主指定位置。

10.5 注意事項(xiàng)

1)堵頭應(yīng)采用特制鋼板，材質(zhì)符合要求，或由廠家直接定制，試壓前進(jìn)行力學(xué)計(jì)算。后靠背應(yīng)牢固可靠，試驗(yàn)過(guò)程中不發(fā)生變形和移位。

2)試驗(yàn)過(guò)程中，安排專(zhuān)職人員進(jìn)行管線檢查，是否存在滲漏、缺陷等，修補(bǔ)前必須先卸壓。

11 質(zhì)量保證措施

2)嚴(yán)格按照計(jì)劃試驗(yàn)程序?qū)嵤⒆龊糜涗洝?/p>

3)管線內(nèi)空氣盡量排出，保證壓力表讀數(shù)準(zhǔn)確。

12 安全保證措施

1)對(duì)試驗(yàn)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。

2)試壓過(guò)程中，做好管溝防護(hù)及巡查工作，設(shè)置警示標(biāo)志和警示區(qū)域。

3)坑、井周邊做好防護(hù)措施，防止墜落。

4)事先編制應(yīng)急預(yù)案，儲(chǔ)備應(yīng)急物資，并做好交底，一旦發(fā)生突發(fā)事件，按照應(yīng)急預(yù)案程序進(jìn)行處置。

13 結(jié) 語(yǔ)

試驗(yàn)結(jié)果表明，本標(biāo)段采用上述方法進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)分段可行，試驗(yàn)準(zhǔn)備充足、試驗(yàn)過(guò)程安全、試驗(yàn)方法可靠，試驗(yàn)過(guò)程未出現(xiàn)較大異常情況，試驗(yàn)程序及試驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，對(duì)于類(lèi)似供水工程可提供借鑒與參考。