王圪堵輸水管道水壓試驗方案設計

劉 平

(中國水電十五局水機公司 陜西 西安 710065)

管道試壓是管道工程中不可忽視的一個環節，是檢驗管道制造、安裝質量合格與否的有效方法。管道試壓常采用水壓試驗。根據現場實際條件，可利用的試壓水源，組成管道系統的配件和附件（閥門、井室）的數量，管道各部位的高差情況等條件決定試壓段的長度。

1 概述

陜西省榆林市王圪堵水庫輸水工程施工Ⅰ標段(0+000～5+620.10)總長為5620.10m，管材采用預應力鋼筒砼管（PCCP管）。根據合同要求需對安裝完畢的管道進行分段水壓試驗，分段水壓試驗長度為1km左右，同時考慮到現場實際情況確定位置，試壓長度有所增減，分段位置根據施工進展情況安排，選在水源便利的地段。結合本工程特點，分段位置定在樁號0+310～1+752段，試壓段長度1442m，管徑為1600mm，管道實際工作壓力為0.06MPa，管道設計工作壓力0.4MPa，水壓試驗壓力取設計工作壓力。

按照規范要求，輸水管道水壓試驗分預試驗階段和主試驗階段，試驗合格的判定依據為允許壓力降值（強度試驗）和允許滲水量值（嚴密性試驗）。

2 試驗方案設計及工藝流程

2.1 試驗方案設計

2.1.1 后背及堵頭的設計

進行水壓試驗時，在水的壓力的作用下，管端將產生巨大的推力，該推力全部作用在試壓段的后背上，如后背不堅固，管段將產生很大的縱向位移，導致接口拔出，甚至造成管身產生環向開裂，極易引起安全事故。后背設計將關系到水壓試驗的成敗。

水壓試驗后背采用預制鋼筋混凝土后背。根據合同文件提供的資料，沿管線土壤為細砂、粉細砂及粉土，經計算每平米能承受的承載力大約為7t。管道試驗壓力0.4MPa，經計算堵頭承受的水壓力（直徑為1600mm的PCCP管）為80.4t，則后背所需的最小承力面積為：S=80.4/7=11.5m2。

因此，預制鋼筋混凝土后背面積為12m2，滿足承力需要。

因試壓地段土壤比較松軟，后背與后背墻之間必須用換土(碎石)夯實的方法進行加固，后背墻面應平整，并應與管道軸線垂直。

水壓試驗采用鋼制堵頭，制作1套。每套承插口堵頭均設置排氣孔、進水孔（加壓孔）、排水孔、壓力表等，具體設置見下圖：

2.1.2 進水孔、排氣孔和排水孔的設計

進水孔設置在堵頭的盲板中間，作為管道注水孔和加壓孔。

排氣孔設置在堵頭的盲板上部，由壓力管道引伸出管頂以上作為排氣孔。

排水孔設置在堵頭盲板的下部，作為管道水壓結束后的卸壓和放水孔。

2.1.3 加壓設備、壓力表的選用及安裝

加壓設備布置在水壓試驗段管道端部的一側，加壓設備包括多級離心加壓泵（160m揚程）、儲水桶、壓力管，高壓閥門等，加壓泵用壓力管與進水孔相連接。

壓力表應安裝在試驗段低側端與管道軸線垂直的支管上，壓力表由主表和校核表兩塊組成，壓力表最大允許誤差不超過最高刻度的1.5%，最大量程應為試驗壓力的1.5倍。為方便讀數，表殼的公稱直徑不應小于150mm。

2.1.4 排水疏導措施

排水孔附近修建排水溝，便于將水壓試驗段管道內的水排出。

2.2 工藝流程

安裝堵頭、后背→管內注水→浸泡→安裝加壓設備→預試驗階段→主試驗階段→排水→加壓設備、堵頭、后背拆除。

3 試驗方法步驟

1.根據現場條件取0+310～1+752段的管道作為水壓試驗段，試驗段長度1442m。

2.在試驗段兩端挖出安裝后背的后背墻，將已制作好的堵頭和靠背安裝到試驗段管道兩頭，堵頭安裝要求與管道安裝要求相同。堵頭與靠背之間用4個50t的機械千斤頂支撐，后背與后背墻之間必須用換土(碎石)夯實的方法進行加固。

3.注水：因該地段地下水位高，在注水口處打口深井，用60m3/h流量的離心水泵從堵頭上進水孔向管道內注水，注水時應打開所有排氣閥，待水注滿后有水溢出時關閉排氣閥和進水閥，停止注水。

表5-1 人員配置表

表5-2 設備配置表

4.試驗管段灌滿水后，應在不大于工作壓力條件下充分浸泡再進行試壓，浸泡時間不小于72h，使管道達到機械、熱力和化學上的平衡。

5.安裝加壓設備及壓力表：加壓泵進水管與儲水桶相連，出水管通過壓力管與堵頭上的進水孔相連；壓力表用蛇形管安裝在排氣管上，安裝兩塊壓力表，一塊為主表，一塊為校核表。壓力表選用最小單位0.02MPa，最大量程為0.8MPa，表殼的公稱直徑150mm，且在使用前進行校正。

6.預試驗階段：管道升壓時，管道的氣體應排除；升壓過程中，發現壓力表針擺動、不穩，且升壓較慢時，應重新排氣后再升壓，然后以每分鐘不大于0.01MPa的速度加壓，將管道內水壓緩緩地升至試驗壓力并穩壓30min，期間如有壓力下降可注水補壓，但不得高于試驗壓力。檢查管道接口、配件等處有無漏水、損壞現象，發現有漏水、損壞現象應停止試壓，并查明原因采取相應措施后重新試壓。

7.主試驗階段：預試驗合格后進入主試驗階段，停止注水補壓，保持試驗壓力恒壓15min，當15min后壓力下降值不超過0.03MPa時，進行外觀檢查，若接口、管身無破損及漏水現象時，則判定管道強度試驗合格。

8.若水壓試驗將以允許滲水量作為最終判定依據，實測滲水量將采用注水法進行，具體操作如下。

（1）壓力升至試驗壓力后開始計時，每當壓力下降，應及時向管道內補水，但最大壓降不得大于0.03MPa，保持管道試驗壓力恒定，恒壓延續時間不得少于2h，并計量恒壓時間內補入試驗管段內的水量。

（2）實測滲水量按下式計算確定

其中：q=實測滲水量（L/min.km）

W=恒壓時間內補入管道的水量（L）

T=從開始計時至保持恒壓結束時間（min）

L=試驗管段長度（m）

當實測滲水量小于或等于《給水排水管道工程施工及驗收規范》中預應力鋼銅混凝土管允許滲水量時，則判定管道嚴密性試驗合格。

對于DN1600預應力鋼筒砼管道管道允許滲水量按下式計算得：

9.待水壓試驗的允許壓力降值和允許滲水量都合格后，將管道內水放掉，放水時排氣閥全部打開，可以從上下游同時放水；放水時，少部分水靠壓力直接排出，大部分水需要用水泵抽出，排出的水可以直接放至排水溝中。

10.后背、堵頭及加壓設備拆除。

4 安全保證措施

（1）試驗前，試驗段管道必須全部進行定位回填，所有支墩，鎮墩混凝土強度已達到設計強度。

（2）試驗段所有敞口應堵嚴，不得有滲水現象，試驗段不得采用閘閥做堵板，不得有消火栓、水錘消除器、安全閥等附件。

（3）管道注水應從下游緩慢注入，管道上的排氣閥全部打開，將管道內的氣體排除。

（4）試驗現場設置安全警戒線，配置專職安全員，閑雜人員禁止入內。

（5）所有工作人員必須經過技術交底和安全教育培訓。

（6）水壓試驗過程中，后背頂撐，管道兩側嚴禁站人。

（7）水壓試驗時，嚴禁對管身、接口進行敲打或修補缺陷，遇到有缺陷時，應作出標記，卸壓后修補。

5 資源配置

詳見表5-1，表5-2。

6 結語

王圪堵輸水管道水壓試驗方案詳實的闡述了預應力鋼筒混凝土管道的水壓試驗過程。該施工方案正確指導了王圪堵輸水管道水壓試驗的施工，滿足了施工安全、質量、進度的要求，同時也為我局在同類工程施工中積累了豐富的經驗，該方案設計和實施值得借鑒和學習。陜西水利