输水管道水压试验的技术总结

成　雷

(山东省胶东调水局东营分局， 山东 广饶　257300)



输水管道水压试验的技术总结

成雷

(山东省胶东调水局东营分局， 山东 广饶257300)

【摘要】输水管道施工中的水压试验是对管材、接口、施工等质量的综合检查，更是工程验收前必不可少的关键试验项目。本文通过对螺旋钢管、PCCP管和玻璃钢管三种不同材质输水管道水压试验的综合分析，为同类水利工程管道施工提供借鉴。

【关键词】胶东调水； 输水管道； 水压试验

山东省胶东地区引黄调水工程，设计年调水量近4亿m3,是山东省投资最大、距离最长、跨区域最多的大型水资源调配工程。工程建成后，黄河水从博兴自渔张引黄闸引出，利用原有明渠输水至昌邑宋庄泵站，后分水经新建暗渠、输水管道输水至栖霞门楼水库，再经分水通过输水管道输水至文登米山水库。其中门楼水库至米山水库段设计输水管道一根，全长107.7km，根据地形、地质等实际情况采用DN1600～DN2200螺旋钢管、PCCP管和玻璃钢管三种输水管道。

1水压试验前的准备工作

1.1后背设计

管道的后背需要承受水压试验过程中对管道产生的所有推力，后背必须坚固结实，否则管道会发生纵向位移，损坏压兰和固定螺栓，管道甚至发生环向开裂，造成安全事故。因此试验前要对后背的允许推力进行认真核算。

a.后背土墙的允许抗力。当管堵传递给后背的作用力与后背墙被动土压力的合力作用点重合时，后靠背允许抗力可按式(1)计算：

(1)

式中Ep——后 背墙每米宽度上的被动土压力,kN/m；

γ——后背土的重力密度,kN/m3，取19kN/m3;

H——后背墙高度,m,取4m；

h——后背墙顶端至地面高度，m，取1m；

φ——后背土体的内摩擦角，取12°；

c——后背土体的黏聚力，24kPa(24kN/m2)；

Kp——被动土压力系数，按式(2)计算。

(2)

b.作用在后背的力。试压时，管道作用在后背的力按式(3)计算：

(3)

式中R——管堵传递给后背的作用力；

P——试压管段管端承受的压力。

c.承受的压力P可由式(4)计算：

(4)

式中P——试压管段管端承受的压力；

Ps——试验压力,N/mm2；

r——管道内径,mm。

d.后背墙受力宽度B可由式(5)计算：

(5)

式中B——后背受力宽度,m；

R——管堵传递给后背的作用力；

Ep——后背墙每米宽度上的被动土压力,kN/m。

其中2为安全系数。

e.后背土层长度L可由式(6)计算：

(6)

式中L——沿后背受力方向长度,m；

LR——附加安全长度,m,取0.5[1]。

以DN2000的螺旋钢管为例，其水体产生的作用力计算得3140kN，这么巨大的作用力对盲板焊接质量及位置选择要求非常高。根据管节布置情况，盲板均选择设置在管道弯头前，与管节方向垂直，盲板按管节的内径尺寸下料，壁厚2cm，放在管节内双面均匀焊接，考虑其稳定性，盲板背撑采用10cm×10mm的槽钢双面焊接，待试压完成后在钢管顶部开“人孔”取出盲板。

1.2管道末端后背设计

试验管节盲板均设置在钢制弯头前面，弯处要制作加筋混凝土镇墩，且在混凝土达到强度等级后方能进行压力试验，这样便能有效抵挡沿管节方向对盲板的作用力。管道末端后背采用C25混凝土墩和天然原状土体作为支撑，以DN2000螺旋钢管为例，起点、终点端部的支墩做法详见图1。

图1　DN2000螺旋钢管起点、终点端部的支墩做法

1.3堵板设计

胶东调水工程所用的输水管道内径都大于600mm，因此管道端部的首个接口必须使用柔性接口，这样可以避免后背产生微小纵向位移对管道产生的损坏，同时通过监测柔性接口变化及时采取措施防止事故发生。

1.4试验设备

压力表采用弹簧压力表，精度不低于1.5级，数目不少于两块，满刻度不小于1.3倍的试验压力，表壳的公称直径宜大于150mm，且在周检期内并经鉴定合格；采用多级离心泵作增压泵。增压泵、压力计应安装在试验输水管道首尾两端的支管上，支管要与管道轴线相垂直。

1.5水源及排水疏导措施

试验管道靠近外夹河、内夹河等天然河流，水源充足，水质优良，能满足试验用水要求。试验完成后,采用铺设导管的方法将管道内的试验用水放空排到附近市政排水管道中，严禁随意排放，造成淹地问题。

1.6水压试验前的其他事项

a.封闭试验管段的所有敞口，确保没有渗水漏水现象。

b.严禁用闸阀做试验管段的堵板，安全阀等附件要尽数拆除。

c.试验前将管内清除干净，不得有杂物遗留，将管内气体排尽。

d.玻璃钢管管道中最后一个焊接接口焊接完毕1h以上方可进行水压试验。

e.试验前将管道附属设备检查一遍，确保按设计要求紧固合格；支墩等混凝土强度满足试验要求。

f.为方便检查渗漏处，管道顶部回填土宜留出接口位置[2]。

2水压试验

2.1管道水压试验原理

管道水压试验如图2所示。

图2　试压示意图

2.2管道浸泡

试验前将管道充满水，在小于或等于设计压力下使管道充分浸泡，不同材质的管道具体浸泡时间如表1所列。充水时水自管道下游向上游慢慢流入，同时打开排气阀，不停充水至排出连续水流且不再带有气泡为止，停止充水将排气阀关紧。

表1　压力管道水压试验前浸泡时间

2.3管道升压

水压试验前，要多次进行初步升压才能排尽管道内的气体，只有确定管道内气体彻底排出后才可进行，否则容易出安全事故。如果出现下列情况表明管道内气体还没有彻底排出排尽，需要继续排气直到彻底排出。

a.升压时，水泵虽然不停充水，但压力表升压速度非常缓慢。

b.升压时，压力表指针大幅度左右摆动且读数不稳。

c.当升压至0.4MPa时，停止充水打开放水阀，水柱中有“突突”的声响并有许多气泡喷出。

2.4水压试验

a.预试验阶段。给管道充水缓慢分级升压到试验压力，稳压0.5h。升压期间如果发现压力下降可通过注水补压。稳压期间观察压力表有无压降，管道及其接口有无渗漏现象,当发现有漏水或损坏现象时应立即停止试压，找出原因并泄压后再进行修补，经再次检查合格后才可重新进行试压。

b.主试验阶段。停止注水后稳压0.25h；当0.25h后压力降小于或等于(P+0.5)MPa，再将试验压力降至设计压力并保持恒压0.5h，不同材质的管道压力降未超过表2的允许值，且没有漏水现象发生，则说明水压试验合格[3]。

表2　压力管道水压试验的允许压力降

2.5试验管道的稳定措施和安全措施

a.升压过程中，发现压力表读数不稳，表针不停左右摆动，升压速度缓慢时，说明管道内存有气体，需要重新排气，将气体排尽后再升压。

b.升压时要缓慢分级，每级稳压10min，同时认真检查管道、接口及其固定件，如无异常再继续升压。

c.水压试验时，后背顶撑、管道两端严禁站人。

d.由于管径大，注水打压是一个较慢长的过程，两端设置盲板处土方不能回填，考虑长时间地下水的渗透对边坡影响，沟槽底可砌筑1m砖砌挡墙，上部边坡按安全系数放坡，沟槽上方设置临时围挡，挂牌警示。

2.6异常情况的排除

在试压过程中，如果出现下列情况应停止试压，及时检查处理抢修后再重新根据流程试压。

a.闸阀、法兰盘漏水，应检查橡胶垫是否垫好，螺丝是否紧固到位。

b.两管间接头漏水，应检查管道承接是否到位，橡胶圈承接时由于用力过猛，是否错位。

c.弯头处漏水，检查支墩是否被挤坏，接口处是否已出橡胶圈，承接橡胶圈是否错位。

3冲洗消毒

管道冲洗应用清洁水冲洗至出口水样浊度小于3NTU为止，冲洗流速应大于1m/s，连续冲洗。管道第二次冲洗应在第一次冲洗后，用有效氯离子含量不低于20mg/L的清洁水浸泡24h，再用清洁水进行第二次冲洗直至水质检测部门取样化验合格为止[4]。

4结语

输水管道具有流速快、蒸发损失小、避免水质污染等优点，在水利工程中应用越来越广泛，胶东调水工程于2013年竣工通水，3年输水检验证明：本文总结的水压试验技术要点对管道施工质量起到了很好的检验作用。

参考文献

[1]李石勇.阿尔及利亚安纳巴输水管道工程水压试验研究[J].陕西水利, 2010(1):87-88.

[2]马从茗,巩娜,曲玉增.大直径输水工程压力管道水压试验[J].山东水利,2011(9):37-38.

[3]徐锋,刘先念,李双麟.大伙房水库输水应急入连工程PCCP铺装工程七标段分段水压试验方案[J].水利建设与管理,2012(S1):73-77.

[4]赖红波.论给排水管道施工质量控制[J].工程建设与设计, 2013(11):123-125.

DOI:10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.07.008

中图分类号：TV672+.2

文献标志码：B

文章编号：1005-4774(2016)07- 0027- 04

Technical summary of water pipe hydraulic test

CHENG Lei

(ShandongJiaodongWaterDiversionBureauDongyingBranch,Guangrao257300,China)

Abstract：Hydraulic test in water pipe construction refers to a comprehensive examination on quality of pipe materials, interface, construction, etc. It is also an essential key test item before project acceptance. In the paper, hydraulic test in water pipe made of three different materials are analyzed comprehensively, including spiral steel pipe, PCCP pipe and glass steel pipe, thereby providing reference for pipeline construction in similar water resources projects.

Key words：Jiaodong water diversion; water pipe; hydraulic test