東山供水工程PCCP管線分段水壓試驗

弓少君，梁燏，李成材

（山西省水利建筑工程局有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

PCCP管道接口安裝質(zhì)量的好壞直接關(guān)系整個管線的使用壽命，而往往由于出現(xiàn)接口滲漏出水，影響整個工程的質(zhì)量。為檢驗已安裝管道的強度、嚴(yán)密性是否滿足設(shè)計要求，必須分段進行水壓試驗，避免整體通水運行后管線滲漏、爆裂，為整個工程質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

1 工程概況

山西省晉中東山供水工程輸水線路施工十九標(biāo)，此標(biāo)段為北圖劃～3#隧洞段輸水線路土建標(biāo)，上接輸水線路施工十八標(biāo)，下連輸水線路施工六標(biāo)3#隧洞進口。北圖劃～3#隧洞進口（樁號BY0-005.45～BY10+690.96）為PCCP 雙管布置段，長2 km×10.70 km，DN1600 和DN1400 雙管并行布置，管中心間距3 m。沿線設(shè)置1 座檢修閥室、2 座排水閥井、10 座排氣閥井。穿河溝3次。水平鎮(zhèn)墩17處，豎向鎮(zhèn)墩6處、支墩2處。

輸水線路施工十九標(biāo)PCCP 管線全長10 696.41 m，其中DN1400PCCP 管 全 線 工 壓 均 為0.60 MPa，DN1600PCCP 管5 405.45 m（BY0-005.45～BY5+400.00）工壓為1.20 MPa，剩余段5 290.96 m（BY5+400～BY10+690.96）工壓為1.00 MPa。

2 PCCP管線分段水壓試驗

2.1 試驗?zāi)康?/h3>

東山供水工程對PCCP管線進行分段水壓試驗?zāi)康氖牵簽榱藱z驗PCCP 管線在規(guī)定的內(nèi)水壓作業(yè)下的安全可靠性和嚴(yán)密性，同時也是為了檢驗PCCP管線是否滿足供水要求。

2.2 試驗范圍

2.2.1 分段水壓試驗范圍

根據(jù)標(biāo)段管線特點及施工情況，計劃全段PCCP雙管線各做2次水壓試驗，分別為：

2.2.2 第一段水壓試驗范圍

DN1400PCCP 管從施工十七標(biāo)GH-2#檢修閥室（BG（5）0+070.000）至我標(biāo)段BY1#檢修閥室（BYG1+863.50），線路總長7.59 km，總?cè)菟考s1.20 萬m3，管道設(shè)計壓力分別為0.60 MPa、0.80 MPa，壓力表放置在GH-2#檢修閥和BY1#檢修閥。

DN1600PCCP管從施工十八標(biāo)1#檢修閥室（檢修閥室樁號SBE38+695.02 至起點樁號SBE44+172.55）至標(biāo)段BY1#檢修閥室（BYG1+863.50）段，長度約為7.34 km，總?cè)菟考s1.50萬m3，管道設(shè)計壓力分別為0.60、0.80、1.00 MPa和1.20 MPa，壓力表放置在十八標(biāo)1#檢修閥和本標(biāo)段BY1#檢修閥內(nèi)。

2.2.3 第二段水壓試驗范圍

從BY1#檢修閥室（BYG1+863.50）至施工六標(biāo)流量調(diào)節(jié)閥室（IP23樁號BYG10+696.96加3#隧洞長度313.14再加3#隧洞與閥室連接鋼管長度300），雙管長度均為9.45 km，DN1400 管總?cè)菟考s1.50萬3，DN1600管總?cè)?.90萬m3，DN1400管道設(shè)計壓力為0.60 MPa、DN1600 管道設(shè)計壓力為1.20、1.00 MPa，壓力表放置在BY1#檢修閥室和調(diào)節(jié)閥室。

2.3 試驗依據(jù)及合格標(biāo)準(zhǔn)

2.3.1 試驗依據(jù)

PCCP管線進行分段水壓試驗的依據(jù)是：合同文件，施工圖紙，《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》。

2.3.2 試驗判斷標(biāo)準(zhǔn)

2.3.2.1 允許壓力降

管道水壓試驗應(yīng)采用注水法，管道水壓試驗合格的判定依據(jù)應(yīng)滿足允許壓力降值。按照《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》第9.2.10規(guī)定，允許壓力降值為0.03 MPa。

2.3.2.2 允許滲水量

按照《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》第9.2.11規(guī)定，允許滲水量值為

此次靜水壓試驗雙管線均分為2段進行打壓，分段打壓時每分鐘允許滲水量如下所示：

DN1400PCCP管道

第一段（BG（5）0+070.000～BYG1+863.50）長度約為7.59 km，每分鐘滲水量q=5.24 L/（min·km）×7.59 km=39.77 L/min。

第二段（BYG1+863.50～施工六標(biāo)流量調(diào)節(jié)閥室）長度均為9.45 km，每分鐘滲水量q=5.24 L/（min·km）×9.45 km=49.52 L/min。

DN1600PCCP管道

第一段（SBE38+695.02～BYG1+863.50），長度約為7.34 km，每分鐘滲水量q=5.60 L/（min·km）×7.34 km=41.10 L/min。

第二段（BYG1+863.50～施工六標(biāo)流量調(diào)節(jié)閥室）長度均為9.45 km，每分鐘滲水量q=5.60 L/（min·km）×9.45 km=52.92 L/min。

壓力升至試驗壓力后開始計時，當(dāng)壓力下降時，要及時向管道內(nèi)補水，但最大壓降不得大于0.03 MPa，保持管道試驗壓力恒定，恒壓延續(xù)時間不得少于2h，并計算恒壓時間內(nèi)補入試驗管段內(nèi)的水量，水量根據(jù)補水計量桶進行計量。若實測滲水量小于允許滲水量，則水壓試驗合格。

2.4 試驗前提

2.4.1 水平推力（閥門壓力）

水壓試驗作用于檢修蝶閥上的作用力用下式計算：

P=PSπR2/4 （1）

式中：P—試壓段管端承受的壓力（kN）；PS—試驗壓力（MPa）；R—管道內(nèi)徑（m）。

試驗壓力取0.90 MPa進行計算

關(guān)河支線管道內(nèi)徑取DN1400PCCP管道進行計算：最大壓力P=PSπR2/4=0.90 MPa×3.14×1.42 m/4=1 384.70 kN 2#隧洞出口～云竹流量調(diào)節(jié)閥室管道內(nèi)徑取DN1600PCCP 管道進行計算：最大壓力P=PSπR2/4=0.90 MPa×3.14×1.62 m/4=1 808.60 kN。

2.4.2 抗滑移驗算

檢修閥室抗滑移穩(wěn)定驗算用下式計算：

滿足要求。

綜上驗算，沿線檢修閥在進行管道水壓試驗時檢修閥室穩(wěn)定可靠。

2.4.3 位移監(jiān)測

2.4.3.1 檢修閥室位移監(jiān)測

位移監(jiān)測分兩部分進行監(jiān)測，第一部分監(jiān)測檢修閥室土建實體是否有位移；第二部分監(jiān)測檢修閥室檢修蝶閥是否有位移，全過程采用全站儀進行位移監(jiān)測，具體監(jiān)測方法如下：①在檢修閥室周圍取若干固定點建立臨時施工坐標(biāo)系（例取A1、B1、C1、D1）；②水壓試驗前，先按照建立的上述施工坐標(biāo)系測量出檢修閥室四周及室內(nèi)檢修蝶閥固定點先關(guān)控制要素（包括樁號、偏距、高程），用以作為水壓試驗過程中閥室是否發(fā)生位移的對照量；③水壓試驗過程中，不定時對第2步所測的固定點進行復(fù)測，并做好記錄及時計算對比是否發(fā)生位移。若發(fā)生較大偏移，及時上報并停止加壓，待加固處理后再進行水壓試驗。

2.4.3.2 鎮(zhèn)墩位移監(jiān)測

鎮(zhèn)墩位移監(jiān)測全過程采用全站儀進行位移監(jiān)測，具體監(jiān)測方法同檢修閥室位移監(jiān)測。

2.4.4 堵板

根據(jù)現(xiàn)場實際情況結(jié)合以往施工經(jīng)驗并參考廠家提供的相關(guān)設(shè)備型號及參數(shù)，此次管道靜水壓試驗采用沿線檢修閥井的閥門作為水壓試驗的堵板。

水壓試驗時管道最大壓力均不大于閥門工壓，故采用閥門作為水壓試驗的堵板可滿足試驗要求。

2.5 水壓試驗

2.5.1 水源引接及初期注水

方案一采用上游來水正充（最優(yōu)方式）注水口為上游管線標(biāo)；方案二采用云竹水庫反充注水口為4#隧洞；方案三采用水泵進行抽水，注水口設(shè)置在高程最高的排氣閥井（10#排氣閥井），根據(jù)業(yè)主及監(jiān)理指示，選用上述方法之一進行管道注水。

2.5.2 加壓、補水設(shè)備安裝

加壓、補水設(shè)備布置根據(jù)線路條件確定，加壓泵采用高揚程多級離心泵（200 m 揚程），用高壓水管加壓，壓力表采用1.60 MPa儀表，注水量用計量桶計量，補水設(shè)備用潛水泵補水。

在各試驗段加壓點，加工一塊和加壓處排氣盲板同型號同規(guī)格盲板，在新盲板上安裝加壓管、補水管，分別和高壓水管、補水管連接，水管另一頭連接加壓泵，在高壓水管和加壓泵間安置計量水表，在加壓管上再安裝一節(jié)三通，連接泄壓水管。加壓管、補水管、泄壓管由閥門分別控制，現(xiàn)場設(shè)一儲水桶。

試驗用水利用附近水源，泄壓排水到附近渠道。

2.5.3 試驗流程

安裝加壓設(shè)施→管內(nèi)注水補水→浸泡→關(guān)閉試驗段排氣閥→預(yù)試驗階段→主試驗階段→泄壓→拆除打壓設(shè)施。

2.5.4 試驗步驟

第一，在試驗段加壓點排氣三通安裝加工好的排氣盲板，并安裝加壓設(shè)施。第二，管內(nèi)注水：注水前打開管線所有排氣閥門，關(guān)閉排水閥門，把所需檢修閥門關(guān)閉后開始注水，直到線路最高點排氣閥無氣體排出，說明管道內(nèi)已注滿水，停止注水。如管道內(nèi)注水不足，利用補水設(shè)施把管內(nèi)水補滿。第三，浸泡：注滿水后，浸泡72 h。第四，關(guān)閉所有排氣閥門，關(guān)閉檢修閥門、旁通閥門。第五，預(yù)試驗階段：保證水源供水存足，先把儲水桶注滿，用加壓泵開始加壓。加壓時，壓力表讀數(shù)穩(wěn)定上升，說明管內(nèi)沒有空氣；如果加壓時發(fā)現(xiàn)壓力表讀數(shù)不穩(wěn)，數(shù)字上下變化，說明管內(nèi)有空氣，應(yīng)重新排氣補水再加壓。第六，主試驗階段：預(yù)試驗合格后，進入主試驗階段，保持試驗壓力恒壓15 min，恒壓后壓降不超0.03 MPa時，將試驗壓力降至工作壓力并保持恒壓30 min，進行外觀檢查，若無漏水滲水現(xiàn)象，則水壓試驗合格。第七，水壓試驗合格后，把泄壓閥打開，泄壓水排到附近渠道。第八，進行下一段壓水試驗。第九，管道卸壓：水壓試驗工作全部完成后，從泄壓管開始卸壓。第十，結(jié)論分析：試驗完畢后，根據(jù)試壓過程中所記錄的數(shù)據(jù)進行計算，并與允許滲流量比較，小于或等于允許的滲流量即可判斷本次水壓試驗合格。

2.5.5 試壓

2.5.5.1 DN1400PCCP管道

第一段（BG（5）0+070.000～BYG1+863.50）長度約為7.59 km，試壓段兩端分別為施工十七標(biāo)GH-2#檢修閥室（BG（5）0+070.000）、此標(biāo)段BY1#檢修閥室（BYG1+863.50），根據(jù)現(xiàn)場實際情況，該段加壓泵設(shè)置在本標(biāo)段BY1#檢修閥室內(nèi)。第二段（BYG1+863.50～施工六標(biāo)流量調(diào)節(jié)閥室）長度均為9.45 km，試壓段兩端分別為BY1#檢修閥室、施工六標(biāo)流量調(diào)節(jié)閥室，該段加壓泵設(shè)置在施工六標(biāo)流量調(diào)節(jié)閥室內(nèi)。

2.5.5.2 DN1600PCCP管道

第一段（SBE38+695.02～BYG1+863.50），長度約為7.34 km，試壓段兩端分別為施工十八標(biāo)1#檢修閥室（SBE38+695.02）、此標(biāo)段BY1#檢修閥室（BYG1+863.50），根據(jù)現(xiàn)場實際情況，該段加壓泵設(shè)置在施工十八標(biāo)1#檢修閥室內(nèi)。第二段（BYG1+863.50～施工六標(biāo)流量調(diào)節(jié)閥室）長度均為9.45 km，試壓段兩端分別為BY1#檢修閥室、施工六標(biāo)流量調(diào)節(jié)閥室，該段加壓泵設(shè)置在施工六標(biāo)流量調(diào)節(jié)閥室內(nèi)。

加壓采取分級打壓的方式，逐步緩慢分級升壓（每級0.20 MPa），每升一級后穩(wěn)壓不少于10 min。每升壓一級，各部位觀測人員應(yīng)做好記錄。試壓時如有任何情況，觀測人員應(yīng)及時向水壓實驗調(diào)度負(fù)責(zé)人匯報。

3 結(jié)論

東山供水工程通過有效地對PCCP 管線進行分段水壓試驗，文章從試驗標(biāo)準(zhǔn)、試驗范圍、試驗流程、水壓試驗等方面進行闡述。東山供水工程PCCP管線水壓試驗的成功，說明PCCP管道安裝質(zhì)量可以滿足供水的需求。管道安全可靠，規(guī)避工程質(zhì)量安全隱患，為東山供水工程正式運行提供了有力的保證，為其他輸水工程類似問題提供了積極有益的參考。